فرایند ذوب القایی تحت خلا یکی ازروش های معمول در متالورژی ثانویه است که برای تولید آلیاژهای تمیز با کیفیت شیمیایی دقیق وخلوص بالا مورد استفاده قرارمی گیرد. بسته به نوع کاربرد، طرح های مختلفی از VIM وجود دارد. این کوره ها به طور کلی در انواع یک و دو محفظه ای ساخته می شوند.
کوره های VIM همانند سایر کوره های القایی هستند. با این تفاوت که دارای سیستم کنترل دقیق تر، سیستم ایجاد خلا، سیستم دمش گاز آرگون و سیم پیچ های اضافی هستند.
1-سیستم کنترل:
سیستم های کنترل VIM دارای ترموکوپل ها، فشارسنج و گیج های اندازه گیری ضخامت نسوزها هستند.
2-سیستم ایجاد خلا
بیشینه ی خلا قابل دسترسی در این کوره ها 10-5-10-6mbar است. مکانیزم ایجاد خلا بدین ترتیب است که ابتدا پمپ با توان کمتر، ایجاد خلا کرده و سپس پمپ های قویتر مورد استفاده قرار می گیرند. پمپ روغنی گردشی که بطور خلاصه به پمپ گردشی یا روتاری موسوم هستند، پراستفاده ترین وسایل برای ایجاد خلأ پایین و متوسط می باشند. با هر گردش هسته ی دوار مرکزی، قسمتی از ذرات موجود در پمپ متراکم و در پشت بطن خروجی جمع می شوند. وقتی فشار طرف درونی بطن خروجی بیش از فشار طرف دیگر باشد، دریچه باز شده و ذرات متراکم خارج رانده می شوند. گستره عمل پمپ های روتس در فاصله torr1-10- 2-10 قرار دارد . عیب این پمپ ها این است که نیاز به پیش خلا دارند، همچنین فشار آن چنان پایینی هم ایجاد نمی کنند. از محاسن این پمپ ها می توان به سرعت تخلیه بالای آن ها اشاره کرد، که در این حالت باید پمپ دیگری نیز برای جلوگیری از افزایش فشار وجود داشته باشد.
تلاطم حمام مذاب با استفاده از کویل های این کوره انجام می گیرد. که شدت این تلاطم وابسته به جریان ورودی به کوره و همچنین فرکانس کاری کوره می باشد. این تلاطم ایجاد شده توسط سیم پیچ ها در واقع به حجم های کم مذاب محدود میشود. با توجه به موارد فوق معمولاً جهت ایجاد تلاطم از سیستم تلاطمی دو گانه استفاده به عمل می آید؛ در این صورت یکی و یا هر دوی تجهیزات زیر مورد استفاده قرار میگیرند:
الف– تلاطم الکترومغناطیسی با استفاده از سیم پیچ های اضافی
ب– تلاطم به وسیله آرگون دهی از قسمت پایینی کوره.
تفاوت تلاطم الکترومغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیچ های اصلی با تلاطم ایجاد شده با کمک گرفتن از سیم پیچ های اضافی در این است که در روش دوم گردش و تلاطم حمام مذاب را در فرکانس ۵٠ تا ۶ هرتز، بدون افزایش دما میتوان حاصل نمود. نتیجتا معمولا از ترانسفورماتورهای ثانویه استفاده به عمل می آید.
گاززدایی نیز با استفاده از تجهیزات مناسب، ایجاد تلاطم حمام مذاب را بهبود می بخشد. معروفترین این حالت استفاده از آرگون در متالورژی پاتیلی است. گرچه تلاطم میتواند فقط توسط سیم پیچ های القایی با جریان ورودی بالا انجام شود و نتیجتا دمای کاری مذاب بالا برود، اما این افزایش دما تا حد زیاد، معمولا از نظر متالورژیکی مناسب نمی باشد. آرگون دهی یک تاریخ طولانی را در استفاده در کوره ھای القایی روباز دارد. یک ویژگی این کار این است که توپی متخلخل در تماس مستقیم با فلز مذاب نیست. درعوض، توپی با مواد نسوز به طور یکسانی پوشش داده شده است که آن برای آستر کشی کوره هاا استفاده میشود. یک پیشرفت جدید که تفاوت اساسی دارد، در تماس توپی متخلخل با فلز مذاب میباشد که این امر قابل استفاده شدن برای عملیات تحت خلا را موجب میشود. این اطمینان می دهد که گازهای ورودی اضافه شده، از میان مذاب جریان یافته و قسمت هایی با استحکام کم را در طول مسیر از طریق آستر کوره سبب نمی شوند.
هر دو فرآیند پیشنهادی ایجاد تلاطم، در صورتی دارای مزیت و عمل کافی ھستند که ملاحظات: تنظمیم درست درجه حرارت، یکنواخت سازی همراه با بهبود دادن فرسایش آستر کوره و تمیز کازی بهتر مذاب برای میزان عملکرد آن ها لحاظ شود. روش ایجاد تلاطم را در یک نوع فرآیند ٢٠٠ تا ٦٠٠ هرتز و در فاز مذاب به کاهش زمان ذوب کمک میکند. به منظور ریزدانگی و وجود فوق ذوب برای مدت زمان طولانی، بهتر است که از تلاطم مغناطیسی در ٥٠ تا ٦٠ هرتز و یا آرگون دهی از طریق توپی متخلخل برای ایجاد تلاطم استفاده شود.
لزوم دستیابی به مذابی با کیفیت بالا استفاده از عملیات کیفی مذاب را ضروری میسازد. در عملیات کوره های کیفی و خصوصا اعمال اکسیژن زدایی، نیتروژن زدایی، هیدروژن زدایی، گوگرد زدایی و آخال زدایی در تولید فولادها وآلیاژهای تمیز اهمیت ویژه ای دارند. لذا در ادامه به بررسی تک تک این فرآیندها می پردازیم.
