소식

진공 유도 용융
진공 주조(진공 유도 용해 – VIM)는 특수 합금 및 이색 합금 가공을 위해 개발되었으며, 이러한 첨단 소재의 사용이 증가함에 따라 점차 보편화되고 있습니다. VIM은 초합금 및 고강도강을 용해 및 주조하기 위해 개발되었는데, 이러한 소재들은 티타늄, 니오븀, 알루미늄과 같은 내화성 및 반응성 원소를 함유하고 있어 진공 공정이 필요한 경우가 많습니다. 또한 고품질의 초기 용융이 요구되는 스테인리스강 및 기타 금속에도 사용할 수 있습니다.

이름에서 알 수 있듯이, 이 공정은 진공 상태에서 금속을 녹이는 것을 포함합니다. 금속을 녹이는 에너지원으로 전자기 유도가 사용됩니다. 유도 용융은 금속에 와전류를 유도하여 작동합니다. 전원은 교류 전류가 흐르는 유도 코일입니다. 와전류는 금속을 가열하고 결국 녹입니다.

이 용광로는 공정에 필요한 진공을 견딜 수 있는 밀폐형 수냉식 강철 외피로 구성됩니다. 금속은 수냉식 유도 코일 내부에 있는 도가니에서 용융되며, 용광로는 일반적으로 적절한 내화재로 내부를 마감합니다.

기체, 특히 질소와 산소에 대한 친화력이 높은 금속 및 합금은 이러한 기체와의 오염/반응을 방지하기 위해 진공 유도 용광로에서 용융/정제되는 경우가 많습니다. 따라서 이 공정은 일반적으로 고순도 재료 또는 화학 조성에 대한 허용 오차가 엄격한 재료를 가공하는 데 사용됩니다.

질문: 진공 유도 용융은 왜 사용되는가?

A: 진공 유도 용해는 원래 특수 합금 및 이색 합금 가공을 위해 개발되었으며, 이러한 첨단 소재의 사용이 증가함에 따라 점차 보편화되고 있습니다. 초합금과 같은 소재를 위해 개발되었지만 스테인리스강 및 기타 금속에도 사용할 수 있습니다.
어떻게진공 유도로일하다?
진공 상태에서 유도 용광로에 재료를 투입하고 전력을 공급하여 용융시킵니다. 원하는 용융 용량에 도달할 때까지 추가 투입을 반복합니다. 용융된 금속은 진공 상태에서 정련되고, 원하는 용융 화학 조성에 도달할 때까지 화학적 조성을 조정합니다.
진공 상태에서 금속은 어떻게 될까요?
특히 대부분의 금속은 공기에 노출되는 표면에 산화막을 형성합니다. 이 산화막은 금속 간의 결합을 막는 보호막 역할을 합니다. 하지만 우주의 진공 상태에는 공기가 없으므로 금속은 이러한 보호막을 형성하지 않습니다.

VIM 용융의 장점
제품 및 야금 공정에 따라 정련 단계 중 진공도는 10⁻¹ ~ 10⁻⁴ mbar 범위입니다. 진공 공정의 야금학적 이점은 다음과 같습니다.
산소가 없는 분위기에서 용융하면 비금속 산화물 개재물의 형성이 제한되고 반응성 원소의 산화가 방지됩니다.
매우 정밀한 조성 허용 오차 및 가스 함량 달성
증기압이 높은 불필요한 미량 원소 제거
용존 기체 제거 - 산소, 수소, 질소
정밀하고 균일한 합금 조성 및 용융 온도 조정
진공 상태에서 용융하면 슬래그 보호층이 필요 없어지고, 슬래그가 주괴에 혼입되거나 불순물이 섞일 가능성이 줄어듭니다.
이러한 이유로 탈인 및 탈황과 같은 야금 공정은 제한적입니다. VIM 야금은 주로 탄소, 산소, 질소 및 수소의 반응과 같은 압력 의존성 반응에 초점을 맞추고 있습니다. 진공 유도 용광로에서 안티몬, 텔루륨, 셀레늄 및 비스무트와 같은 유해한 휘발성 미량 원소를 제거하는 것은 상당한 실용적 중요성을 지닙니다.

과잉 탄소의 압력 의존적 반응을 정밀하게 모니터링하여 탈산 공정을 완료하는 것은 초합금 생산에 있어 VIM 공정의 다양한 활용성을 보여주는 한 예일 뿐입니다. 초합금 이외의 재료들도 규격에 맞추고 재료 특성을 보장하기 위해 진공 유도 용광로에서 탈탄, 탈황 또는 선택적 증류 과정을 거칩니다. 대부분의 바람직하지 않은 미량 원소들은 증기압이 높기 때문에 진공 유도 용융 과정에서 증류를 통해 매우 낮은 수준으로 줄일 수 있으며, 특히 고온에서 극도로 높은 강도를 요구하는 합금의 경우 더욱 효과적입니다. 최고 품질 요구 사항을 충족해야 하는 다양한 합금의 경우, 진공 유도 용광로는 가장 적합한 용융 시스템입니다.

다음과 같은 방법들을 VIM 시스템과 쉽게 결합하여 깨끗한 용융물을 얻을 수 있습니다.
낮은 누출률 및 탈착률로 분위기 제어
도가니 내벽에 보다 안정적인 내화 재료 선택
전자기 교반 또는 가스 퍼징을 이용한 교반 및 균질화
용융물과의 도가니 반응을 최소화하기 위한 정확한 온도 제어
주조 공정 중 적절한 슬래그 제거 및 여과 기술
산화물 제거 효율을 높이기 위해 적절한 세척 및 턴디시 기술을 적용합니다.