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特殊合金的冶炼方法(重金属火法冶炼方法)

特殊合金的冶炼方法(重金属火法冶炼方法) 特殊冶金方法

特殊冶金方法包括电渣重熔、true 空冶金、等离子冶金、电子束熔炼、区域熔炼和其他炼钢方法。一些高技术或特殊用途的超高纯钢,如果用普通炼钢方法和炉外精炼不能满足要求,可以用特殊的冶金方法精炼。

电渣重熔:

将冶炼的钢铸造或锻造成电极,并通过炉渣的电阻热进行两次重熔的精炼过程也称为ESR。其热源来自炉渣的电阻热。重熔时,自耗电极浸入熔渣中,电流通过离子化的熔渣,使熔渣被加热到远高于正在熔化的自耗电极熔点的温度。插入渣中的自耗电极熔化形成熔滴,依靠自重通过渣池,获得洗渣精炼,然后在减少空气体污染的条件下进入金属熔池。在钢锭和结晶器壁之间形成一层薄的渣皮,不仅减缓了径向冷却,而且提高了成品钢锭的表面质量。借助模具底部水冷,凝固成轴向结晶倾向和偏析较小的重熔锭,提高了热加工塑性。

等离子冶金:

以等离子流为热源的冶金过程,即利用等离子枪在定向等离子射流中将电能转化为热能。等离子体射流具有电弧稳定、热量集中、温度极高的特点。有些等离子枪的工作温度高达5000 ~ 20000℃。等离子枪可以用惰性气体(Ar)、还原气体(H2)作为介质来达到不同的冶金目的。等离子炉可用于熔炼高熔点金属和活性金属,以及提纯金属或合金。等离子体技术还被用于钢铁厂废尘处理和铁合金生产过程。

喷射冶金:

为了加快液态金属与材料之间的物理化学反应,通过气体喷射将粉末材料送入液态金属中完成冶金反应,也称粉末冶金。该工艺广泛应用于铁水预处理和钢包精炼,以达到脱硫、脱氧、成分微调和夹杂物变性的目的。该工艺反应速度快,材料利用率高。

区域熔化:

1952年,W.G.Pfann提出了一种利用杂质元素在液相和固相中溶解度不同来提炼金属的工艺。其工作原理是:如果将均匀固体金属棒中的一小块金属熔化成液体,那么如果这一小块液体区域从左向右缓慢移动,每移动一次,杂质就会重新分布,效果相当于将杂质驱赶到右端。重复多次后,左端的金属可以达到很高的纯度。

false空冶金:

在小于0.1MPa的条件下达到超高真空[133.3 & times;(& lt70 ~ 10-12) Pa],包括金属和合金的精炼、熔炼、重熔、精炼、成形和热处理。主要目的是:①减少气相对金属的污染;②降低溶解在金属中的气体或挥发性杂质的含量;③促进与气态产物的化学反应;④避免耐火容器造成的污染。从而满足高性能金属材料和新型金属材料的需求。随着生产电热材料、电工合金、软磁合金和高温镍基合金等高性能新型金属材料的需要,各种真空熔炼方法得到了发展,包括真空电阻熔炼、真空感应熔炼、真空电弧重熔、电子束熔炼和电渣重熔。

真空电弧熔化:

在真空 (10-2 ~ 10-1 Pa)下借助电弧加热重熔金属和合金的过程也叫VAR法。工艺如下:以水冷铜坩埚为阳极,熔化的自耗电极通过滑动密封连接到进入炉体的虚拟电极上作为阴极,输入低压直流电在电极和坩埚底部之间点燃电弧,通过电弧加热使金属和合金重熔。随着自耗电极的熔化,通过控制电极的下降速度,自耗电极被重熔成成分均匀、组织致密、纯度高、偏析少的重熔锭。不仅用于重熔活性金属和耐热难熔金属,也用于重熔要求严格的高温合金和特殊钢。

True 空电子束熔化;

在更高的true空(133.3 & times;10-4 ~ 133.3 &倍;10-8 Pa),电子枪发射电子束轰击熔化材料(作为阳极),熔化后滴入水冷铜结晶器凝固成锭。铸锭由机械装置连续拉出。这种方法可以调节能量分布,控制熔化速度。电子束重熔材料的纯度高于其他真空熔炼方法。适用于冶炼钨、钼等金属及其合金、高级合金钢、高温合金和超纯金属。

True 空电阻熔化:

一种在真空时,以电流通过导体产生的热量为热源的熔炼方法。一般采用间接加热,电加热器将热能传递给炉内物料。根据需要,电阻炉中的气氛可以是惰性的或保护性的。True 空电阻炉可设计为熔化炉或热处理炉。

True 空感应熔炼:

利用感应电热效应在[/k0/]下熔炼金属和合金的过程。根据电荷和容量选择电源频率。有高频(>:04 Hz)、中频(50 ~ 104Hz)、工频(50或60Hz)。感应炉分为两类:有芯(密闭罐)和无芯(坩埚)。前者电加热效率高,功率因数高,但由于其熔融引发和熔融温度低,适合单一品种的连续熔融。后者熔化温度高,电加热效率低,适用于冶炼特殊钢和镍基合金。True 空感应熔炼广泛应用于高温合金、高强度钢和超高强度钢的生产。

 
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