真空誘導炉の主な役割は、27% Cr 超二相ステンレス鋼の溶解のために、厳密に管理された無酸素環境を提供することです。この装置は、化学的に活性な元素の酸化を防ぎ、特に酸素と硫黄の不純物レベルを大幅に低減するために不可欠です。
溶融金属を大気から隔離することにより、真空誘導溶解は、レアアースメタル（REM）などの反応性元素を燃焼させることなく、正確に添加することを可能にします。これにより、合金は超二相ステンレス鋼の優れた性能に必要な正確な化学組成と高純度を達成できます。
合金組成の維持
元素損失の防止
27% Cr 超二相ステンレス鋼には、クロムやその他の活性合金元素が高レベルで含まれています。開放大気中では、これらの元素は酸素と急速に反応します。
真空誘導炉は、この酸化を防ぐ環境を作り出します。これにより、高価な合金元素がスラグや酸化物介在物として失われるのではなく、鋼の中に残ることが保証されます。
レアアースメタル（REM）添加の実現
超二相ステンレス鋼の特性を向上させるために、メーカーはしばしば精密な量のレアアースメタル（REM）を添加します。
これらの金属は非常に反応性が高く、空気中では瞬時に酸化します。真空環境により、REM を安全に添加でき、意図された冶金学的機能を発揮するために最終溶液に保持されることが保証されます。
材料純度の向上
有害な不純物の除去
高性能鋼には、亀裂や腐食破壊を回避するために、例外的な清浄度が必要です。
真空溶解プロセスは、溶融浴中の酸素と硫黄のレベルを積極的に低減します。これらの不純物を低減することにより、炉は非金属介在物の少ない、よりクリーンな最終的な微細構造を生成します。
大気ガスからの隔離
酸素以外にも、真空環境は、溶融物を窒素（意図しない場合）やその他の大気汚染物質から隔離します。
この隔離は、超高純度鋼 grades を製造するための前提条件です。材料を脆化させたり、機械的特性を変更したりする可能性のある意図しない反応のリスクを排除します。
熱均一性と効率
均一な熱場
誘導機構は、電磁場を使用して、スクラップ二相ステンレス鋼やフェロアロイ（FeCr、FeNb、FeMo）などの原材料内で直接熱を発生させます。
これにより、るつぼ全体に均一な熱場が生成されます。ホットスポットを持つアーク炉とは異なり、誘導加熱はバッチ全体が均一に液相に達することを保証します。
電磁攪拌
誘導溶解の主な利点は、電磁場によって引き起こされる自然な攪拌作用です。
この攪拌効果により、すべての合金成分が液相で十分に混合されることが保証されます。これにより、インゴットの上から下まで化学組成が一貫しており、その後の鋳造または成形に不可欠です。
運用の考慮事項とトレードオフ
機器の複雑さ
真空誘導溶解（VIM）炉は、真空ポンプ、チャンバー、フローコントローラーを含む、複雑な機器の完全なセットです。
この複雑さにより、標準的な開放大気誘導炉と比較して、メンテナンスと技術的専門知識が高くなります。システムは、効果を発揮するために、正確な圧力レベル（例：非常に低いバックグラウンド圧力）を維持する必要があります。
バッチ処理の制限
プロセスにはチャンバーを密閉して真空にする必要があるため、本質的にバッチプロセスです。
これにより、低グレード鋼に使用される連続鋳造方法と比較して、スループット速度が制限される可能性があります。しかし、超二相などの高価値合金の場合、速度のトレードオフは、必要な品質を達成するために受け入れられます。
プロジェクトに最適な選択をする
27% Cr 超二相ステンレス鋼の品質を最大化するために、溶解戦略を特定の品質目標に合わせます。
- 機械的信頼性と耐食性が主な焦点である場合：REM 添加を可能にし、故障点として機能する酸化物介在物を最小限に抑えるために、真空誘導溶解を優先します。
- 化学的精度が主な焦点である場合：真空環境に頼って元素の燃焼を防ぎ、最終鋳造が計算された理論組成と正確に一致するようにします。
- 環境への影響が主な焦点である場合：真空誘導溶解は本質的に無炎であり、従来の燃焼方法よりも煙や粉塵の発生が大幅に少ないことに注意してください。
最終的に、27% Cr 超二相ステンレス鋼にとって、真空誘導炉は単なる溶解ツールではなく、合金の完全性を保護する主要な手段です。
概要表：
| 特徴 | 27% Cr 超二相ステンレス鋼の利点 |
|---|---|
| 真空環境 | Cr の酸化と反応性レアアースメタル（REM）の損失を防ぎます。 |
| 不純物除去 | 酸素と硫黄のレベルを大幅に低減し、よりクリーンな微細構造を実現します。 |
| 誘導攪拌 | 均一な熱場と一貫した化学分布を保証します。 |
| 大気隔離 | 意図しない窒素またはガス吸収による脆化のリスクを排除します。 |
| 精密合金化 | 元素の燃焼を排除することにより、正確な化学的整合を可能にします。 |
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参考文献
- Hang Wang, Chenlu Liu. Effects of rare earth metals on microstructure, mechanical properties, and pitting corrosion of 27% Cr hyper duplex stainless steel. DOI: 10.1515/rams-2022-0284
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Solution ナレッジベース .
