真空アーク再溶解（VAR）プロセスは、主にステンレス鋼、ニッケル基合金、チタン基合金などの高価値合金の精製および精錬に使用される二次溶解技術です。
このプロセスでは、電気アークを使用して真空条件下で出発電極を徐々に溶解し、その後、溶融金属を制御しながら凝固させて高品位のインゴットを形成します。
5つのポイント
1.プロセスの概要
VARプロセスは、通常、以前の製造工程で鋳造された出発電極から始まります。
この電極は真空炉に入れられ、直流電流（DC）により発生する電気アークにさらされる。
アークからの高熱が電極の底部を溶かし、液滴が形成されて下の溶融プールに落ちる。
このプールは水冷された金型内で連続的に凝固し、最終的なインゴットが形成される。
2.精製メカニズム
金属の精製には真空環境が重要な役割を果たす。
真空下では、Pb、Sn、Bi、Te、As、Cuなどの蒸気圧の高い元素が蒸発し、合金中の濃度が低下する。
さらに、低密度の酸化物包有物が液滴によって鋳型表面近くの凝固リムに運ばれ、不純物を効果的に偏析させる。
3.物理・化学反応
溶融液滴が 5000K 近い温度に達することもあるアーク部分を通過し、水冷された銅鋳型の中で凝固すると、一連の物理的・化学的反応が起こります。
これらの反応によって金属は精錬され、純度と結晶構造が改善される。
このプロセスでは、基本的に直流アークの熱エネルギーを利用して、真空下で金属を再溶解し、インゴットに凝固させることで、その品質を高めている。
4.応用と産業利用
VARプロセスは、1950年代に航空宇宙用途で初めて商業的に使用され、以来、幅広い特殊鋼や超合金に使用されるようになった。
VARプロセスは、航空宇宙、エネルギー、原子力のような、高い材料純度と性能を必要とする産業において特に重要である。
このプロセスは、驚異的な材料特性に対する要求の高まりに対応するために発展してきたものであり、より高い性能レベルを達成するために他の溶解方法と組み合わされることも多い。
5.数学的モデリングとシミュレーション
VARは、広範な数学的モデリングと数値シミュレーション研究の対象でもある。
これらの研究は、工業プロセスを最適化し、より効率的で効果的な再溶解作業を保証することを目的としている。
このアプローチは、プロセスパラメーターを改良し、最終製品の品質を向上させるのに役立ちます。
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