真空冶煉

第1章 緒論
1.1真空冶煉基礎
1.1.1真空冶煉的特點
1.1.2真空冶煉熱力學
1.1.3真空冶煉動力學
1.2真空冶煉設備及方法
1.2.1真空冶煉設備的分類
1.2.2真空冶煉方法對冶煉合金性能的影響
1.3真空冶煉技術的現狀
1.3.1鋼液真空爐外精煉的現狀
1.3.2真空感應熔煉的現狀
1.3.3真空電弧熔煉的現狀
1.3.4真空電子束熔煉的現狀
1.3.5真空電渣熔煉的現狀
1.4真空冶煉技術的展望
1.4.1節約能源
1.4.2環境保護
1.4.3設備的全自動化
1.4.4創新工藝流程
1.4.5完善真空冶金理論

第2章 鋼液真空爐外精煉
2.1概述
2.2鋼液爐外真空精煉原理
2.2.1脫氫
2.2.2脫氮
2.2.3去氧及氧化物夾雜的排除
2.2.4脫硫
2.2.5攪拌在鋼液爐外精煉中的作用
2.3鋼液真空處理方法及爐外精煉的分類
2.4鋼液爐外精煉的鋼種及精煉冶金效果
2.5鋼液爐外精煉設備
2.5.1電弧加熱的真空脫氣鋼包爐外精煉設備
2.5.2電磁攪拌、電弧加熱的多功能真空鋼包爐外精煉設備
2.5.3超低碳鋼的真空鋼包爐外精煉設備
2.5.4局部脫氣的真空爐外精煉設備
2.5.5鋼液真空鑄錠設備
2.6鋼液真空爐外精煉設備設計中的有關問題
2.6.1鋼液真空脫氣室設計中應注意的問題
2.6.2鋼液真空爐外精煉的抽氣系統
2.6.3合金添加裝置
2.7RH與VD/VOD真空精煉法的比較
2.7.1冶金效果和工藝設備的比較
2.7.2工藝條件要求的對比
2.7.3投資和生產成本對比
2.8真空爐外精煉典型工藝
2.8.1超低碳鋼的真空吹氧脫碳爐外精煉（VOD）
2.8.2迴圈去氣吹氧（RHOB）法精煉SUS430鋼

第3章 真空感應熔煉
3.1概述
3.1.1真空感應爐的典型結構
3.1.2真空感應熔煉爐的分類
3.1.3真空感應熔煉的特點及主要應用
3.1.4真空感應熔煉工藝過程
3.2真空感應熔煉的物理基礎
3.2.1電磁感應加熱原理
3.2.2集膚效應與透入深度
3.2.3鄰近效應與圓環效應
3.2.4綜合效應與坩堝中溫度分佈
3.2.5真空感應熔煉過程溫度場的數值模擬
3.2.6電動力效應與攪拌原理
3.3真空感應爐的結構設計計算
3.3.1爐體設計
3.3.2坩堝設計
3.3.3感應器設計
3.3.4轉軸設計
3.4真空感應爐的參數計算
3.4.1電流頻率的計算與選擇
3.4.2真空感應爐的功率計算
3.4.3感應器的電氣參數計算
3.4.4感應器的水冷計算
3.5真空感應爐的電源及控制系統
3.5.1幾種常見的中頻電源
3.5.2真空感應爐電源的選擇
3.5.3真空感應爐的控制系統
3.6真空感應熔煉的典型工藝
3.6.1真空感應熔煉的去氧工藝
3.6.2真空感應熔煉的脫氮工藝
3.6.3真空感應熔煉低氣體含量超高強度鋼的工藝
3.6.4真空感應熔煉中錳的揮發與控制工藝
3.6.5控制真空感應熔煉過程中放電的措施

第4章 真空電弧熔煉
4.1概述
4.2真空中的電弧
4.2.1真空中的電弧性質
4.2.2影響電弧的因素
4.3真空自耗爐的結構及其設計計算
4.3.1爐子的基本形式
4.3.2爐體
4.3.3坩堝及水冷裝置
4.3.4電極杆及其傳動裝置
4.3.5防爆裝置
4.3.6觀察裝置
4.3.7真空系統
4.3.8凝殼爐離心機構的設計
4.4真空電弧爐的電源和自耗電極的控制
4.4.1真空自耗爐的熔煉電流、電壓和功率計算
4.4.2電弧電源
4.4.3電源引線
4.4.4電極傳動的自動控制
4.5真空電弧熔煉的典型工藝
4.5.1真空電弧熔煉V.5Cr.5Ti合金
4.5.2真空電弧熔煉Mo.Ti.Zr合金
4.5.3常規熔煉操作工藝制度

第5章 真空電子束熔煉
5.1概述
5.2真空電子束熔煉的工作原理
5.2.1電子束加熱原理
5.2.2電子束熔煉的提純作用
5.3電子束爐的結構
5.3.1爐體設計與X射線遮罩
5.3.2送料機構
5.3.3結晶器和拖錠機構
5.3.4真空系統
5.3.5電子束爐的結構形式
5.4電子束發生器（電子槍）
5.4.1電子束發生器的基本結構
5.4.2軸向電子束發生器的結構和特點
5.4.3軸向電子槍的設計
5.4.4電子光路系統設計
5.4.5試驗與調整
5.5電子束熔煉爐的主回路
5.5.1主回路的組成
5.5.2電子束功率的穩定
5.5.3對電源的要求
5.5.4高壓電源
5.6真空電子束熔煉工藝
5.6.1熔煉功率
5.6.2加速電壓與功率密度
5.6.3熔化速度與送料速度
5.6.4電子束爐的能量平衡和熱效率
5.6.5真空電子束熔煉實例

第6章 真空電渣熔煉
6.1概述
6.1.1真空電渣熔煉的特點
6.1.2真空電渣與真空電弧熔煉的比較
6.1.3真空電渣爐與氣體保護電渣爐的比較
6.2真空電渣熔煉的工作原理
6.2.1真空電渣熔煉的基本過程
6.2.2真空在熔煉過程中的作用
6.2.3渣在熔煉過程中的主要作用
6.2.4電渣過程的冶金特點
6.2.5非金屬夾雜的去除
6.2.6真空電渣熔煉去硫的冶金反應
6.2.7真空電渣熔煉去磷的冶金反應
6.2.8真空電渣熔煉去氣（氫、氮、氧）
6.3真空電渣熔煉用渣
6.3.1真空電渣熔煉對渣性能的要求
6.3.2無氟渣系的研究與應用
6.4真空電渣熔煉設備
6.4.1真空電渣爐的機械設備
6.4.2真空電渣爐的電氣設備
6.4.3真空電渣爐的真空系統
6.5真空電渣熔煉工藝
6.5.1自耗電極的製備
6.5.2真空電渣熔煉操作
6.5.3典型產品的真空電渣熔煉
參考文獻

真空科學技術是現代科學技術中應用最為廣泛的高技術之一。製備超純材料需要超高真空技術，太陽能薄膜電池及晶片製作需要清潔真空技術，航天器空間環境地面類比設備需要大型真空容器技術。真空科學技術已滲透到人們的教學、科研、生產過程、經濟活動以及日常生活中的方方面面，人們普遍認識到了真空科學技術的重要性。

真空科學技術是一門涉及多學科、多專業的綜合性應用技術，它吸收了眾多科學技術領域的基礎理論和最新成果，使自己不斷地進步和發展。真空科學技術的應用標誌著國家科學和工業現代化的水準，大力發展真空科學技術是振興民族工業，實現國家現代化的基本出發點。

多年來，黨和政府非常重視發展真空科學技術。大學設立了真空科學技術專業，培養高層次真空專業人才；興辦真空企業，設計、製造真空產品；成立真空科學技術研究所開發新技術，提高真空應用水準；建立了相當規模和水準的真空教學、科研和生產體系；獨立自主地生產出各種真空產品，滿足了各行業的需求，推動了社會主義經濟的發展。

在取得豐碩的物質成果和經濟效益的同時，真空科技人員積累了寶貴的理論認知和實踐經驗。在和真空科學技術摸、爬、滾、打的漫長歲月中，一大批人以畢生的精力，辛勤的勞動親身經歷了多少次失敗的痛苦和成功的喜悅。通過深刻的思考與精心的整理換得了大量的實踐經驗，這些付出了昂貴代價得來的知識是書本上難以學到的。經歷了半個世紀滄桑歲月，當年風華正茂的真空科技工作者均年事已高，霜染鬢須，退居二線。唯一的希望是將自己積累的知識、技能、經驗、教訓通過文字載體傳承給後來人，使他們能夠在前人搭建的較高平臺上工作。基於這一考慮，在蘭州物理研究所支援下，我們聚集在一起，成立了《真空科學技術叢書》編寫委員會，由全國高等院校、科研院所及企業中長期從事真空科學技術研製工作的教師、工程技術人員組成，編寫一套《真空科學技術叢書》，系統地、完整地從真空科學技術的基本理論出發，重點敘述應用技術及應用的典型例證。這套叢書分專業、分學科門類編寫，強調系統性、理論性和實用性，避免重複。這套叢書的出版是真空科學技術工作者大力合作的成果，彙集了真空科學技術發展的經驗，希望這套叢書對21世紀真空科學技術的進步和發展起到推動作用，為實施科教興國戰略做出貢獻。

這套叢書像流水一樣持續不斷，是不封閉的叢書，只要有相關著作就可以陸續納入這套叢書出版。本叢書可供大專院校師生，科學研究人員，工業、企業技術人員參考。

這套叢書成立了編寫委員會，設主編、副主編及參編人員、技術編輯等，由化學工業出版社出版發行。部分真空界企業提供了資助，作者、審稿者、編輯等付出了辛勤勞動，在此一併表示衷心感謝。

達道安
2012年3月22日