Cuptoarele cu inducție în vid pot fi discontinue și semicontinue. Ultimul tip de cuptor este cel mai convenabil. Un ciclu complet de topire într-un cuptor cu inducție în vid constă din următoarele perioade:
- încărcarea încărcăturii;
- pomparea cuptorului până la presiunea de lucru (dacă cuptorul este discontinuu sau prima topire se efectuează într-un cuptor semicontinuu);
- topirea;
- finisarea și rafinarea metalelor;
- eliberarea;
- curățarea creuzetului.
Durata topirii într-un cuptor în vid de 0,5 t este de 3 h 25 min, cu următoarele durate ale perioadelor individuale: încărcare 5 min, pompare 8 min, topire 2 h 30 min, rafinare și finisare 35 min, eliberare 4 min, curățare creuzet 3 min.
Încărcarea încărcăturii
La topirea oțelului în cuptoare cu inducție în vid, se impun cerințe ridicate în ceea ce privește curățenia suprafeței pieselor de încărcare; acestea sunt sablate sau curățate în tamburi rotativi (procesul de „ușurare” a încărcăturii). Compoziția încărcăturii trebuie să fie cunoscută cu precizie. Prin urmare, pentru retopirea în cuptoare cu vid se utilizează țagle special pregătite sau deșeuri de dimensiuni mari provenite de la laminoare și deșeuri proprii. Cuptorul este încărcat cu ajutorul unui coș. Feroaliajele încărcate împreună cu încărcătura trebuie să fie calcinate pentru a reduce cantitatea de gaze și umiditate adsorbite pe suprafața lor. Încărcarea încărcăturii se face astfel încât să se evite agățarea acesteia. Într-un cuptor semicontinuu, recipientul pentru încărcătură este plasat în camera de încărcare. Containerul este fabricat din fier moale, iar greutatea sa este luată în considerare la calcularea încărcăturii.
Topirea
După încărcarea încărcăturii, cuptorul discontinuu este închis și sistemul de vid este pornit. Când se atinge un vid de câțiva milimetri de coloană de mercur, curentul este pornit. În cazul cuptoarelor semicontinue, curentul este pornit imediat după încărcarea încărcăturii.
La fierberea rapidă a metalului este necesar să se reducă alimentarea cu energie electrică, iar în cuptoarele de capacitate mică în momentul fierberii rapide în sistem se introduce argon la o presiune de 6,7-13 kPa (50-100 mm Hg). După calmarea băii și topirea întregii cuști, presiunea în cuptor este redusă la presiunea de lucru. Perioada de topire durează până la 75% din timpul total de topire într-un cuptor cu inducție în vid. Pentru a scurta această perioadă, uneori se toarnă în creuzet un semiprodus lichid obținut într-o altă unitate siderurgică, de exemplu un cuptor cu arc electric. Durata de topire a semiprodusului lichid este redusă de trei sau patru ori.
Finisarea metalelor
Desulfurarea metalului poate fi efectuată într-un cuptor cu inducție în vid. În acest scop, pe fundul creuzetului, în timpul procesului de turnare, trebuie adăugat un amestec care formează zgură, de exemplu 90 % var și 10 % fluorină. Desulfurarea are loc în timpul topirii, iar la 2-5 minute după topirea încărcăturii, gradul de desulfurare poate ajunge la 70-80%. Conținutul final de sulf din metal în acest caz este de 0,002-0,003%.
Unul dintre avantajele cuptoarelor sub vid este că dezoxidarea profundă a metalului se realizează cu ajutorul carbonului. CO rezultat este îndepărtat cu ușurință din metal. Prin urmare, metalul nu este contaminat de produsele de oxidare. La topirea aliajelor fără carbon, cum ar fi aliajele pe bază de nichel, oțelul inoxidabil fără carbon etc., pentru a dezoxida metalul cu carbon se adaugă grafit, fontă, ferocrom de carbon etc., pentru a dezoxa metalul cu carbon. Deoxidarea metalului cu carbon în cuptoarele sub vid începe în perioada de topire, când bulele de CO se nuclează pe bucăți de sarcină netopită.
Durata menținerii metalului în vid depinde de compoziția metalului topit, de adâncimea vidului și de tehnologia de topire adoptată. Un timp mai lung de menținere în vid favorizează degazarea și dezoxidarea profundă a metalului, precum și eliminarea componentelor volatile (Pb, Sn, As etc.).
În același timp, interacțiunea metalului cu căptușeala creuzetului duce la contaminarea acestuia cu incluziuni nemetalice și elemente recuperate din căptușeală, de exemplu bor, aluminiu, siliciu etc. Durata optimă a timpului de menținere în cuptoare cu vid de capacitate mică este de 20-30 min. Procesul de degazare a metalului este facilitat prin purjarea acestuia cu argon și heliu. Azotul este eliminat prin purjare cu hidrogen.
Un aspect important în obținerea unui metal de calitate este ordinea corectă în care sunt adăugate elementele de aliere. Ferrotungstenul, ferrosiliciul și molibdenul sunt de obicei încărcate cu încărcătura într-un recipient. După topirea și dezoxidarea metalului cu carbon, în baie se adaugă ferocrom și ferovanadiu. Apoi se introduc aluminiul și titanul. În condiții de vid, manganul se evaporă intens. Prin urmare, acesta trebuie introdus în baie la sfârșitul topirii, împreună cu aluminiul și titanul. Metalele de pământuri rare, silicocalciul, feroborul se adaugă la sfârșitul topirii. Adăugarea prea timpurie a acestor elemente duce la contaminarea metalului cu incluziuni nemetalice, oxid și nitrură. Adăugarea târzie a agenților de aliere și dezoxidare nu permite asigurarea rafinării metalului de impuritățile nocive conținute în aditivi.
Metalul topit într-un cuptor cu inducție în vid este de obicei turnat în vid. Datorită absenței peliculelor de oxid de pe suprafață, metalul în vid se caracterizează printr-o fluiditate sporită. Lingourile turnate în vid sunt dense, iar incidența defectelor de contracție este scăzută.
Cuptoarele de inducție în vid sunt utilizate pe scară largă în turnătorii pentru a produce piese turnate din aliaje greu deformabile.
