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1 电渣冶金概述1

1.1 电渣冶金在国际上的发展1

1.2 我国电渣冶金的起步与重大发展4

1.2.1 我国电渣冶金的起步4

1.2.2 我国电渣冶金的重大发展——200t级电渣炉4

1.2.3 电渣熔铸6

1.2.4 电渣重熔去夹杂机理的研究7

1.2.5 电渣炉炉型创新10

1.3 电渣冶金的现状12

1.4 电渣冶金的优越性和局限性及其在材料领域的应用前景13

参考文献15

2　电渣冶金原理17

2.1 基本原理17

2.1.1 基本过程17

2.1.2　金属电极的熔化18

2.1.3　熔滴的形成和过渡31

2.1.4　熔池形状34

2.1.5　金属的结晶35

2.1.6 电渣过程的整流效应37

2.2 电渣冶金过程的热传递38

2.2.1 电渣冶金过程中渣池的热源分布及渣池和铸锭中的温度分布38

2.2.2 电渣过程放出的总热量及分配41

2.2.3 热平衡方程式及各部分热量确定方法42

2.2.4 电渣过程的热效率44

2.3 冶金反应46

2.3.1 电渣过程的冶金特点46

2.3.2 非金属夹杂物的去除50

2.3.3 去硫58

2.3.4　去磷60

2.3.5 去气（氢、氮、氧）61

2.3.6　合金元素的氧化和还原63

2.4　电渣过程的凝固和结晶65

2.4.1 顺序结晶特点65

2.4.2　凝固67

2.4.3 金属结晶组织与凝固参数的关系70

2.5 电渣冶金基础理论的发展75

2.5.1 电化学的应用75

2.5.2 以理论创新为依据的电渣技术创新76

参考文献76

3　电渣冶金用渣系79

3.1 渣的功能79

3.2　渣的物理化学性能80

3.2.1 相平衡80

3.2.2 导电度89

3.2.3 黏度91

3.2.4 密度94

3.2.5 热容96

3.2.6　表面张力和界面张力99

3.2.7　导热系数107

3.2.8　透气性109

3.2.9　蒸气压及安全性117

3.3 电渣重熔或熔铸常用渣系121

3.3.1 渣的选择121

3.3.2 渣的组元122

3.3.3 常用渣系和多元渣系123

3.3.4 无氟渣的开发与应用128

3.3.5 酸性渣电渣重熔的展望135

3.3.6 电渣重熔含钛钢的渣系141

3.3.7 电渣重熔含镁钢及合金所用渣系141

3.4　电渣冶金渣系发展趋势142

参考文献149

4　电渣冶金工艺153

4.1 电渣锭生产的工艺程序153

4.1.1 电极布置和自耗电极的制备153

4.1.2 电渣锭的制备与结晶器156

4.1.3 附属设备159

4.2　电渣熔铸工艺160

4.2.1 电渣熔铸件的类型160

4.2.2 电渣熔铸工艺制定的原则及分类163

4.2.3 电渣熔铸条件参数的选择165

4.2.4 电渣熔铸基本控制参数的选择169

4.2.5 电渣熔铸目标参数的选择192

4.2.6 电渣熔铸工艺控制方式199

4.2.7 典型电渣熔铸工艺规范的制定199

4.3 电渣熔铸操作203

4.3.1 电极的制备203

4.3.2　渣料的准备206

4.3.3 电渣熔铸操作210

4.4　典型产品电渣熔铸工艺220

4.4.1 轴类（阶梯轴）220

4.4.2 轧辊221

4.4.3 曲轴221

4.4.4 中空管224

4.4.5 拖拉机轮227

4.4.6　机座227

4.4.7　钻头228

4.4.8 涡轮盘GH136228

4.4.9 耐热合金HK40/HK50炉管231

参考文献237

5　电渣炉239

5.1 电渣炉的布置239

5.1.1 电渣炉本体布置239

5.1.2 电渣炉车间布置242

5.2 电渣炉设备及结构244

5.2.1 电渣炉的类型244

5.2.2 电渣炉的机械设备260

5.2.3 电渣炉的电气设备282

5.3 电渣炉车间辅助设备287

5.3.1 化渣炉287

5.3.2 电极电渣焊装置289

5.3.3 渣料储存及供给装置289

5.3.4 电极表面清理装置290

5.3.5 渣料干燥设备290

5.3.6　除尘装置290

5.3.7　测量仪表290

5.4　电渣炉的计算机控制292

5.4.1 电渣炉计算机控制的发展历程和趋势292

5.4.2 国外当代典型电渣炉控制系统概貌294

5.4.3 国内电渣炉微机控制应用现状294

5.4.4　计算机控制技术的经济优越性295

参考文献295

6 电渣金属的质量和性能297

6.1 电渣金属的纯净度297

6.1.1 钢中非金属夹杂物含量297

6.1.2　钢中有害气体含量299

6.1.3　钢中有害元素含量300

6.2 电渣铸钢的致密性及低倍组织301

6.3 电渣铸钢化学成分、组织均匀性及显微组织303

6.3.1 化学成分均匀性303

6.3.2　组织均匀性306

6.3.3 电渣铸钢的断口307

6.4 电渣铸钢的力学性能311

6.4.1 常温力学性能312

6.4.2　低温力学性能314

6.4.3 高温力学性能315

6.5 电渣重熔轴承钢317

6.5.1 夹杂物的去除317

6.5.2　熔渣成分对去除夹杂物的影响321

6.5.3 夹杂物性质的控制322

6.5.4　疲劳寿命323

6.6 电渣重熔高速钢和模具钢324

6.6.1 电渣重熔高速钢324

6.6.2 电渣重熔模具钢325

6.7　电渣重熔厚板锭325

6.7.1 20锰镍钼优质钢325

6.7.2　20锰镍铜钒铌钢328

6.7.3　05Cr18Ni9钢331

6.7.4 电渣重熔AISI4140钢厚板334

6.8 电渣重熔超级合金336

6.8.1 电渣重熔以钴为基的MAR-M302、MAR-M509和X-45

超合金（叶片合金）337

6.8.2 电渣重熔Inconel 718和Inconel 901和A-286合金339

6.8.3 用电渣重熔法生产热强合金340

6.8.4 电渣重熔固溶强化型热强合金341

6.8.5 电渣重熔GH34合金342

6.8.6 电渣重熔V57合金343

6.9　电渣重熔其他金属351

6.9.1 铝351

6.9.2　铜351

6.9.3 钛352

6.9.4　铀353

6.9.5 钼353

6.10 电渣熔铸件的热处理及使用性能354

6.10.1 电渣熔铸冷轧辊的热处理354

6.10.2 电渣熔铸阶梯轴的热处理356

6.10.3 电渣熔铸曲轴的热处理357

6.10.4 电渣熔铸空心管的热处理358

6.10.5 电渣熔铸机座的热处理359

6.10.6 电渣熔铸钻头的热处理359

参考文献360

7 电渣冶金热传递及凝固控制363

7.1 电渣重熔渣池及铸件热平衡363

7.2　渣池温度场分布的计算364

7.2.1 渣池温度的计算364

7.2.2　用热传递方程求渣池温度场分布365

7.2.3 通过耦合场求解重熔体系的温度场分布367

7.3　金属熔池形状的控制369

7.3.1　控制目标369

7.3.2　铸锭热传递模型370

7.3.3　模型及边值条件370

7.4　模型求解371

7.5　局部凝固时间LST计算375

7.6　电渣重熔显微结构377

7.6.1 弗莱明斯公式377

7.6.2 局部凝固时间LST概念的应用379

7.6.3 重熔速度vM对局部凝固时间LST的影响379

参考文献381

8　电渣冶金技术的展望383

8.1 电渣熔铸中空钢锭383

8.1.1 多根小截面的实心电极环绕可移动的金属芯棒熔铸空心锭385

8.1.2 使用大的实心电极移动芯棒式（或固定芯棒移动结晶器）／使用多根小截面实心电极环绕固定芯棒式的电渣重熔388

8.1.3　使用实心电极偏置芯棒的电渣重熔393

8.1.4 非专用电渣炉熔炼空心锭394

8.1.5　焊接成型法电渣熔铸空心锭395

8.2 电渣熔铸小断面棒材403

8.3 复杂异型件的电渣熔铸406

8.3.1 电渣连续转注技术407

8.3.2 复杂异型件电渣熔铸实例408

8.4　液态金属的电渣浇注416

8.4.1 电渣浇注的设备装置及其工艺过程417

8.4.2 电渣浇注钢的质量418

8.4.3 电渣浇注的工艺参数对钢质量的影响419

8.4.4　分批电渣浇注421

8.5　电渣离心浇铸422

8.5.1 电渣离心浇铸的工作原理423

8.5.2 电渣离心浇铸的工艺特点423

8.5.3 离心浇铸的动态效应425

8.6　电渣热封顶426

8.6.1 电渣热封顶原理427

8.6.2 电渣热封顶设备427

8.6.3 电渣热封顶的冶金效果428

8.7　电渣焊接钢锭429

8.8 自耗模电渣重熔431

8.9　真空电渣重熔与高压电渣重熔433

8.10　快速电渣重熔（ESRR）436

8.10.1　快速电渣重熔工艺原则436

8.10.2　快速电渣重熔设备及工艺436

8.10.3 快速电渣重熔效果437

8.11 电渣复合技术438

8.12　洁净钢形核铸造技术439

8.12.1 洁净钢形核铸造设备及特点439

8.12.2 应用CMNC技术生产燃气轮机涡轮盘440

8.13　旋转电极电渣重熔技术441

8.14　电弧渣重熔技术442

8.14.1 电弧渣重熔设备及特点442

8.14.2 电弧渣重熔效果443

8.15　进一步提高电渣熔铸产品质量的可能途径444

8.15.1 稀土元素在电渣熔铸中的应用444

8.15.2 电磁搅拌与超声波处理445

8.15.3 “气—粉”吹炼及变性处理449

参考文献451