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特殊冶金法
  發(fā)布時(shí)間:2018年01月18日 點(diǎn)擊數(shù):


 

  特殊冶金法包括電渣重熔、真空冶金、等離子冶金、電子束熔煉、區(qū)域熔煉等多種煉鋼方法的總稱。某些高新技術(shù)或特殊用途要求特高純度的鋼,若用普通煉鋼方法加爐外精煉達(dá)不到要求時(shí),則可采用特殊冶金方法煉制。

1、電渣重熔:

將冶煉好的鋼鑄造或鍛壓成為電極,通過熔渣電阻熱進(jìn)行二次重熔的精煉工藝,也稱ESR。它的熱源來自熔渣電阻熱,重熔時(shí)自耗電極浸入熔渣中,電流通過電離后的熔渣,使熔渣升溫達(dá)到比被熔自耗電極熔點(diǎn)高得多的溫度。插入熔渣中的自耗電極端頭熔化后形成熔滴,并靠自重穿越渣池,得到渣洗精煉而后在減少空氣污染的情況下進(jìn)入金屬熔池。鋼錠與結(jié)晶器壁之間形成薄的渣皮,既減緩了徑向冷卻,也改善了成品鋼錠表面質(zhì)量,借助結(jié)晶器底部水冷,凝固成軸向結(jié)晶傾向和偏析少的重熔鋼錠,改善了熱加工塑性。

2、等離子冶金:

以等離子流為熱源的冶金過程,即利用等離子槍將電能轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄏ虻入x子射流中的熱能。等離子射流具有電弧穩(wěn)定、熱量高度集中、可達(dá)到非常高的溫度等特點(diǎn)。有的等離子槍的工作溫度高達(dá)5000~20000℃。等離子槍可用惰性氣體(Ar)、還原性氣體(H2)等為介質(zhì),以達(dá)到不同的冶金目的。等離子爐可用于熔煉高熔點(diǎn)金屬和活潑金屬以及金屬或合金的提純。等離子體技術(shù)也已用于鋼鐵廠廢塵處理和鐵合金生產(chǎn)工藝。

3、噴射冶金:

為加速液體金屬與物料的物理化學(xué)反應(yīng),用氣體噴射的方法把粉末物料送入液體金屬,完成冶金反應(yīng)的工藝,亦稱噴粉冶金。該工藝廣泛用于鐵水予處理和鋼包精煉,以達(dá)到脫硫、脫氧、成分微調(diào)、使夾雜物變性的目的。此工藝的反應(yīng)速度快,物料利用率高。

4、區(qū)域熔煉:

1952年W.G.Pfann提出的一種利用液固相中雜質(zhì)元素溶解度不同的特點(diǎn)提煉金屬的工藝。其操作原理是:設(shè)一個(gè)均勻的固態(tài)金屬棒中有一小段金屬被熔化成液體,那么,若這一小段液態(tài)區(qū)域自左向右緩慢移動(dòng),則每移動(dòng)一次,雜質(zhì)都會(huì)重新分布,其效果就相當(dāng)于把雜質(zhì)驅(qū)趕到右端。經(jīng)過多次這樣的重復(fù),左端金屬便可達(dá)到很高的純度。

5、真空冶金:

在低于0.1MPa至超高真空條件下[133.3*(<760~10-12)Pa]進(jìn)行的冶金過程,包括金屬及合金的提煉、冶煉、重熔、精煉、成形和熱處理。目的主要在于:①減少金屬受氣相的污染;②降低溶解于金屬中的氣體或易揮發(fā)的雜質(zhì)含量;③促進(jìn)有氣態(tài)產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng);④避免由耐火材料容器帶來的污染。以適應(yīng)高性能金屬材料及新型金屬材料的需要。隨著生產(chǎn)電熱材料、電工合金、軟磁合金以及高溫鎳基合金等高性能和新型金屬材料的需要,發(fā)展了各種真空熔煉方法,主要有真空電阻熔煉、真空感應(yīng)熔煉、真空電弧重熔、電子束熔煉及電渣重熔等。

6、真空電弧熔煉:

在真空(10-2~10-1Pa)下借助電弧供熱重熔金屬和合金的工藝,也稱VAR法。其過程是:以水冷銅坩堝為正極,被熔自耗電極接在經(jīng)滑動(dòng)密封進(jìn)入爐體的假電極上為負(fù)極,輸入低壓直流電流在電極與坩堝底之間引弧,借助電弧供熱重熔金屬和合金。伴隨自耗電極的熔化,通過控制電極的下降速度,將自耗電極重熔為成分均勻、組織致密、純凈度高和偏析少的重熔鋼錠。它不僅用于重熔活性金屬和耐熱難熔金屬,而且也用于重熔使用要求較嚴(yán)格的高溫合金和特殊鋼。

7、真空電子束熔煉:

在較高真空(133.3*10-4~133.3*10-8Pa)下用電子槍發(fā)射電子束,轟擊被熔煉物料(作為陽極),使之熔化并滴入水冷銅結(jié)晶器凝固成錠的熔煉方法。錠由機(jī)械裝置連續(xù)抽出。此法可以調(diào)節(jié)能量分布,控制熔化速度。電子束重熔材料的純凈度比其他真空熔煉法的更高。它適于熔煉鎢、鉬等金屬及其合金、高級(jí)合金鋼、高溫合金和超純金屬。

8、真空電阻熔煉:

在真空下以電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱為熱源的熔煉方法。一般采取間接加熱,由電熱體把熱能傳給爐中物料。根據(jù)需要,電阻爐內(nèi)的氣氛可以是惰性或保護(hù)性的。真空電阻爐可設(shè)計(jì)成熔煉爐或熱處理爐。

9、真空感應(yīng)熔煉:

在真空下利用感應(yīng)電熱效應(yīng)熔煉金屬和合金的工藝。按爐料和容量選擇電源頻率。它有高頻(>104Hz)和中頻(50~104Hz)以及工頻(50或60Hz)兩類。感應(yīng)爐又分有芯(閉槽式)和無芯(坩堝式)兩大類。前者電熱效率高,功率因數(shù)高,但要有起熔體,熔煉溫度低,適用于單一品種的連續(xù)熔煉;后者熔煉溫度高,電熱效率低,適于特殊鋼和鎳基合金等的熔煉。真空感應(yīng)熔煉在高溫合金、高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼等生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

來源:國際金屬在線