电渣冶金的理论与实践PDF电子书下载

1 电渣冶金概述 1

1.1 电渣冶金在国际上的发展 1

1.2 我国电渣冶金的起步与重大发展 4

1.2.1 我国电渣冶金的起步 4

1.2.2 我国电渣冶金的重大发展——200t级电渣炉 4

1.2.3 电渣熔铸 6

1.2.4 电渣重熔去夹杂机理的研究 7

1.2.5 电渣炉炉型创新 10

1.3 电渣冶金的现状 12

1.4 电渣冶金的优越性和局限性及其在材料领域的应用前景 13

参考文献 15

2　电渣冶金原理 17

2.1 基本原理 17

2.1.1 基本过程 17

2.1.2　金属电极的熔化 18

2.1.3　熔滴的形成和过渡 31

2.1.4　熔池形状 34

2.1.5　金属的结晶 35

2.1.6 电渣过程的整流效应 37

2.2 电渣冶金过程的热传递 38

2.2.1 电渣冶金过程中渣池的热源分布及渣池和铸锭中的温度分布 38

2.2.2 电渣过程放出的总热量及分配 41

2.2.3 热平衡方程式及各部分热量确定方法 42

2.2.4 电渣过程的热效率 44

2.3 冶金反应 46

2.3.1 电渣过程的冶金特点 46

2.3.2 非金属夹杂物的去除 50

2.3.3 去硫 58

2.3.4　去磷 60

2.3.5 去气（氢、氮、氧） 61

2.3.6　合金元素的氧化和还原 63

2.4　电渣过程的凝固和结晶 65

2.4.1 顺序结晶特点 65

2.4.2　凝固 67

2.4.3 金属结晶组织与凝固参数的关系 70

2.5 电渣冶金基础理论的发展 75

2.5.1 电化学的应用 75

2.5.2 以理论创新为依据的电渣技术创新 76

参考文献 76

3　电渣冶金用渣系 79

3.1 渣的功能 79

3.2　渣的物理化学性能 80

3.2.1 相平衡 80

3.2.2 导电度 89

3.2.3 黏度 91

3.2.4 密度 94

3.2.5 热容 96

3.2.6　表面张力和界面张力 99

3.2.7　导热系数 107

3.2.8　透气性 109

3.2.9　蒸气压及安全性 117

3.3 电渣重熔或熔铸常用渣系 121

3.3.1 渣的选择 121

3.3.2 渣的组元 122

3.3.3 常用渣系和多元渣系 123

3.3.4 无氟渣的开发与应用 128

3.3.5 酸性渣电渣重熔的展望 135

3.3.6 电渣重熔含钛钢的渣系 141

3.3.7 电渣重熔含镁钢及合金所用渣系 141

3.4　电渣冶金渣系发展趋势 142

参考文献 149

4　电渣冶金工艺 153

4.1 电渣锭生产的工艺程序 153

4.1.1 电极布置和自耗电极的制备 153

4.1.2 电渣锭的制备与结晶器 156

4.1.3 附属设备 159

4.2　电渣熔铸工艺 160

4.2.1 电渣熔铸件的类型 160

4.2.2 电渣熔铸工艺制定的原则及分类 163

4.2.3 电渣熔铸条件参数的选择 165

4.2.4 电渣熔铸基本控制参数的选择 169

4.2.5 电渣熔铸目标参数的选择 192

4.2.6 电渣熔铸工艺控制方式 199

4.2.7 典型电渣熔铸工艺规范的制定 199

4.3 电渣熔铸操作 203

4.3.1 电极的制备 203

4.3.2　渣料的准备 206

4.3.3 电渣熔铸操作 210

4.4　典型产品电渣熔铸工艺 220

4.4.1 轴类（阶梯轴） 220

4.4.2 轧辊 221

4.4.3 曲轴 221

4.4.4 中空管 224

4.4.5 拖拉机轮 227

4.4.6　机座 227

4.4.7　钻头 228

4.4.8 涡轮盘GH136 228

4.4.9 耐热合金HK40/HK50炉管 231

参考文献 237

5　电渣炉 239

5.1 电渣炉的布置 239

5.1.1 电渣炉本体布置 239

5.1.2 电渣炉车间布置 242

5.2 电渣炉设备及结构 244

5.2.1 电渣炉的类型 244

5.2.2 电渣炉的机械设备 260

5.2.3 电渣炉的电气设备 282

5.3 电渣炉车间辅助设备 287

5.3.1 化渣炉 287

5.3.2 电极电渣焊装置 289

5.3.3 渣料储存及供给装置 289

5.3.4 电极表面清理装置 290

5.3.5 渣料干燥设备 290

5.3.6　除尘装置 290

5.3.7　测量仪表 290

5.4　电渣炉的计算机控制 292

5.4.1 电渣炉计算机控制的发展历程和趋势 292

5.4.2 国外当代典型电渣炉控制系统概貌 294

5.4.3 国内电渣炉微机控制应用现状 294

5.4.4　计算机控制技术的经济优越性 295

参考文献 295

6 电渣金属的质量和性能 297

6.1 电渣金属的纯净度 297

6.1.1 钢中非金属夹杂物含量 297

6.1.2　钢中有害气体含量 299

6.1.3　钢中有害元素含量 300

6.2 电渣铸钢的致密性及低倍组织 301

6.3 电渣铸钢化学成分、组织均匀性及显微组织 303

6.3.1 化学成分均匀性 303

6.3.2　组织均匀性 306

6.3.3 电渣铸钢的断口 307

6.4 电渣铸钢的力学性能 311

6.4.1 常温力学性能 312

6.4.2　低温力学性能 314

6.4.3 高温力学性能 315

6.5 电渣重熔轴承钢 317

6.5.1 夹杂物的去除 317

6.5.2　熔渣成分对去除夹杂物的影响 321

6.5.3 夹杂物性质的控制 322

6.5.4　疲劳寿命 323

6.6 电渣重熔高速钢和模具钢 324

6.6.1 电渣重熔高速钢 324

6.6.2 电渣重熔模具钢 325

6.7　电渣重熔厚板锭 325

6.7.1 20锰镍钼优质钢 325

6.7.2　20锰镍铜钒铌钢 328

6.7.3　05Cr18Ni9钢 331

6.7.4 电渣重熔AISI4140钢厚板 334

6.8 电渣重熔超级合金 336

6.8.1 电渣重熔以钴为基的MAR-M302、MAR-M509和X- 45

超合金（叶片合金） 337

6.8.2 电渣重熔Inconel 718和Inconel 901和A-286合金 339

6.8.3 用电渣重熔法生产热强合金 340

6.8.4 电渣重熔固溶强化型热强合金 341

6.8.5 电渣重熔GH34合金 342

6.8.6 电渣重熔V57合金 343

6.9　电渣重熔其他金属 351

6.9.1 铝 351

6.9.2　铜 351

6.9.3 钛 352

6.9.4　铀 353

6.9.5 钼 353

6.10 电渣熔铸件的热处理及使用性能 354

6.10.1 电渣熔铸冷轧辊的热处理 354

6.10.2 电渣熔铸阶梯轴的热处理 356

6.10.3 电渣熔铸曲轴的热处理 357

6.10.4 电渣熔铸空心管的热处理 358

6.10.5 电渣熔铸机座的热处理 359

6.10.6 电渣熔铸钻头的热处理 359

参考文献 360

7 电渣冶金热传递及凝固控制 363

7.1 电渣重熔渣池及铸件热平衡 363

7.2　渣池温度场分布的计算 364

7.2.1 渣池温度的计算 364

7.2.2　用热传递方程求渣池温度场分布 365

7.2.3 通过耦合场求解重熔体系的温度场分布 367

7.3　金属熔池形状的控制 369

7.3.1　控制目标 369

7.3.2　铸锭热传递模型 370

7.3.3　模型及边值条件 370

7.4　模型求解 371

7.5　局部凝固时间LST计算 375

7.6　电渣重熔显微结构 377

7.6.1 弗莱明斯公式 377

7.6.2 局部凝固时间LST概念的应用 379

7.6.3 重熔速度vM对局部凝固时间LST的影响 379

参考文献 381

8　电渣冶金技术的展望 383

8.1 电渣熔铸中空钢锭 383

8.1.1 多根小截面的实心电极环绕可移动的金属芯棒熔铸空心锭 385

8.1.2 使用大的实心电极移动芯棒式（或固定芯棒移动结晶器）／使用多根小截面实心电极环绕固定芯棒式的电渣重熔 388

8.1.3　使用实心电极偏置芯棒的电渣重熔 393

8.1.4 非专用电渣炉熔炼空心锭 394

8.1.5　焊接成型法电渣熔铸空心锭 395

8.2 电渣熔铸小断面棒材 403

8.3 复杂异型件的电渣熔铸 406

8.3.1 电渣连续转注技术 407

8.3.2 复杂异型件电渣熔铸实例 408

8.4　液态金属的电渣浇注 416

8.4.1 电渣浇注的设备装置及其工艺过程 417

8.4.2 电渣浇注钢的质量 418

8.4.3 电渣浇注的工艺参数对钢质量的影响 419

8.4.4　分批电渣浇注 421

8.5　电渣离心浇铸 422

8.5.1 电渣离心浇铸的工作原理 423

8.5.2 电渣离心浇铸的工艺特点 423

8.5.3 离心浇铸的动态效应 425

8.6　电渣热封顶 426

8.6.1 电渣热封顶原理 427

8.6.2 电渣热封顶设备 427

8.6.3 电渣热封顶的冶金效果 428

8.7　电渣焊接钢锭 429

8.8 自耗模电渣重熔 431

8.9　真空电渣重熔与高压电渣重熔 433

8.10　快速电渣重熔（ESRR） 436

8.10.1　快速电渣重熔工艺原则 436

8.10.2　快速电渣重熔设备及工艺 436

8.10.3 快速电渣重熔效果 437

8.11 电渣复合技术 438

8.12　洁净钢形核铸造技术 439

8.12.1 洁净钢形核铸造设备及特点 439

8.12.2 应用CMNC技术生产燃气轮机涡轮盘 440

8.13　旋转电极电渣重熔技术 441

8.14　电弧渣重熔技术 442

8.14.1 电弧渣重熔设备及特点 442

8.14.2 电弧渣重熔效果 443

8.15　进一步提高电渣熔铸产品质量的可能途径 444

8.15.1 稀土元素在电渣熔铸中的应用 444

8.15.2 电磁搅拌与超声波处理 445

8.15.3 “气—粉”吹炼及变性处理 449

参考文献 451