3趋势

随着悬浮熔炼技术的进一步发展，被熔炼材料在种类、容量、过热度及熔炼工艺等方面将会得到有效改善：CCLM型装置制备更多熔点超过2500℃的材料；ISM型装置的有效容积将超过150L，电效率有望提升40%，熔体过热度超过100℃；底注及反重力浇注将得到更多关注；异形电磁线圈悬浮将得到快速发展。

2005年美国Consarc公司、英国Greenwich大学和Birmingham大学的科研人员共同研究了直流电磁场下ISM型装置的熔体能量分布及过热度，进行了三维计算模拟及试验内容，如图5所示。

图5 交、直流线圈作用的感应凝壳炉坩埚的截面图（左）及熔体内速度和温度分布（右）

薄壁冷坩埚减少了铜坩埚的空间体积，即减少了在交流电磁场下的涡流效应影响区的载体，能耗降低近45%，效率提高近30%，是该类型装置的改进方向之一，如图6所示。

图6 钛熔体的数值计算的稳态形状（上）及薄壁冷坩埚结构图（下）

丹麦OCAS公司的冷坩埚悬浮熔炼技术，同样采用减少涡流效应影响区载体的方法，并利用超高真空技术，实现100kW功率熔化1kg铁，6×10-6Pa的工艺条件，同时可实现2000℃的加热条件。如图7所示。

图7 电磁线圈悬浮熔炼

随着激光和等离子加热技术的快速融入，悬浮熔炼技术将越来越多地向多种加热方法并存的方向发展。如Retech公司的等离子冷壁感应熔炼组合技术，如图8所示。

西北工业大学的科研人员将激光引入活性金属的冷坩埚熔炼凝固工艺。不同热源的综合利用，可以有效提高能效水平，改善工艺柔性，获得较为理想的热场条件，以研发不同的材料制备工艺，提升材料性能。

图8 电磁线圈悬浮熔炼

4结论

上世纪80年代至今，全悬浮熔炼技术的发展较为缓慢，电磁场利用形式未出现重大创新；随着水冷铜坩埚的增加，半悬浮熔炼技术得到了较快发展，并演化出多种适应不同领域的结构式，促进了新型材料的开发和制备。不同热源的综合利用，也为新工艺的实现奠定了基础。大型全（半）悬浮熔炼技术及装备是高性能材料和高端装备研制的重要保障。