《特種熔煉》內(nèi)容共分7章,首先簡要介紹了特種熔煉技術(shù)的基本特征和發(fā)展歷程,隨后按感應(yīng)爐熔煉(包括非真空和真空感應(yīng)熔煉)、電渣重熔、真空電弧重熔、電子束熔煉和等離子熔煉的順序,分別介紹了各種特種熔煉方法的工作原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、適用范圍、熔煉工藝和冶金質(zhì)量,反映了該領(lǐng)域的新發(fā)展成果。
《特種熔煉》為冶金工程及金屬材料制備等相關(guān)專業(yè)的本科生或研究生教材,也可供相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員參考。
在傳統(tǒng)的學(xué)科分類中,特種冶金(或特種熔煉)屬于電冶金的一個分支,它包含真空冶金、電渣冶金和等離子冶金三大部分。這里所述的真空冶金,并不包含鋼鐵生產(chǎn)流程中常用的鋼液真空精煉方法(如VD、VOD、RH、AOD-VCR、VODC等)。特種冶金所述的真空冶金,包含真空感應(yīng)熔煉、真空電弧重熔、電子束熔煉、冷坩堝懸浮熔煉等方法,電渣冶金則包含電渣重熔和電渣熔鑄。特種熔煉技術(shù)在高質(zhì)量民品生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛,在軍工、航空航天領(lǐng)域的產(chǎn)品制造中,具有無可替代的地位。本書在編寫過程中,為便于教程的循序漸進(jìn),按感應(yīng)爐熔煉(包括非真空和真空感應(yīng)熔煉)、電渣重熔、真空電弧重熔、電子束熔煉和等離子熔煉的順序編寫。本書共分7章,第一章主要介紹各種特種熔煉方法的基本特征和發(fā)展歷程,其余六章分別討論各種特種熔煉方法的工作原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、適用范圍、熔煉工藝和冶金質(zhì)量。
本書是在武漢科技大學(xué)丁永昌、徐曾啟教授于20世紀(jì)90年代初編著的《特種熔煉》的基礎(chǔ)上增補(bǔ)改編而成,并盡可能反映近30年來特種熔煉技術(shù)的最新發(fā)展成果。本書所涉及的冶金反應(yīng)的基本理論,在有關(guān)前導(dǎo)課程中已有詳細(xì)論述,為避免重復(fù),本書中只分析討論這類冶金反應(yīng)在特種熔煉的具體條件下所具備的特點(diǎn)。目前,在特種熔煉的各種方法中,以感應(yīng)熔煉(包括非真空和真空感應(yīng)熔煉)和電渣重熔生產(chǎn)的產(chǎn)品量占特種熔煉產(chǎn)品總量的80%以上,所以在本書中這兩部分內(nèi)容占據(jù)相對較多的篇幅。
本書由武漢科技大學(xué)薛正良教授、朱航宇副教授和安徽工業(yè)大學(xué)常立忠教授聯(lián)合編著,其中第1、2、3、5、6章由薛正良編寫,第4章由常立忠、薛正良編寫,第7章由朱航宇、薛正良編寫。
由于時間倉促,加之編者水平所限,書中如有不妥之處,敬請讀者批評指正。
1 緒論
1.1 概述
1.2 特種熔煉技術(shù)的發(fā)展
1.2.1 感應(yīng)爐熔煉
1.2.2 電渣重熔
1.2.3 真空電弧重熔
1.2.4 電子束熔煉
1.2.5 等離子弧熔煉
1.2.6 復(fù)合熔煉工藝
2 感應(yīng)爐熔煉
2.1 概述
2.1.1 感應(yīng)爐的用途
2.1.2 感應(yīng)爐的分類
2.2 感應(yīng)爐工作原理
2.2.1 感應(yīng)爐基本電路
2.2.2 感應(yīng)加熱原理
2.2.3 感應(yīng)加熱的電特性
2.3 感應(yīng)爐工藝參數(shù)設(shè)計
2.4 感應(yīng)爐熔煉用原材料
2.4.1 對原材料的要求
2.4.2 原材料的種類
2.5 配料計算
2.5.1 配料計算的依據(jù)和原則
2.5.2 配料計算的一般方法
2.5.3 全新料的配料計算
2.5.4 返回料的配料計算
2.5.5 熔煉過程中合金添加量的計算
2.6 感應(yīng)爐熔煉工藝
2.6.1 熔煉方法的選擇
2.6.2 工藝過程
2.7 感應(yīng)爐熔煉用坩堝
2.7.1 坩堝的工作條件及對其要求
2.7.2 坩堝用耐火材料
2.7.3 坩堝成型方法
2.7.4 坩堝的使用和維護(hù)
參考文獻(xiàn)
3 真空感應(yīng)熔煉
3.1 概述
3.2 真空感應(yīng)爐熔煉的特點(diǎn)
3.3 真空感應(yīng)爐結(jié)構(gòu)
3.3.1 真空感應(yīng)爐結(jié)構(gòu)形式
3.3.2 真空感應(yīng)爐設(shè)備構(gòu)成
3.4 真空下爐襯耐火材料與金屬熔池的相互作用
3.4.1 真空下耐火材料的相對穩(wěn)定性
3.4.2 真空下爐襯耐火材料向鋼液供氧
3.5 真空下金屬熔池中元素的揮發(fā)
3.6 真空感應(yīng)爐熔煉工藝
3.7 合金的鎂處理
3.8 其他真空感應(yīng)熔煉方法
3.8.1 半連續(xù)真空感應(yīng)熔煉
3.8.2 真空感應(yīng)澆鑄爐(VIDP)
3.8.3 真空感應(yīng)懸浮熔煉
參考文獻(xiàn)
4 電渣重熔
4.1 概述
4.2 電渣爐基本結(jié)構(gòu)
4.2.1 電渣爐設(shè)備
4.2.2 電渣爐類型
4.3 電渣重熔的基本原理
4.3.1 基本過程
4.3.2 電渣重熔的特點(diǎn)
4.3.3 鋼渣間的冶金反應(yīng)
4.3.4 凝固過程
4.3.5 能量的產(chǎn)生與消耗
4.4 電渣重熔用渣系
4.4.1 熔渣的物理化學(xué)性能
4.4.2 電渣重熔常用渣料及要求
4.4.3 電渣重熔過程常用渣系選擇
4.5 電渣重熔工藝
4.5.1 電渣重熔工藝流程
4.5.2 電渣重熔工藝參數(shù)選擇
4.5.3 電渣重熔工藝控制方式
4.6 電渣重熔技術(shù)的發(fā)展
4.6.1 可控氣氛電渣爐
4.6.2 導(dǎo)電結(jié)晶器及液態(tài)金屬電渣冶金技術(shù)
4.6.3 快速電渣重熔技術(shù)
4.6.4 潔凈金屬形核鑄造技術(shù)
4.6.5 電渣熱封頂技術(shù)
4.6.6 電渣中心填充技術(shù)
4.6.7 電渣重熔空心錠
4.6.8 有襯電渣爐
4.6.9 電渣熔鑄
參考文獻(xiàn)
5 真空電弧重熔
5.1 概述
5.2 真空自耗電弧爐的結(jié)構(gòu)及分類
5.2.1 結(jié)構(gòu)簡介
5.2.2 真空自耗電弧爐的分類
5.3 鋼和合金的重熔工藝
5.3.1 重熔工藝過程
5.3.2 工藝參數(shù)
5.4 真空電弧重熔常見的冶金質(zhì)量問題
5.4.1 鋼和合金的宏觀缺陷
5.4.2 鋼和合金的微觀缺陷
5.5 真空電弧重熔的特點(diǎn)
5.6 真空電弧凝殼熔煉
5.7 真空電弧爐生產(chǎn)的品種
參考文獻(xiàn)
6 電子束熔煉
6.1 概述
6.2 電子束熔煉的基本原理
6.3 電子束熔煉爐的主要設(shè)備
6.3.1 爐體
6.3.2 電子槍
6.3.3 進(jìn)料系統(tǒng)
6.3.4 真空系統(tǒng)
6.3.5 高壓電源
6.3.6 鑄錠系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)
6.4 電子束熔煉工藝及其冶金特點(diǎn)
6.4.1 電子束重熔工藝
6.4.2 電子束重熔的冶金特點(diǎn)
6.5 電子束重熔的效果
6.5.1 金屬中氣體和夾雜的去除
6.5.2 金屬中夾雜元素的去除
6.5.3 金屬性能的改善
6.6 其他電子束熔煉爐
6.6.1 電子束凝殼爐
6.6.2 多用途電子束熔煉爐
6.6.3 電子束冷床熔煉(EBCHM)或電子束連續(xù)流熔煉(EBCFM)
參考文獻(xiàn)
7 等離子熔煉
7.1 等離子熔煉及其特點(diǎn)
7.1.1 等離子體簡介及其分類
7.1.2 等離子體發(fā)生器
7.1.3 等離子弧的特點(diǎn)
7.1.4 等離子弧的溫度特性
7.1.5 等離子熔煉的優(yōu)越性
7.2 等離子槍的電極材料和等離子工作氣體
7.2.1 等離子槍的電極材料
7.2.2 等離子工作氣體
7.3 等離子熔煉的類型
7.3.1 等離子電弧熔煉
7.3.2 等離子感應(yīng)熔煉
7.3.3 等離子弧重熔
7.3.4 等離子電子束重熔
7.4 等離子在冶金工業(yè)中的其他應(yīng)用
7.4.1 等離子中間包加熱技術(shù)
7.4.2 氫等離子體在冶金中的提純作用
7.4.3 等離子冷床爐熔煉技術(shù)
參考文獻(xiàn)