특히 진공 아크 재용해(VAR)라고 하는 소모성 전극 아크 용해는 직류(DC) 전원 공급 장치를 사용하여 진공 환경에서 아크를 생성하는 공정입니다.
이 아크는 소모품인 전극과 양극 역할을 하는 수냉식 구리 도가니 사이에 생성됩니다.
아크의 강렬한 열이 전극을 녹여 도가니에 용융 풀을 형성합니다.
그런 다음 이 용융 금속이 빠르게 응고되고 결정화되어 잉곳을 형성합니다.
5가지 주요 단계 설명
1. 설정 및 전극 준비
공정이 시작되기 전에 용해할 전극을 용해로에 넣습니다.
전극 재료는 가공되는 금속의 종류에 따라 다릅니다.
특수강 및 초합금의 경우 전극은 일반적으로 공기 또는 진공 상태에서 주조됩니다.
티타늄과 같은 반응성 금속의 경우 전극은 압축된 스펀지 및/또는 스크랩으로 만들거나 플라즈마 또는 전자빔과 같은 용해 공정을 통해 만들어집니다.
2. 전극 유형
아크 용해로에 사용되는 전극은 크게 탄소 전극, 흑연 전극, 자체 베이킹 전극의 세 가지 유형이 있습니다.
재료(탄소 또는 흑연)의 선택은 전기 전도도, 불용성, 주입성, 화학적 불활성, 기계적 강도 및 열 충격에 대한 저항성에 따라 결정됩니다.
이러한 전극의 직경은 18cm에서 27cm까지 다양하며 아크 온도는 3,000°C에서 3,500°C까지 도달할 수 있습니다.
3. 퍼니스 구성
퍼니스는 이동식 퍼니스 헤드와 고정식 용융 스테이션이라는 두 가지 주요 기계 어셈블리로 구성됩니다.
이동식 퍼니스 헤드는 서보 드라이브에 의해 제어되는 램 어셈블리를 통해 전극을 지지합니다.
음극 역할을 하는 전극은 수냉식 램의 하단에 클램핑됩니다.
고정 용융 스테이션에는 고정 스테인리스 스틸 워터 재킷 안에 탈착식 구리 도가니가 포함되어 있습니다.
4. 용융 과정
전극이 고정되고 용해로 헤드가 밀봉되면 용기 내부에 진공이 생성됩니다.
그런 다음 DC 전원 공급 장치가 활성화되고 제어 시스템이 소모품 전극(음극)과 도가니 베이스(양극) 사이에 고전류 아크를 시작합니다.
이 아크는 전극을 빠르게 녹여 용융 풀을 형성합니다.
전극의 지속적인 용융이 풀에 공급되어 용융 금속을 안정적으로 공급할 수 있습니다.
5. 응고 및 결정화
도가니의 용융 금속은 수냉식 구리 도가니로 인해 빠르게 냉각되고 응고됩니다.
이러한 빠른 응고는 균일한 결정 구조를 달성하는 데 도움이 되며 최종 잉곳에 불순물이나 결함이 발생할 가능성을 최소화합니다.
이 공정은 고품질의 순수한 금속과 합금을 생산하는 데 매우 중요하며, 특히 고강도 및 부식이나 극한 온도에 대한 내성이 필요한 응용 분야에 적합합니다.
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