真空コーティング装置におけるるつぼの役割

- Jan 29, 2019-

真空コーティング装置におけるるつぼの役割


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結晶化装置としても知られているるつぼは、真空アーク溶解の核心である。 ここで金属は溶融し、過熱し、精製されそしてインゴットに結晶化される。 大量の熱交換がここで行われ、るつぼ壁の熱伝達強度は数万から数百万W / m 2に達することがある。

坩埚1

電気アークに異常現象が発生すると、るつぼの壁を通り抜けて燃焼することさえあります。 したがって、るつぼには一連の要件があります。

 

 

坩堝の重要性を考慮して、坩堝設計の主なポイントは以下の通りである。

 

1.るつぼは、熱伝導性、電気伝導性が良好で、溶融金属による接合が容易でない材料で作られていなければならない。 この種の要求に合致する材料は、待つべき赤い銅、嫌気性銅を持っています。 12〜24mmの銅管と銅合金(マンガン青銅)のるつぼ壁の厚さの大部分:フランジ溶接。

 

赤銅の熱伝導率と電気伝導率が良好であり、そして溶けた金属と結合しないだけでなく、鋼の熱伝達よりも、無酸素銅よりも安い、電気伝導率。

 

2.インゴットの取り出しを容易にするために、るつぼの内側表面は滑らかで、一貫した断面形状を持ち、深刻な孔食をしてはならない。 るつぼ管の主な製造方法は押出し、電着および遠心鋳造である。 それらの中では、押出し法によって製造された品質は良好であるが、この方法によって大きなサイズ(直径> 500mm)のるつぼ管を製造することは困難である。

 

電着方法は、無制限の仕様および広い用途を有する。 さらに、銅のるつぼの管の圧延溶接があります、しかし溶接の継ぎ目の内面は精密機械加工でなければなりません。 アーク溶解の過程で、るつぼの内面は汚れてしまうので、溶解する前にはるつぼの内面を注意深く清掃する必要があります。

 

3.るつぼは、溶融状態で大きな塊の塊を支えるのに十分な剛性と強度を持たなければならず、電極の短絡衝突によって損傷を受けてはならない。

 

4.強度が許す場合は、るつぼの壁の厚さを薄くする必要があります。 るつぼの壁は主にスピンドルの直径と負荷によって決まります。 一般に、小型炉の肉厚は8〜10mm、大型炉の肉厚は12〜24mm、鋼製るつぼの肉厚は8〜12mmです。

 

しかしながら、何人かの人々はより厚いるつぼ壁(25mm以上)を主張しています。 彼らは、熱がるつぼ壁の長手方向に沿っても伝達され得ることを信じており、これは高温で溶融帯を冷却するために非常に有用である。

 

他の人々は、冷却水が十分である限り、壁の縦方向の熱伝達効果は小さいと考えているので、より薄い壁を使用することができる。 さらに、壁の厚さは、るつぼを通して燃焼することの難しさを決定する要因ではありません。 冷却水が足りない場合は、壁の厚さに関係なく、融点の低い銅では高温にはほとんど対応できません。

 

5.るつぼの構造はるつぼの熱膨張と変形を許容しなければならない。 坩堝の外壁の温度曲線は、蛇行管の水上で日本の真空技術会社によって冷却された8インチ(200mm)銅坩堝の外面の測定された温度曲線である。

 

溶融プロセスでは、水冷があるが、壁の温度はさらに高いことが分かる。 測定データによると、水冷銅坩堝(プール)高温の壁は230〜280 です。 z *高温を計算すると約400 であり、平均温度は約150 です。

 

るつぼは長く、長手方向の熱膨張が大きいので、それは設計において考慮されなければならない。 例えば、長さ2mの銅製るつぼ、平均温度は150 、縦方向の熱膨張量 Δ は100 である。 L =(150〜20)&回。 18回 10-6× 2000 = 4.68mm。 るつぼが上下に固定されている場合、そのような大量の膨張によって引き起こされる大きな内部応力がるつぼを損傷することが分かる。

 

6.直径150mm以下のるつぼは、ディンゴットである必要があるため、通常は一定のテーパーを持っています。大きなインゴットは、総収縮率が大きいので凝縮して取り除くのが簡単です。インゴットの除去を容易にするために先細にする。 一般的に、テーパーは0.5%以内です。

るつぼは十分かつ適切に冷却されなければならない。炉の溶融力の熱の約80%がるつぼ冷却システムによって奪われるので、冷却水の速度、十分に大きい流速を調べる必要がある。

8.容易なローディング、荷を下すこと、クリーニングおよび維持