目前，世界上许多国家，特别是发达国家，为了发展空技术，占领空领域，加速国防现代化，增强国防力量，都在争先恐后地研制和制造先进的航空空、航天和导航设备，如航天器、国际/。
然而，这些精密设备对制造它们所用的材料的性能有着非常严格的要求，对所用的钢材、合金和坯料提出了一系列特别严格的要求，如高纯度、高均匀性、耐高温、耐高压、耐冲击和耐疲劳，特别是对材料性能的稳定性、一致性和可靠性。
然而，满足这些要求超出了众所周知的普通冶炼设备。因此，为了提高航空航天设备上特种钢及合金的质量和纯度，冶金工作者长期以来一直在研究和探讨新的冶炼设备和技术。
通过大量系统的理论和实践研究，以及从热力学和动力学方面对冶金过程中的物理化学反应机理的研究和探讨，得出的重要结论是:唯一能满足上述要求的工艺是在真空室内熔炼航天材料。
这是因为:(1)在真空状态下，可以避免熔化的金属和合金与非金属夹杂物发生化学反应；(2)在true 空状态下，液态熔融金属中的有害可溶性气体和污染物可被去除，从而提高熔融金属的纯度。
就国内外工业水平而言，能成功冶炼上述材料的设备主要有三种，即:真空感应熔炼炉、真空自耗电弧炉和电渣重熔炉。也就是说，要想快速发展航空航天空产业，就必须大力发展这三种先进的冶炼设备及其新工艺。
1 真空感应熔炼炉（VIM）
世界上第一台真空感应炉于1917年诞生于德国，用于冶炼飞机和火箭发动机的发动机。True 空感应熔炼炉是true 空冶金领域应用最广泛的设备之一。
事实证明，航空航天、导弹、火箭、原子能设备和电子工业所需的合金和特殊钢，有相当比例是用真空感应熔炼炉生产的。
例如，当在真空感应熔炼炉中熔炼镍基、钴基和高温合金时，它们的热加工性和机械性能明显改善。几乎所有的不锈钢、耐热钢、超高强度钢、工具钢、轴承钢、磁性材料、弹性合金、膨胀合金等。均在true 空感应熔炼炉中熔炼，以确保材料的性能和质量。
另外，随着二次重熔工艺的发展，true 空感应熔炼炉的另一个目的是为true 空自耗电极电弧炉或电渣重熔炉提供优质的自耗电极，生产精密铸造用母合金。
众所周知，真空感应熔炼炉工艺中金属熔化、精炼、合金化的全过程都是在真空状态下进行的，避免了同气相相互作用造成的污染。其次，在true 空条件下，碳具有很强的脱氧能力，其脱氧产物CO不断被泵出体系，克服了金属脱氧剂脱氧的污染问题。
true 空感应熔炼炉工艺可以精确控制合金的化学成分，活性元素al、Ti、B、Zr等。其与氧和氮具有强亲和力，可以被控制以蒸发和去除低熔点的挥发性金属杂质，例如铅、铋、锡、锑等。在小范围内，这对改善材料性能起着重要作用。强烈的感应搅拌可以加快反应速度，对于熔池温度和化学成分的均匀非常有效。
true 空感应熔炼技术的快速发展与航空航天工业所需的高温合金材料密切相关，如航空航天、导弹、火箭、原子能等设备所需的高温合金。非真空熔炼法生产的高温合金最高工作温度一般只有750 ~ 810℃。真空熔炼法生产的高温合金最高工作温度可达980~1090℃的水平。这主要是由于在true 空感应熔炼炉中熔炼镍基、铁基和钴基高温合金时，间隙元素O2、N2和H2减少，可以完全去除非金属夹杂物，去除有害的低熔点金属杂质，如Pb、Bi、、Cu、Sn和Te。
真空空感应熔炼炉的设备主要由炉壳、感应器、坩埚、炉倾机构、锭模机构、电源装置和水冷系统组成。炉壳上附有观察、测温、加料、取样、捣固等装置。炉体配有real 空系统、供电系统和控制系统。真空感应熔炼炉有间歇式和半连续式两种，可做成立式或卧式。
在真空感应熔炼炉的结构设计中要考虑的重要问题是避免真空放电。所以炉壳内所有带电体都需要绝缘，感应器在结构上要没有尖角、毛刺、锐边。
综上所述，真空感应熔炼炉具有以下特点:(1)在真空状态下，可以熔炼一些贵重的活性金属，如钛合金；(2)在真空状态下，可以防止熔融金属和合金与非金属夹杂物反应。(3)在true 空状态下，可以去除熔融金属中有害的可溶性气体和污染物。
从产品应用来看，主要用于生产航空航天、导弹、火箭、原子能、电子等行业所需的高温合金、超高强度钢、不锈钢等特殊用途合金。
下一篇文章将讲解宇航物资需要的真实空自耗电弧炉，敬请关注。
本文首发于《真空杂志2015年第5期(投稿邮箱:zkzk1964 Aite 1126.com)。
作者:王建民(Xi安桃园冶金设备工程有限公司)、艾华(Xi安电炉研究所有限公司)
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