钢与合金的特种熔炼.doc

钢与合金的特种冶炼（考试复习）1. 名词解释1. 真空感应炉真空度：真空度：以百分数表示的真空与大气压力之比值。真空度表示低于一个大气压的气体的稀薄程度，常用压强表示。真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值，即： 真空度=(大气压强绝对压强）。该压力值越小则表示气体越稀薄。压强越小。2. 碱性坩埚（镁砂：MgO、CaO）中频感应炉使用三种坩埚：碱性坩埚、酸性坩埚和中性坩埚（按制作坩埚的耐火材料化学性质可分）碱性坩埚是用碱性耐火材料氧化物制作的坩埚。用于制作碱性坩埚的氧化物为 CaO、MgO、ZrO2和BeO等。其中MgO、CaO的量最多。碱性坩埚可用于冶炼各种钢与合金，是应用最广泛的坩埚。关于感应炉炉衬坩埚：熔炼铸铁耐材要求（温度14001500；镁砂材料）；熔炼钢（16001700）和镇基合金（1600左右）用碱性炉衬，制作碱性炉衬的材料有镁砂（小炉子）、铝镁尖晶石（大炉子）3. 自耗电极（感应炉或电弧炉熔炼锻造成棒材真空炉、电子束炉和等离子束炉的任务）电弧炉或感应炉熔炼（钢的合金成分到位）的钢水浇铸成锭子或棒子，锭子锻打成棒子就是自耗电极。使用前要表面除锈，它的实质是判废的金属料；自耗电极直径满足d电极 = KD结晶器（K为填充比），降低电耗、提高生产率、表面质量改善（有利于提高同心度，利于自耗电极下降）可以提高K值4. 三七渣（30%Al2O3、70%CaF2）主要成分为（30%Al2O3、70%CaF2，而CaO、SiO2、MnO含量很少），属于重熔渣料，是广谱大中型基本渣料5. 固体导电渣（TiO2含量很高（50%左右），在固态下具有一定导电能力的渣），它的作用、适用情况？固体导电渣：是一种含TiO2较高的渣样，在固态下具有一定的导电能力，其成分为TiO2（40%45%）、CaF2（35%40%）、CaO（10%15%）、MgO（2%4%）固体渣的生产常用化渣炉，使用前要预先熔化、冷却、打碎成块6. 结晶器电极填充比（K=d自耗电极/D结晶器）也有人叫充填比、熔铸比，通常以电极直径除以结晶器直径表示。在电渣重熔中一般取值为0.40.6；降低电耗、提高生产率、表面质量改善（有利于提高同心度，利于自耗电极下降）可以提高K值；夹渣：在电渣熔炼过程中，渣进入钢锭称为夹渣；夹渣最易发生在钢锭刚开始冶炼时段和补缩时段。夹渣在电渣里很少出现，但当电极插深则容易产生，或者交换电极时插入深度过深容易夹渣。7. 等离子体的电离度等离子：通常把正电荷和负电荷浓度相等的电离气体称为等离子体。（常用电弧来激发等离子体）气体是电中性(不导电)的。但气体在外力例如热电离、粒子束及其他力的作用下，可以电离成电子和正离子，气体通过这些电子和离子的运动而能导电，但其正、负电荷的总和仍为零。所以等离子体有以下特点：a.总体是电中性的；b.是一种导电能力极强的物质；c.是一个高温热源电离度：将电离气体的正离子数N占气体电离前气体总质点数N的比例h定义为电离度。表征了等离子体的电离程度。电离度随电离温度升高和压力降低而增大；最大值为1，电弧h1，工业应用的等离子体是h通过抽锭方式可生产铸件的结晶器电渣重熔设备中结晶器三个类型（锭模式结晶器、滑动式结晶器、组合式结晶器）之一。锭模式结晶器：结晶器大小决定了钢锭大小，钢锭与结晶器之间无相对滑动；滑动式结晶器（短结晶器）：在熔炼过程中，钢锭和结晶器之间有相对滑动；生产的锭子长度可以大于结晶器长度；组合式结晶器：用于上产形状复杂的大型电渣和铸件。它由两部分组成，对于金属铸件来说，其中一部分是相对固定的，而另一部分却可以相对移动。10. 假电极及其作用（代替了，降低了冶炼成本）假电极：是电渣重熔炉设备之一，为自耗电极上部与导电块相连接的机构。一般为水冷型半永久性机构，其与自耗电极的连接一般采用销钉夹紧，也有厂家采用焊接的方式。作用：在导电块与自耗电极之间起连接导电的作用，代替了部分自耗电极；降低了冶炼成本。11. 二次电离：Ar2+ +2e氩气被高压直流电电离后，氩原子最外层（3p轨道上）先失去一个电子，再在形成的氩离子移动过程中，在电离的进一步激发作用和通过撞击其它氩气原子的作用下，又失去一个3p轨道上的电子，把Ar的第二次失去电子后变成Ar2+ +2e等离子体的过程称为Ar的二次电离氩气被高直流电压电离出氩离子（高压电离）后，氩离子在移动过程中，再撞击其它氩气原子，使氩气原子因撞击而失子电子变成氩离子（撞击电离）。12. ESR电渣重熔的英文简称（electro slag remelting）：是制造制造大锭的三种方法（电渣重熔ESR、电渣中心填充MHKW、电渣热封顶ESHT，其成本比是8：3：2 ）之一。是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法。其主要目的是提纯金属并获得洁净组织均匀致密的钢锭。经电渣重熔的钢，纯度高、含硫低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、洁净均匀致密、金相组织和化学成分均匀。电渣钢的铸态机械性能可达到或超过同钢种锻件的指标。电渣钢锭的质量取决于合理的电渣重熔工艺和保证电渣工艺的设备条件。电渣重熔的基本原理：1）当电流通过熔渣时，由于熔渣具有较大的电阻，在渣池中产生强大的电阻热。 2）重熔过程中，电流经过自耗电极、熔渣、金属熔池、冷凝的金属锭以及底水箱，最后流经短网、变压器等，形成一个回路。 3）当自耗电极插在渣层中时，由于熔渣的高温，使自耗电极的插入部分被加热，并超过自身的熔点，于是电极端头的表层开始熔化，形成薄层金属液（50200um）。 在重力、电磁力作用下沿电极端部表面向下流动，并汇集成熔滴向下滴落。（在自耗电极熔化形成50200m厚液膜到熔滴形成阶段，自耗电极本身的氧化物夹杂颗粒被渣子吸收；同时在1800高温下，渣子与钢液达到平衡: Al2O3 = 2 Al + 3 O，钢液凝固过程中，O重新以氧化物夹杂析出： 2 Al + 3 O = Al2O3）4）金属液滴离开电极端头的瞬间，在电极端头与金属液滴间发生电弧现象，金属液滴被击碎成细小液滴分散在渣层中沉降。5）当自耗电极熔化速度大于金属凝固速度时，在渣池下形成金属熔池。6）熔池内金属液由下向上，由边缘向中心逐步结晶成锭。13. 非转移弧等离子弧按电源的供电方式分为非转移型、转移型及联合型三种形式，其中非转移弧及转移弧是基本的等离子弧形式。非转移弧：14. 两段四区搅拌2. 简述1. 感应炉炉衬的成型方式（湿法成型、干法成型） 湿：大炉子，用卤水或水玻璃作粘结剂 干：小炉子，用硼酸作粘结剂2. 感应电源频率与感应电流大小，电流透入深度和电磁搅拌强度的关系f = z/F的三个公式，并进行分析3. 70F/15/0/15的渣子组成（CaF2、CaO、MgO、Al2O3）及特点（脱硫能力强）4. 电渣重熔过程渣池的形成方法固体导电渣法小炉子液渣法大炉子5. 电渣重熔过程渣子的作用（发热、吸收夹杂物、隔绝空气、脱硫）6. 电渣重熔过程大型夹杂物的去除原理7. 电渣锭与连铸坯在组织结构上有什么区别连铸坯：偏析、疏松、表面裂纹、表面夹渣不可避免（因液芯长而引起，液相穴（液芯）很长）；冷却强度小，引起了以上缺陷电渣锭：冷却强度大，偏析小、表面光滑8. 感应加热基本原理（电磁感应能力、交楞次磁定律）和感应加热电特性（集肤效应、电磁搅拌）感应加热基本原理：感应线圈中的交变电流产生交变磁场，交变磁场切割金属炉料，在金属炉料中产生感应电动势（法拉第电磁感应定律）感应加热电特性：集肤效应9. 电子轰击炉的原理（电子束的电能