真空科学技术丛书–真空冶炼

　　本书是作者在多年的电渣冶金研究、实践与教学的基础上，特别是在对国内各大钢厂引进的真空冶炼设备进行了消化、吸收与总结的基础上编写的。本书共分为六章，内容包括绪论、钢液真空处理、真空感应熔炼、真空电弧（自耗）熔炼、真空电子束熔炼、真空电渣熔炼，主要阐明了上述几种真空熔炼过程的原理、设备设计和典型工艺。

　　本书适合全国各大钢厂、冶金企业及科研院所的工程技术人员，相关专业大专院校师生阅读。

第1章绪论

1.1真空冶炼基础
1.1.1真空冶炼的特点
1.1.2真空冶炼热力学
1.1.3真空冶炼动力学
1.2真空冶炼设备及方法
1.2.1真空冶炼设备的分类
1.2.2真空冶炼方法对冶炼合金性能的影响
1.3真空冶炼技术的现状
1.3.1钢液真空炉外精炼的现状
1.3.2真空感应熔炼的现状
1.3.3真空电弧熔炼的现状
1.3.4真空电子束熔炼的现状
1.3.5真空电渣熔炼的现状
1.4真空冶炼技术的展望
1.4.1节约能源
1.4.2环境保护
1.4.3设备的全自动化
1.4.4创新工艺流程
1.4.5完善真空冶金理论

第2章钢液真空炉外精炼

2.1概述
2.2钢液炉外真空精炼原理
2.2.1脱氢
2.2.2脱氮
2.2.3脱氧及氧化物夹杂的排除
2.2.4脱硫
2.2.5搅拌在钢液炉外精炼中的作用
2.3钢液真空处理方法及炉外精炼的分类
2.4钢液炉外精炼的钢种及精炼冶金效果
2.5钢液炉外精炼设备
2.5.1电弧加热的真空脱气钢包炉外精炼设备
2.5.2电磁搅拌、电弧加热的多功能真空钢包炉外精炼设备
2.5.3超低碳钢的真空钢包炉外精炼设备
2.5.4局部脱气的真空炉外精炼设备
2.5.5钢液真空铸锭设备
2.6钢液真空炉外精炼设备设计中的有关问题
2.6.1钢液真空脱气室设计中应注意的问题
2.6.2钢液真空炉外精炼的抽气系统
2.6.3合金添加装置
2.7RH与VD/VOD真空精炼法的比较
2.7.1冶金效果和工艺设备的比较
2.7.2工艺条件要求的对比
2.7.3投资和生产成本对比
2.8真空炉外精炼典型工艺
2.8.1超低碳钢的真空吹氧脱碳炉外精炼（VOD）
2.8.2循环去气吹氧（RHOB）法精炼SUS430钢

第3章真空感应熔炼

3.1概述
3.1.1真空感应炉的典型结构
3.1.2真空感应熔炼炉的分类
3.1.3真空感应熔炼的特点及主要应用
3.1.4真空感应熔炼工艺过程
3.2真空感应熔炼的物理基础
3.2.1电磁感应加热原理
3.2.2集肤效应与透入深度
3.2.3邻近效应与圆环效应
3.2.4综合效应与坩埚中温度分布
3.2.5真空感应熔炼过程温度场的数值模拟
3.2.6电动力效应与搅拌原理
3.3真空感应炉的结构设计计算
3.3.1炉体设计
3.3.2坩埚设计
3.3.3感应器设计
3.3.4转轴设计
3.4真空感应炉的参数计算
3.4.1电流频率的计算与选择
3.4.2真空感应炉的功率计算
3.4.3感应器的电气参数计算
3.4.4感应器的水冷计算
3.5真空感应炉的电源及控制系统
3.5.1几种常见的中频电源
3.5.2真空感应炉电源的选择
3.5.3真空感应炉的控制系统
3.6真空感应熔炼的典型工艺
3.6.1真空感应熔炼的脱氧工艺
3.6.2真空感应熔炼的脱氮工艺
3.6.3真空感应熔炼低气体含量超高强度钢的工艺
3.6.4真空感应熔炼中锰的挥发与控制工艺
3.6.5控制真空感应熔炼过程中放电的措施

第4章真空电弧熔炼

4.1概述
4.2真空中的电弧
4.2.1真空中的电弧性质
4.2.2影响电弧的因素
4.3真空自耗炉的结构及其设计计算
4.3.1炉子的基本形式
4.3.2炉体
4.3.3坩埚及水冷装置
4.3.4电极杆及其传动装置
4.3.5防爆装置
4.3.6观察装置
4.3.7真空系统
4.3.8凝壳炉离心机构的设计
4.4真空电弧炉的电源和自耗电极的控制
4.4.1真空自耗炉的熔炼电流、电压和功率计算
4.4.2电弧电源
4.4.3电源引线
4.4.4电极传动的自动控制
4.5真空电弧熔炼的典型工艺
4.5.1真空电弧熔炼V.5Cr.5Ti合金
4.5.2真空电弧熔炼Mo.Ti.Zr合金
4.5.3常规熔炼操作工艺制度

第5章真空电子束熔炼

5.1概述
5.2真空电子束熔炼的工作原理
5.2.1电子束加热原理
5.2.2电子束熔炼的提纯作用
5.3电子束炉的结构
5.3.1炉体设计与X射线屏蔽
5.3.2送料机构
5.3.3结晶器和拖锭机构
5.3.4真空系统
5.3.5电子束炉的结构形式
5.4电子束发生器（电子枪）
5.4.1电子束发生器的基本结构
5.4.2轴向电子束发生器的结构和特点
5.4.3轴向电子枪的设计
5.4.4电子光路系统设计
5.4.5试验与调整
5.5电子束熔炼炉的主回路
5.5.1主回路的组成
5.5.2电子束功率的稳定
5.5.3对电源的要求
5.5.4高压电源
5.6真空电子束熔炼工艺
5.6.1熔炼功率
5.6.2加速电压与功率密度
5.6.3熔化速度与送料速度
5.6.4电子束炉的能量平衡和热效率
5.6.5真空电子束熔炼实例

第6章真空电渣熔炼

6.1概述
6.1.1真空电渣熔炼的特点
6.1.2真空电渣与真空电弧熔炼的比较
6.1.3真空电渣炉与气体保护电渣炉的比较
6.2真空电渣熔炼的工作原理
6.2.1真空电渣熔炼的基本过程
6.2.2真空在熔炼过程中的作用
6.2.3渣在熔炼过程中的主要作用
6.2.4电渣过程的冶金特点
6.2.5非金属夹杂的去除
6.2.6真空电渣熔炼去硫的冶金反应
6.2.7真空电渣熔炼去磷的冶金反应
6.2.8真空电渣熔炼去气（氢、氮、氧）
6.3真空电渣熔炼用渣
6.3.1真空电渣熔炼对渣性能的要求
6.3.2无氟渣系的研究与应用
6.4真空电渣熔炼设备
6.4.1真空电渣炉的机械设备
6.4.2真空电渣炉的电气设备
6.4.3真空电渣炉的真空系统
6.5真空电渣熔炼工艺
6.5.1自耗电极的制备
6.5.2真空电渣熔炼操作
6.5.3典型产品的真空电渣熔炼

参考文献

真空科学技术是现代科学技术中应用最为广泛的高技术之一。制备超纯材料需要超高真空技术，太阳能薄膜电池及芯片制作需要清洁真空技术，航天器空间环境地面模拟设备需要大型真空容器技术。真空科学技术已渗透到人们的教学、科研、生产过程、经济活动以及日常生活中的方方面面，人们普遍认识到了真空科学技术的重要性。

真空科学技术是一门涉及多学科、多专业的综合性应用技术，它吸收了众多科学技术领域的基础理论和最新成果，使自己不断地进步和发展。真空科学技术的应用标志着国家科学和工业现代化的水平，大力发展真空科学技术是振兴民族工业，实现国家现代化的基本出发点。

多年来，党和政府非常重视发展真空科学技术。大学设立了真空科学技术专业，培养高层次真空专业人才；兴办真空企业，设计、制造真空产品；成立真空科学技术研究所开发新技术，提高真空应用水平；建立了相当规模和水平的真空教学、科研和生产体系；独立自主地生产出各种真空产品，满足了各行业的需求，推动了社会主义经济的发展。

在取得丰硕的物质成果和经济效益的同时，真空科技人员积累了宝贵的理论认知和实践经验。在和真空科学技术摸、爬、滚、打的漫长岁月中，一大批人以毕生的精力，辛勤的劳动亲身经历了多少次失败的痛苦和成功的喜悦。通过深刻的思考与精心的整理换得了大量的实践经验，这些付出了昂贵代价得来的知识是书本上难以学到的。经历了半个世纪沧桑岁月，当年风华正茂的真空科技工作者均年事已高，霜染鬓须，退居二线。唯一的希望是将自己积累的知识、技能、经验、教训通过文字载体传承给后来人，使他们能够在前人搭建的较高平台上工作。基于这一考虑，在兰州物理研究所支持下，我们聚集在一起，成立了《真空科学技术丛书》编写委员会，由全国高等院校、科研院所及企业中长期从事真空科学技术研制工作的教师、工程技术人员组成，编写一套《真空科学技术丛书》，系统地、完整地从真空科学技术的基本理论出发，重点叙述应用技术及应用的典型例证。这套丛书分专业、分学科门类编写，强调系统性、理论性和实用性，避免重复。这套丛书的出版是我国真空科学技术工作者大力合作的成果，汇集了我国真空科学技术发展的经验，希望这套丛书对21世纪我国真空科学技术的进步和发展起到推动作用，为实施科教兴国战略做出贡献。

这套丛书像流水一样持续不断，是不封闭的丛书，只要有相关著作就可以陆续纳入这套丛书出版。本丛书可供大专院校师生，科学研究人员，工业、企业技术人员参考。

这套丛书成立了编写委员会，设主编、副主编及参编人员、技术编辑等，由化学工业出版社出版发行。部分真空界企业提供了资助，作者、审稿者、编辑等付出了辛勤劳动，在此一并表示衷心感谢。

达道安
2012年3月22日