真空アーク再溶解（VAR）は、要求の厳しい用途向けに化学的および機械的均質性の高い金属インゴットを製造するために使用される二次溶解プロセスです。
これは、清浄度と均質性の要件が、従来の製造プロセスや鋳造プロセスの能力を超えている場合に使用される精錬プロセスです。
5つの主要ステップ
1.電極から始める
VARプロセスは、先行生産工程から鋳造された出発電極から始まります。
2.真空下での溶解
電極は、電気アークから供給される熱により、真空条件下で徐々に再溶解されます。
電極の底部は徐々に溶融し、滴下して溶融池となり、凝固して最終的なインゴットとなる。
3.プロセスの3つの主要部分
VARプロセスには、スタートアップ、定常状態、ホットトップの3つの主要部分がある。
起動時には、電極が徐々に溶融される。
定常状態では、再溶解プロセスは安定したアークと一定の溶融速度で継続する。
ホットトップとは、凝固を防ぎ、均一なインゴット構造を確保するために溶融状態に保たれるインゴットの上部を指す。
4.VARの利点
VARプロセスにはいくつかの利点がある。
真空下での製錬は、外気による汚染を排除し、鋼や合金中のガスや低融点の有害金属不純物を減少させ、純度を向上させる。
また、金属中の水素、鉛、ビスマス、銀、その他の不純物の含有量を効果的に低減することができる。
このプロセスは、合金の安定した化学組成制御を可能にし、製錬室内の酸素分圧が低いため、アルミニウムやチタンなどの活性元素の燃焼を防ぐことができる。
加えて、VARはアークゾーンの高温により、耐火性金属とその合金の再溶解を可能にする。
スラグ・フリーで水冷された銅鋳型の操業は、外部介在物による合金の汚染を排除または低減します。
プロセス中の逐次凝固と急冷は、非金属介在物を除去し、再溶解金属の純度を向上させます。
凝固と晶析プロセスを制御することで、VARプロセスは低偏析で高密度の高品質インゴットを製造することができる。
5.考察と応用
再溶解されたインゴットの表面は粗く多孔質である可能性があり、更なる加工の前に剥離が必要であることは注目に値する。
再溶解プロセスには脱硫が含まれないため、消耗電極には低硫黄含有量が要求される。
さらに、溶融室内の雰囲気と圧力は、VARプロセス中に制御することができる。
全体として、真空アーク再溶解は、金属や合金を精製・純化し、強度、耐疲労性、全体的な品質を向上させるために使用される重要なプロセスです。
真空アーク再溶解は、高性能材料が必要とされる航空宇宙、エネルギー、原子力などの産業で広く使用されています。
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