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वैक्यूम इंडक्शन मेल्टिंग
वैक्यूम कास्टिंग (वैक्यूम इंडक्शन मेल्टिंग - वीआईएम) को विशेष और दुर्लभ मिश्र धातुओं के प्रसंस्करण के लिए विकसित किया गया था, और इन उन्नत सामग्रियों के बढ़ते उपयोग के कारण यह प्रक्रिया अब अधिक प्रचलित हो रही है। वीआईएम को सुपरअलॉय और उच्च-शक्ति वाले स्टील को पिघलाने और ढालने के लिए विकसित किया गया था, जिनमें से कई को वैक्यूम प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है क्योंकि उनमें टाइटेनियम, नाइब्रोम और एल्युमिनियम जैसे दुर्दम्य और प्रतिक्रियाशील तत्व होते हैं। उच्च गुणवत्ता वाले प्रारंभिक पिघले हुए पदार्थ की आवश्यकता होने पर इसका उपयोग स्टेनलेस स्टील और अन्य धातुओं के लिए भी किया जा सकता है।

जैसा कि नाम से पता चलता है, इस प्रक्रिया में निर्वात की स्थिति में धातु को पिघलाया जाता है। धातु को पिघलाने के लिए विद्युतचुंबकीय प्रेरण का उपयोग ऊर्जा स्रोत के रूप में किया जाता है। प्रेरण पिघलने की प्रक्रिया में धातु में विद्युत भंवर धाराएँ उत्पन्न की जाती हैं। इसका स्रोत प्रेरण कुंडल है, जिसमें प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित होती है। ये भंवर धाराएँ आवेश को गर्म करती हैं और अंततः उसे पिघला देती हैं।

भट्टी में वायुरोधी, जल-शीतित इस्पात आवरण होता है जो प्रसंस्करण के लिए आवश्यक निर्वात को सहन करने में सक्षम होता है। धातु को जल-शीतित प्रेरण कुंडल में रखे क्रूसिबल में पिघलाया जाता है, और भट्टी में आमतौर पर उपयुक्त दुर्दम्य पदार्थों की परत चढ़ाई जाती है।

नाइट्रोजन और ऑक्सीजन जैसी गैसों के प्रति उच्च आकर्षण रखने वाली धातुओं और मिश्र धातुओं को अक्सर इन गैसों से संदूषण/प्रतिक्रिया को रोकने के लिए वैक्यूम इंडक्शन भट्टियों में पिघलाया/परिष्कृत किया जाता है। इसलिए, इस प्रक्रिया का उपयोग आमतौर पर उच्च शुद्धता वाली सामग्रियों या रासायनिक संरचना में सख्त सहनशीलता वाली सामग्रियों के प्रसंस्करण के लिए किया जाता है।

प्रश्न: वैक्यूम इंडक्शन मेल्टिंग का उपयोग क्यों किया जाता है?

ए: वैक्यूम इंडक्शन मेल्टिंग मूल रूप से विशेष और दुर्लभ मिश्र धातुओं के प्रसंस्करण के लिए विकसित की गई थी और इन उन्नत सामग्रियों के बढ़ते उपयोग के कारण यह अधिक सामान्य होती जा रही है। हालांकि इसे सुपरअलॉय जैसी सामग्रियों के लिए विकसित किया गया था, लेकिन इसका उपयोग स्टेनलेस स्टील और अन्य धातुओं के लिए भी किया जा सकता है।
एकवैक्यूम इंडक्शन फर्नेसकाम?
निर्वात की स्थिति में प्रेरण भट्टी में सामग्री डाली जाती है और उसे पिघलाने के लिए विद्युत बल लगाया जाता है। वांछित पिघलने की क्षमता तक तरल धातु की मात्रा लाने के लिए अतिरिक्त सामग्री डाली जाती है। पिघली हुई धातु को निर्वात में परिष्कृत किया जाता है और सटीक रासायनिक अभिक्रिया प्राप्त होने तक उसकी रासायनिक संरचना को समायोजित किया जाता है।
निर्वात में धातु का क्या होता है?
विशेष रूप से, अधिकांश धातुएँ हवा के संपर्क में आने वाली किसी भी सतह पर ऑक्साइड की परत बना लेती हैं। यह परत धातु के आपस में चिपकने से रोकने के लिए एक ढाल का काम करती है। अंतरिक्ष के निर्वात में हवा नहीं होती, इसलिए धातुएँ यह सुरक्षात्मक परत नहीं बना पातीं।

वीआईएम पिघलने के लाभ
उत्पाद और धातुकर्म प्रक्रिया के आधार पर, शोधन चरण के दौरान निर्वात स्तर 10⁻¹ से 10⁻⁴ मिलीबार की सीमा में होते हैं। निर्वात प्रसंस्करण के कुछ धातुकर्म संबंधी लाभ इस प्रकार हैं:
ऑक्सीजन रहित वातावरण में पिघलने से अधात्विक ऑक्साइड अशुद्धियों का निर्माण सीमित हो जाता है और प्रतिक्रियाशील तत्वों का ऑक्सीकरण रुक जाता है।
अत्यंत सटीक संरचनात्मक सहनशीलता और गैस सामग्री की प्राप्ति
उच्च वाष्प दाब वाले अवांछित सूक्ष्म तत्वों को हटाना
घुली हुई गैसों (ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन) को हटाना
मिश्रधातु की सटीक और समरूप संरचना और पिघलने के तापमान का समायोजन
निर्वात में पिघलाने से सुरक्षात्मक स्लैग आवरण की आवश्यकता समाप्त हो जाती है और पिंड में आकस्मिक स्लैग संदूषण या अशुद्धियों की संभावना कम हो जाती है।
इसी कारणवश, डीफॉस्फोराइजेशन और डीसल्फराइजेशन जैसी धातुकर्म संबंधी क्रियाएं सीमित हैं। वैक्यूम इंडक्शन भट्टियों में धातुकर्म मुख्य रूप से दबाव पर निर्भर अभिक्रियाओं, जैसे कार्बन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन की अभिक्रियाओं पर केंद्रित है। एंटीमनी, टेल्यूरियम, सेलेनियम और बिस्मथ जैसे हानिकारक, वाष्पशील सूक्ष्म तत्वों को वैक्यूम इंडक्शन भट्टियों से निकालना व्यावहारिक दृष्टि से अत्यंत महत्वपूर्ण है।

सुपरअलॉय के उत्पादन के लिए वीआईएम प्रक्रिया की बहुमुखी प्रतिभा का एक उदाहरण अतिरिक्त कार्बन की दाब-निर्भर प्रतिक्रिया की सटीक निगरानी है, जिससे पूर्ण डीऑक्सीडेशन हो सके। सुपरअलॉय के अलावा अन्य सामग्रियों को विशिष्टताओं को पूरा करने और सामग्री के गुणों की गारंटी देने के लिए वैक्यूम इंडक्शन फर्नेस में डीकार्ब्यूराइज़्ड, डीसल्फ्यूराइज़्ड या सेलेक्टिवली डिस्टिल किया जाता है। अधिकांश अवांछित ट्रेस तत्वों के उच्च वाष्प दाब के कारण, वैक्यूम इंडक्शन मेल्टिंग के दौरान डिस्टिलेशन द्वारा उन्हें बहुत कम स्तर तक कम किया जा सकता है, विशेष रूप से उच्च परिचालन तापमान पर अत्यधिक उच्च शक्ति वाले मिश्र धातुओं के लिए। विभिन्न मिश्र धातुओं के लिए जिन्हें उच्चतम गुणवत्ता आवश्यकताओं को पूरा करना होता है, वैक्यूम इंडक्शन फर्नेस सबसे उपयुक्त मेल्टिंग सिस्टम है।

स्वच्छ पिघले हुए पदार्थ प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित विधियों को वीआईएम प्रणाली के साथ आसानी से संयोजित किया जा सकता है:
कम रिसाव और विसर्जन दरों के साथ वातावरण नियंत्रण
क्रूसिबल लाइनिंग के लिए अधिक स्थिर दुर्दम्य सामग्री का चयन
विद्युत चुम्बकीय सरगर्मी या शुद्धिकरण गैस द्वारा हिलाना और समरूपता स्थापित करना
पिघले हुए पदार्थ के साथ क्रूसिबल की प्रतिक्रियाओं को कम करने के लिए सटीक तापमान नियंत्रण।
ढलाई प्रक्रिया के दौरान उपयुक्त स्लैग हटाने और छानने की तकनीकें
ऑक्साइड को बेहतर ढंग से हटाने के लिए उपयुक्त लॉन्डर और टंडिश तकनीक का प्रयोग।