现代冶金与材料过程工程丛书真空在钢冶金中的应用

《现代冶金与材料过程工程丛书》序 前言 第1章 绪论 1 1.1 真空冶金的意义和应用 1 1.2 真空下化学反应的特点 3 第2章 真空冶金过程的物理化学 7 2.1 真空冶金对碳还原固体金属氧化物能力的影响 7 2.1.1 碳作为还原剂的优点和缺点 7 2.1.2 以碳还原V2O3为例 7 2.2 真空下金属熔体的脱氧 9 2.2.1 铁中氧的活度 10 2.2.2 用氢脱氧 10 2.2.3 当脱氧产物具有挥发性 11 2.2.4 真空下碳脱氧反应 12 2.2.5 真空下金属元素的脱氧能力 13 2.3 真空下钢液的脱气 14 2.3.1 气体在金属中的溶解和溶解度 14 2.3.2 气体在金属和合金中的溶解形式和规律 14 2.3.3 钢液与水蒸气的平衡—钢的氧化与渗氢 16 2.3.4 钢液的真空脱气 20 2.4 真空挥发（蒸馏）过程的物理化学 22 2.4.1 概述 22 2.4.2 真空下金属挥发热力学 22 2.4.3 二元合金熔体的挥发 27 2.4.4 Fe基合金的挥发系数 31 2.4.5 冶金中真空挥发的实践 33 2.5 真空下金属熔体与耐火材料间的相互作用—坩埚反应 36 2.5.1 高纯耐火（材料）氧化物的热力学性能 36 2.5.2 氧化物的稳定性—氧化物分解自由能 36 2.5.3 MgO坩埚 37 2.5.4 Al2O3坩埚 40 2.5.5 ZrO坩埚 41 第3章 真空感应熔炼 43 3.1 感应炉熔炼的形成和发展现状 43 3.2 感应炉熔炼工作原理 43 3.3 真空感应炉的设计 45 3.3.1 坩埚设计 45 3.3.2 感应器设计 47 3.3.3 真空感应炉的功率计算 49 3.3.4 感应器电气计算 51 3.3.5 计算举例 55 3.4 真空感应炉熔炼工艺 57 3.4.1 感应炉坩埚耐材制作及烘烤 57 3.4.2 装料 60 3.4.3 熔化 61 3.4.4 精炼期 61 3.4.5 出钢和浇注 62 3.5 感应炉真空碳脱氧 62 3.5.1 真空碳脱氧的基本原理 62 3.5.2 真空碳脱氧的特点 64 3.5.3 影响真空碳脱氧的因素 64 3.6 真空感应炉炼钢时钢中[H]的变化 66 3.6.1 真空下的脱氢作用 66 3.6.2 真空脱氢的动力学条件 67 3.7 真空感应炉炼钢时钢中[N]的变化 67 3.7.1 真空感应熔炼的脱氮效果 67 3.7.2 影响真空感应炉中氮质量分数的因素 69 第4章 真空电弧熔炼 71 4.1 概述 71 4.1.1 真空电弧炉的概述及其本质 71 4.1.2 真空电弧熔炼的优点及其适用范围 73 4.2 电弧熔炼理论基础 75 4.2.1 电弧的理论基础 75 4.2.2 电弧的构造及其原因 77 4.2.3 直流电弧的静特征 86 4.2.4 直流电弧的动态特征 87 4.2.5 电弧的能量平衡与温度分布 87 4.2.6 电弧的磁偏吹 91 4.2.7 关于熔池的电磁搅拌与反搅拌问题 98 4.2.8 电弧熔炼的热平衡 100 4.2.9 电弧熔炼中的提纯 101 4.3 真空电弧炉的机械设备 109 4.3.1 真空电弧炉的组成及分类 109 4.3.2 真空电弧炉的合理结构 109 4.3.3 真空电弧炉的机械结构 110 4.4 真空电弧炉的电源与其自动控制 115 4.4.1 真空电弧炉的电源 115 4.4.2 真空电弧炉的自动控制 117 4.5 真空电弧炉熔炼工艺 117 4.5.1 真空电弧炉熔炼的工艺操作概述 117 4.5.2 真空电弧熔炼的分期和各期的任务 119 4.5.3 真空电弧熔炼参数及其确定 121 4.6 VAR铸锭的质量问题 124 4.6.1 VAR铸锭成分变化及其成分的均匀性问题 124 4.6.2 VAR铸锭有害有色金属杂质的去除 125 4.6.3 VAR脱气的效果 125 4.6.4 VAR熔炼锭的表面质量问题 128 4.6.5 VAR铸锭的宏观组织 128 4.7 VAR熔炼工艺、装置的发展方向 129 4.8 VAR熔炼的安全问题 129 第5章 VD/VAD/VOD炉的设备和精炼工艺 131 5.1 VD法—真空吹氩脱气法 131 5.1.1 VD法的特点 131 5.1.2 VD法的工艺过程 132 5.1.3 工艺参数 133 5.1.4 VD炉冶炼工艺 133 5.1.5 VD开盖钢水温度预报 134 5.1.6 VD真空处理的精炼效果 136 5.2 VAD法精炼设备和工艺 139 5.2.1 VAD法简介 139 5.2.2 VAD法的主要设备与精炼功能 140 5.3 VOD法精炼装置和工艺 142 5.3.1 VOD法精炼装置和工艺概述 142 5.3.2 VOD法的主要设备 143 5.3.3 VOD法的基本功能 149 5.3.4 VOD法精炼工艺 151 5.3.5 转炉式脱碳炉-VOD冶炼不锈钢工艺 155 5.3.6 VOD的精炼效果 156 第6章 RH精炼装置及工艺 157 6.1 RH法概述 157 6.1.1 概述 157 6.1.2 RH的发展历史 159 6.1.3 RH适合的钢种 160 6.1.4 RH装备情况 161 6.2 RH设备的主要装置 162 6.2.1 真空室及附属设备 162 6.2.2 气体冷却器 163 6.2.3 真空系统 163 6.3 RH精炼的主要工艺参数 171 6.3.1 处理容量 171 6.3.2 处理时间 172 6.3.3 循环因数 173 6.3.4 循环流量 174 6.3.5 真空度 175 6.4 RH处理模式 177 6.4.1 轻处理模式 177 6.4.2 本处理模式 178 6.5 RH精炼工艺 179 6.5.1 RH法真空脱氢 179 6.5.2 RH法真空脱氮 179 6.5.3 RH法真空脱碳 180 6.6 RH法的效果 183 6.7 RH法的发展 184 6.7.1 真空吹氧脱碳法 185 6.7.2 RH-KTB真空吹氧脱碳法 185 6.7.3 RH喷粉功能 186 参考文献 189