【導(dǎo)讀】（詳細(xì)內(nèi)容參考丁永昌主編的《特種熔煉》和傅杰主編的《特種冶煉》pdf資料，電流在爐料中的分布主要有集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)和圓環(huán)效應(yīng)。應(yīng)用最廣的坩堝耐火材料有鎂砂，鎂鋁尖晶石和石英砂3種。有3種，爐外成型坩堝、爐內(nèi)成型坩堝、砌筑式坩堝。⑴高的耐火度和高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。⑵良好的熱穩(wěn)定性。程中要求將各合金成分控制在盡可能窄的范圍內(nèi)。分發(fā)揮合金元素的作用，創(chuàng)造了良好的前提條件。因可以精確控制合金料的添。錫均可有效去除，因此合金純潔度明顯提高。金反應(yīng)創(chuàng)造良好的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件。與坩堝耐火材料接觸發(fā)生某些化學(xué)反應(yīng)，必然存在耐火材料玷污金屬的問(wèn)題，可移動(dòng)部分向一側(cè)水平移動(dòng)，將感應(yīng)圈和坩堝完全暴露出來(lái)。坩堝和進(jìn)行真空室的清理，維修、檢查等；中型和大型爐座均采用這種形式。式爐子都是采用坩堝轉(zhuǎn)動(dòng)澆注式。爐殼內(nèi)設(shè)有感應(yīng)器、坩堝支架、鑄。1—真空系統(tǒng)；2—翻爐機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)軸）；3—加料機(jī)構(gòu)；4—坩堝；

　　

【正文】 與真空電弧爐熔煉相比，真空電弧護(hù)是在無(wú)渣和氧的分壓很低的條件下進(jìn)行操作的，其脫硫效果遠(yuǎn)不如電渣過(guò)程。 電渣重熔時(shí)，在以上三種脫硫方式中， 氣化脫硫占有相當(dāng)?shù)谋壤??？偟膩?lái)看，采用交流電源和高堿度熔渣在大氣下重熔所取得的脫硫效果最好。 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。 與高壓電渣重熔 簡(jiǎn)介 1）電渣熱封頂 (ESHT)即電渣熱補(bǔ)縮 有兩種類(lèi)型 ： ① 大型鑄錠的電渣熱封頂， ② 大型鑄件的電渣熱封 頂。 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 。 2） 高壓電渣重熔 Pressure Electroslag Refining(PESR) 高壓電渣重熔是 一種在密閉系統(tǒng)中和高壓氣氛 (通常為氮?dú)?)下進(jìn)行的電渣 重熔。 氮是一種奧氏體穩(wěn)定元素，它能夠顯著地增加奧氏體不銹鋼的屈服強(qiáng)度及抗張強(qiáng)度并改善其疲勞性能。例如，對(duì)于 AISI304 不銹鋼，當(dāng)鋼中含氮 %，屈服點(diǎn)從不含氮的 200N/mm 增至 600N/mm；當(dāng)鋼中含氮 %時(shí)，疲勞強(qiáng)度從200N/mm 增至 500N/mm。氮在鋼中的溶解度， 取決于鋼液面上氮的分壓。為了提高氮在鋼中的溶解度，需提高鋼中固溶的氮含量，必須使鋼液面上有高的氮壓力，高壓電渣重熔，就是為提供這一條件而發(fā)展起來(lái)的。 冶煉含氮鋼的關(guān)鍵是保證過(guò)飽和的氮溶解入鋼中，防止凝固過(guò)程中析出 。 為此， 1980 年德國(guó)建立了第一臺(tái)高壓電渣爐， 高壓電渣爐屬于全封閉式電渣爐，重熔過(guò)程中熔煉室的氮?dú)鈮毫Ω哌_(dá) ， 主要用于生產(chǎn)發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán) (Retaining Rings)用無(wú)磁高氮奧氏體不銹鋼 ， 要求無(wú)磁性，屈服強(qiáng)度σ ≥ 1420MPa。 大氣中冶煉奧氏體鋼 (Cr12%， Mn18%)含氮僅 %，性能無(wú)法達(dá)到要求。采用高壓電渣重熔爐氮含量提高到 %，僅需 20%冷加工量， σ ≥ 1500MPa， 滿(mǎn)足核電站要求。 自耗電極由電弧爐生產(chǎn)，氮是以 Si3N4 的形式加入鋼中的 。 德國(guó)已用高壓電渣爐生產(chǎn)出 直徑為 1 米，重達(dá) 20 噸的電渣錠 。重熔后鋼中氮含量與自耗電極相比有很大的提高。含氮 %～ %的元磁護(hù)環(huán)鋼屈服強(qiáng)度達(dá)到 1500N/mm2 以上 ，滿(mǎn)足了核電站建設(shè)的技術(shù)要求。 1996 年德國(guó)又?jǐn)U建兩臺(tái)高壓電渣爐用于生產(chǎn)含氮軸承不銹鋼及含氮高速鋼。 近幾年來(lái)奧地利、保加利亞等國(guó)家也建造了高壓電渣爐。 ？ 1） 普遍的綜合評(píng)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)。 2） 常溫力學(xué)性能指標(biāo)包括 抗拉強(qiáng)度和塑性沖擊性能、硬度、疲勞性能、缺口敏感性等 。 其中 硬度檢測(cè)更重要的作用 是用來(lái)檢測(cè)材料的成分、組織結(jié)構(gòu)是否正常。 是通過(guò)對(duì)其 冶煉質(zhì)量的哪些方面來(lái)實(shí)現(xiàn)的？ 冶煉質(zhì)量主要包括 成分控制、純潔度和鑄態(tài)組織 。 、工藝過(guò)程及冶金質(zhì)量對(duì)比 (見(jiàn) 表 31～ 36) (見(jiàn)表 4) 表 31 不同熔煉方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、工藝過(guò)程及冶金質(zhì)量對(duì)比 不同熔煉方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 及工藝過(guò)程 對(duì)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 等離子弧（體） 電源 交流 交流 (直流 ) 直流 直流 直流 直流 (交流 ) 設(shè)備 真空設(shè)備及中 、工頻發(fā)電機(jī) 變壓器 / 整流設(shè)備 真空設(shè)備 及 整流設(shè)備 真空設(shè)備、整流 設(shè)備及電子槍 真空設(shè)備、整流 設(shè)備及電子槍 整流設(shè)備 及等離子槍 單位電耗 /KWhkg1 ～ ～ ～ ～ ～ 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(zhuān)門(mén) ) 不可 不可 不可 可控 對(duì)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(duì)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(duì)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(guò)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(duì)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(duì)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(guò)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(zhuān)門(mén) ) 不可 不可 不可 可控