纯镍具有优良的耐腐蚀性，其对苛性碱腐蚀抗力是无法替代的，同时其兼具优良的可加工性、电磁学性能，因而被广泛用于化工、海洋装备、核能、蓄电池等行业[1-2]。纯镍的熔炼研究始终围绕着脱气、脱硫、去除非金属夹杂、晶粒细化等提高冶金质量和经济效益问题。纯镍的冶炼方法有真空感应熔炼(VIM)、真空自耗熔炼(VAR)、真空感应加真空自耗双真空熔炼(VIM+VAR)、真空感应加电渣熔炼双联法(VIM+ESR)、电子束炉熔炼(EB)、电子束炉加多次真空自耗熔炼(EB+VAR)等。宝钛集团纯镍生产采用VIM、VIM+VAR、VIM+ESR、多次VAR、EB和EB+VAR。国内其他省市及地区的企业生产纯镍以VIM为主(0.5~2.0 t)，有一些企业为扩大纯镍生产锭型也采用VIM+VAR双真空熔炼。
1. 纯镍熔炼工艺
1.1 真空感应熔炼(VIM)
真空感应熔炼方式(VIM)在纯镍及合金的生产上非常重要，很多情况下具有不可替代性。关于纯镍有效去除杂质、夹杂、脱硫、脱气、晶粒细化的研究是一个重点，对纯镍冶金质量至关重要。真空感应熔炼时以不同工艺添加各种添加剂进行杂质、脱氧、脱硫处理是很重要的方式，常用的元素有C、Mg、Ca、Ti、Al及La、Ce等稀土元素[3-5]；结合计算机仿真分析、炉前成分检测等手段可以精确控制化学成分，而且真空感应大功率搅拌，成分均匀；真空感应熔炼借助脱氧剂和高真空，可以将H、O等有害气体元素降至极低的水平，同时可以高效去除Pd、As、Bi等有害低熔点金属夹杂元素。真空感应熔炼对原料适应性很强，可以熔炼块状、屑状等各种形状原料，无需压制电极，有利于大幅降低成本。
VIM可以浇注圆锭和方坯。VIM熔炼大规格圆锭(质量大于1.5 t)在切除缩孔、冒口后，用于锻造板坯，目前国内主流设备为0.5~2.5 t炉，板坯最终为0.4~1.5 t，成品率低。在宝钛、重材院、西北院等企业主要将之作为自耗电极，供ESR和VAR重熔使用。
VIM大规格方锭(质量大于1 t)可以不经过锻造直接轧制，存在的问题是：缩孔大，成品率很低，约为70%~75%；无法有效消除添加残料带来的非金属夹杂，且容易出现裹渣。在开坯及成品轧制时，探伤容易不合格。在机加工时存在疏松、夹渣、掉渣现象，而且坯型固定与成品不完全匹配，成品率很低。虽然小锭型真空感应炉浇注方坯可以通过模具设计规避一些问题，但是不能完全去除非金属夹杂，故而在轧制板材表面有起皮，部分薄板料轧制会出现漏眼问题，导致产品报废。
VIM熔炼纯镍作为一种常用的成熟工艺将长期使用，采用该方法直接生产需要对原料质量、纯净度提出很高的要求。直接VIM熔炼不能有效去除残料带来的非金属夹杂，并在后续加工中得到体现，表现为掉渣、夹杂、起皮、分层较多等，加工过程中修磨量大。而类似25、200 kg的熔炼铸锭，规格小，配合模具可以有效减少缩孔，一些情况下可以直接使用，用作小规格的板坯、棒坯、管坯等的生产(图1)。
