【正文】 真空度一般 101~103Pa） ； ⑵熔煉時(shí)熔池的溫度及其分布可控； ⑶熔池的維持時(shí)間可在很大的范圍內(nèi)調(diào)整； ⑷熔煉是在水冷銅坩堝 (結(jié)晶器 )內(nèi)進(jìn)行的，可有效避免金屬液被耐火材料污染。 由于能對熔化爐料的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，加之送料速率可以調(diào)節(jié)控制，因此可在較大范圍內(nèi)調(diào)整金屬爐料的熔化速率 。 電子束重熔的精煉效果比真空 感應(yīng)熔煉和真空電弧重熔都優(yōu)越。并 且 根據(jù)金屬成品的不同要求，結(jié)晶器的內(nèi)腔截而可制成圓形、環(huán)形或矩形。 氫 (H2)是雙原子氣體，又是還原性氣體，它的熱函和導(dǎo)熱系數(shù)最高，而且 傳熱能力最大 ， 采用 H2 為等離子工作氣體， 可有效地防止金屬的氧化 。 用于等離子感應(yīng)爐的是 直流等離子槍 。 ⑴等離子電弧爐 (Plasma Arc Furnace)， 簡稱 PAF。 范圍有哪些？ ⑴該產(chǎn)品用其他方法無法生產(chǎn)，例如材料本身就是不能變形的鑄造合金。 3）凝固特點(diǎn)： 凝固速度愈快，局部凝固時(shí)間愈短，可有效地控制鑄錠顯微偏析，在冶金上顯微偏析的標(biāo)志是鑄錠的二次枝晶間距 。 ⑸ 過程的可控性好。 ⑷ 爐渣 —鋼液間界面張力要大，以保證熔渣對夾雜物的吸附。 ⑴二元渣系 ：其代表成分是 三七渣 （ CaF2/Al2O3＝ 70/30） 70%CaF2+30%Al2O3 ⑵多元渣系 ： CaF2CaOAl2O3 三元渣系； CaF2CaOAl2O3MgO 四元渣系； CaF2CaOAl2O3MgOSiO2 五元渣系等。熔池內(nèi)的金屬液由下向上，由邊緣向中心方向逐步結(jié)晶成金屬錠 。其余 1/3是在熔滴通過渣池向金屬熔池過渡及夾雜物由金屬熔池向上浮升等階段去除的。該階段因熔滴與熔渣接觸時(shí)間不長，該階段對金屬的精煉效果不顯著，如果第一階段精煉可達(dá) 70％～ 80％ 的話，第二階段的精煉率約為 1%左右，并且當(dāng)鋼錠半徑很大時(shí)，該階段的精煉率還要低。 重熔時(shí)，電極下端至金屬熔池的中心區(qū)域溫度最高可達(dá) 1700～ 1800℃。 哪幾個(gè)階段？ 重熔前準(zhǔn)備→送電啟動(dòng)→重熔精煉→補(bǔ)縮→錠子處理等。 當(dāng)采用交流電源時(shí)，在氟化物渣系中，以 CaF2— CaO 渣系的脫硫效果最佳。 冶煉含氮鋼的關(guān)鍵是保證過飽和的氮溶解入鋼中，防止凝固過程中析出 。 1996 年德國又?jǐn)U建兩臺高壓電渣爐用于生產(chǎn)含氮軸承不銹鋼及含氮高速鋼。kg1 ～ ～ ～ ～ ～ 環(huán) 境 真空 / Pa 必須 101～ 105 ～ 10－ 2 可負(fù)壓操作105(惰性氣氛 ) 必須 1～ 101 ～ 10－ 2 必須 101～ 103 必須 101～ 102 10－ 2～ 10－ 3 氣氛可變 (1～ 3) 104 或 105 或＞ 105 氣體介質(zhì) 可控 可控 可控 可控 (Ar、 H N2) 熔渣 （精煉） 不可 (構(gòu)造上可能 ) 必須 (專門 ) 不可 不可 不可 可控 對原材料要求 精料 自耗電極 自耗電極 活潑或難熔金屬自耗電極 活潑或難熔金屬自耗電極 自耗電極 及碎料 熔化時(shí)加合金 /溫度控制 可能 /容易 可能 /有時(shí)可能 不可 /難 不可 /難 不可 / 可能 /可以 熔池表面溫度 /℃ 1650～ 1750 1750 1850 1850 切頭率 較大 比 VAR 好 良好 比 VAR 稍好 /差 比 VAR 好 可能與 ESR 相同 錠表面質(zhì)量 較好 好，不須扒皮 差，需扒皮 需扒皮 (比 ESR 差 ) 差，需扒皮 好 (與 ESR 近似 ) 金屬收得率 較高 高 較低 較低 較低 較高 產(chǎn)品質(zhì)量 較高 高 高 高 高 高 產(chǎn)品成本 較高 低 較高 高 高 較高 設(shè)備投資 (費(fèi)用 ) 3 較高 1 低 (便宜 ) 3 較高 ((比 PAR 大 ) 4 高 (比 VAR 大 ) 4 高 2 較高 ((比 ESR 大 ) 不同熔煉方法冶金質(zhì)量對比 成分 控制 合金成分 容易 取決于母材 取決于母材 取決于母材 取決于母材 取決于母材 活潑元素 容易 較難 容易 容易 容易 容易 （可以） 易揮發(fā)元素 Mn、 N 等較難 容易 Mn、 N 等較難 Mn、 N 等較難 Mn、 N 等較難 容易 （可以） 純 潔 度 氧 低 較高 (頗有減少 ) 低 (顯著減少 ) 低 (減少最多 ) 低 低（頗有減少） 氫 、 氮 (去氣能力 ) 低 不減少 ,取決于母材 減少 (低 ) 減少 (低 ) 低 有所 減少 (低 ) 非金屬夾雜物 /氧化物、硫化物 含量高分布 不均勻 含量低分布 均勻 /顯減、減 含量低分布均 勻 /顯減、不減 含量低分布均 勻 /顯減、頗減 含量低分布 均勻 含量低分布 均勻 /顯減、可能減 硫 取決于母材 低 取決于母材 取決于母材 取決于母材 對脫硫不利 磷 取決于母材 脫 P 率低 取決于母材 取決于母材 取決于母材 取決于母材 有害金屬雜質(zhì) 低 取決于母材 低 低 低 低 鑄 態(tài) 組 織 錠表面質(zhì)量 一般 好 較差 較差 較差 好，渣衣保護(hù)可不扒皮 縮孔及切頭率 較大 小 表面扒皮 表面扒皮 表面扒皮 小 疏松 一般 低 低 低 低 低 偏析 較大 低 低 低 低 低 二次枝晶間距 大 小 較小 較大 較大 較大 結(jié)晶組織 / 凝固過程 普通鑄錠 柱狀晶發(fā)達(dá) / 逐層凝固 柱狀晶發(fā)達(dá) / 逐層凝固 逐層凝固 自下而上垂直柱狀晶 柱狀晶發(fā)達(dá) / 逐層凝固 表 32 不同熔煉方法 冶金質(zhì)量 (成分控制、純潔度、鑄態(tài)組織 ) 對比 熔煉方法 比較內(nèi)容 真空感應(yīng)熔煉 VIM 電渣重熔 ESR 真空電弧重熔 VAR 真空電子束重熔 EBR 電子束熔煉 EBM 等離子電弧重熔 PAR 成分 控制 合金成分 容易 取決于母材 取決于母材 取決于母材 取決于母材 取決于母材 活潑元素 容易 較難 容易 容易 容易 容易 （可以） 易揮發(fā)元素 Mn、 N 等較難 容易 Mn、 N 等較難 Mn、 N 等較難 Mn、 N 等較難 容易 （可以） 純 潔 度 氧 低 較高 (頗有減少 ) 低 (顯著減少 ) 低 (減少最多 ) 低 低（頗有減少） 氫、氮 (去氣能力 ) 低 不減少 ,取決于母材 減少 (低 ) 減少 (低 ) 低 有所減少 (低 ) 非金屬夾雜物 /氧化物、硫化物 含量高分布 不均勻 含量低分布 均勻 /顯減、減 含量低分布均 勻 /顯減、不減 含量低分布均 勻 /顯減、頗減 含量低分布 均勻 含量低分布 均勻 /顯減、可能減 硫 取決于母材 低 取決于母材 取決于母材 取決于母材 對脫硫不利 磷 取決于母材 脫 P 率低 取決于母材 取決于母材 取決于母材 取決于母材 有害金屬雜質(zhì) 低 取決于母材 低 低 低 低 鑄 態(tài) 組 織 錠表面 質(zhì)量 一般 好 較差 較差 較差 好，渣衣保護(hù)可不扒皮 縮孔及 切頭率 較大 小 表面扒皮 表面扒皮 表面扒皮 小 疏松 一般 低 低 低 低 低 偏析 較大 低 低 低 低 低 二次枝晶間距 大 小 較小 較大 較大 較大 結(jié)晶組織 / 凝固過程 普通鑄錠 柱狀晶發(fā)達(dá) / 逐層凝固 柱狀晶發(fā)達(dá) / 逐層凝固 逐層凝固 自下而上垂直柱狀晶 柱狀晶發(fā)達(dá) / 逐層凝固 表 33 不同熔煉方法熱源對比 熔煉方法 比較內(nèi)容 真空感應(yīng)熔煉 VIM 電渣重熔 ESR 真空電弧重熔 VAR 真空電子束重熔 EBR 電子束熔煉 EBM 等離子電弧重熔 PAR 能源 (熱源 ) 感應(yīng)加熱 熔渣電阻熱 自由電弧 電子束 電子束 等離子?。w） 表 34 不同熔煉方法電源對比 熔煉方法 比較內(nèi)容 真空感應(yīng)熔煉 VIM 電渣重熔 ESR 真空電弧重熔 VAR 真空電子束重熔 EBR 電子束熔煉 EBM 等離子電弧重熔 PAR 電源 交流 交流 (直流 ) 直流 直流 直流 直流 (交流 ) 表 35 不同熔煉方法氣氛對比 熔煉方法 比較內(nèi)容 真空感應(yīng)熔煉 VIM 電渣重熔 ESR 真空電弧重熔 VAR 真空電子束重熔 EBR 電子束熔煉 EBM 等離子電弧重熔 PAR 真空 / Pa 必須 101～ 105 可負(fù)壓操作105(惰性 氣氛 ) 必須 1～ 101 必須 101～ 103 必須 101～ 102 氣氛可變 (1～ 3) 104 或 105 或＞ 105 氣體介質(zhì) 可控 可控 可控 可控 (Ar、 H N2) 表 36 不同熔煉方法熔渣精煉對比 熔煉方法 比較內(nèi)容 真空感應(yīng)熔煉 VIM 電渣重熔 ESR 真空電弧重熔 VAR 真空電子束重熔 EBR 電子束熔煉 EBM 等離子電弧重熔 PAR 熔渣（精煉） 不可 (構(gòu)造上可能 ) 必須 (專門 ) 不可 不可 不可 可控 。 ？ 1） 普遍的綜合評價(jià)指標(biāo)分 為 常溫力學(xué)性能指標(biāo)，高溫力學(xué)性能指標(biāo)和抗氧化性能指標(biāo)。 大氣中冶煉奧氏體鋼 (Cr12%， Mn18%)含氮僅 %，性能無法達(dá)到要求。 其功效都在于 減小縮孔深度，消除疏松和偏析，提高鑄錠及鑄件的成材率 。 普通煉鋼方法，為了使金屬能有效地脫硫，必須具備以下條件： ⑴熔渣應(yīng)具有高的堿度； ⑵為使熔渣具有很好的流動(dòng)性，要求熔渣的溫度高； ⑶金屬與熔渣的接觸界面盡可能大。 ⑶ 順序凝固。 該階段的金屬精煉率為 20%左右 。 精煉可達(dá) 70％～ 80％ 。 在這三個(gè)階段中，鋼、渣之間都能進(jìn)行冶金反應(yīng)而使金屬得到精煉。 ？夾雜物去除主要發(fā)生在哪個(gè)階段？ 1） 電渣重熔冶金反應(yīng)一般發(fā)生在下列 三個(gè)階段 ： ⑴插入渣池的自耗電極末端熔化和形成熔滴階段； ⑵金屬熔滴脫離電極，穿過渣池，進(jìn)入金屬熔池的階段； ⑶金屬熔 池在凝固結(jié)晶前的停留階段。 ⑸ 具有較高的沸點(diǎn)，高溫下不易大量揮發(fā)。h／ t，而電渣熔鑄空心管件（錠）電耗更高。 ⑵ 生產(chǎn)的靈活性。 ⑶以現(xiàn)行工藝生產(chǎn)毛坯，工 時(shí)和材料耗費(fèi)大，不經(jīng)濟(jì)合算，如高壓容器。 ⑶等離子電弧重熔爐。這兩種等離子槍均可應(yīng)用于等離子感應(yīng)爐。 ？ 1）按等離子槍分： 有兩大類，即 電弧等離子槍和高頻等離子槍。 ？ 通常指氣體部分電離后形成的物質(zhì)， 是正離子、自由電子以及氣體分子的混合