第七章 合金的熔煉

1第七章

典型合金的熔煉工藝方法2鋼的熔煉

鋼的熔煉方法：電弧爐感應(yīng)爐平爐轉(zhuǎn)爐堿性電弧爐熔煉

3電弧爐熔煉

堿性電弧爐酸性電弧爐通過(guò)爐襯材料劃分：氧化硅磚氧化鎂磚4堿性電弧爐煉鋼常用兩種冶煉方法：氧化法不氧化法氧化法熔煉的特點(diǎn)是：爐料熔化后要加入礦石或吹入氧氣。使鋼液產(chǎn)生劇烈的氧化沸騰，其目的是為了脫碳、脫磷、除氣和去除非金屬夾雜物，這種方法對(duì)爐料要求不十分苛刻，料源很廣。氧化法適用于冶煉大多數(shù)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼及某些特殊鋼種，如不銹鋼。不氧化法熔煉的特點(diǎn)是：在熔煉過(guò)程中無(wú)氧化期，不加入氧化劑；不發(fā)生劇烈沸騰，熔煉時(shí)間短。合金元素?zé)龘p少。對(duì)純潔的爐料，或含有大量合金元素時(shí)，最好采用這種熔煉方法。5氧化法煉鋼工藝過(guò)程氧化法煉鋼的工藝過(guò)程包括：補(bǔ)爐裝料熔化期氧化期還原期出鋼

61．補(bǔ)爐

一般熔煉完一爐鋼以后，裝入下一爐的爐料以前，照例要進(jìn)行補(bǔ)爐。其目的是修補(bǔ)被浸蝕和被碰壞的爐底和爐壁。補(bǔ)爐采用與打底相同的材料。補(bǔ)爐需要掌握“高溫、補(bǔ)層薄、操作快”的要點(diǎn)。72．裝料

補(bǔ)爐完后即可裝料。往料罐中裝料時(shí)，需要合理地布置爐料。同時(shí)爐料要裝得緊密利于導(dǎo)電和導(dǎo)熱，加速熔煉過(guò)程。裝料以前先在爐底上鋪一層重量約為爐料重達(dá)1％的石灰。其作用是在熔化爐料過(guò)程中，造渣脫磷，并減小裝料對(duì)爐底的沖擊。

83．熔化期熔化期的任務(wù):

將固體爐料熔化成鋼液，并脫去鋼中部分磷。爐料在熔化過(guò)程中，鐵、硅、錳、磷等元素被爐氣中的氧所氧化，生成FeO、SiO2、MnO及P2O5氧化物，這些氧化物又與石灰(主要成分為CaO)化合成爐渣，覆蓋在鋼液表面。為了脫磷，在熔化末期分批加入小塊鐵礦石，其總量根據(jù)爐料的含磷量決定，一般為裝料量的1％一2％。爐料熔化以后，熔化期就結(jié)束。此時(shí)，應(yīng)扒去富磷爐渣，然后加入石灰、螢石等造渣材料——另造新渣。94．氧化期

氧化期的任務(wù)：將鋼液中的含磷量降低到規(guī)定的要求，去除鋼液中的氣體和非金屬夾雜物，并提高鋼液的溫度。在氧化期的前一階段，鋼液溫度較低，這時(shí)主要是造渣脫磷。待鋼液溫度提高(1530℃以上)后，進(jìn)入第二階段，這時(shí)主要進(jìn)行氧化脫碳沸騰精煉，以去除鋼液中的夾雜物和氣體。常用的氧化脫碳方法：礦石脫碳法吹氧脫碳法礦石一氧氣聯(lián)合脫碳法。10

礦石脫碳法是在氧化期分批加入經(jīng)過(guò)焙燒的鐵礦石。鐵礦石中的氧化鐵與鋼液中的鐵發(fā)生吸熱反應(yīng)：

Fe203＋Fe→3FeO-Q(1)

反應(yīng)生成的氧化亞鐵溶解在鋼液中，起脫碳作用：

FeO＋C→Fe十CO-Q(2)

碳氧化生成大量的CO氣泡，造成鋼液沸騰，具有清除鋼液中的氣體和非金屬夾雜物的作用。礦石用量根據(jù)脫碳量來(lái)確定。一般加入礦石l.0kg/t鋼液，可脫碳0.01％左右。為了達(dá)到有效地去除鋼液中的氣體，應(yīng)使鋼液激烈沸騰。為了使鋼液溫度不致于因加入鐵礦石大幅度降低，應(yīng)采取分批加入礦石的方法，以保證維持鋼液的激烈沸騰狀態(tài)，提高除氣排渣的效果。11

吹氧法

用直徑(12～25)mm的普通鋼管從爐門(mén)插入鋼液(100~200）mm內(nèi)吹氧；并通過(guò)調(diào)節(jié)供氧壓入控制熔池的沸騰。吹入的氧與鐵首先發(fā)生放熱反應(yīng)：

2Fe+02＝2FeO＋Q(3)

形成的FeO與鐵水中的碳發(fā)生吸熱反應(yīng)：

FeO+C＝Fe+CO-Q(4)

吹氧過(guò)程的耗氧量與脫碳量有關(guān)，為保證除氣及去除非金屬夾雜物的效果，脫碳量應(yīng)達(dá)到0.3～0.4％，因而每噸鋼液的耗氧量約為(4～5)m3。12礦石一吹氧結(jié)合法

該方法是分批加入礦石，并在加每批礦石之間吹氧。

經(jīng)過(guò)氧化脫碳后，鋼液中含有大量的氧化亞鐵，同時(shí)殘存未熔的礦石致使在停止供氧的條件下，鋼液仍繼續(xù)沸騰一段時(shí)間，這一階段的沸騰稱(chēng)為凈沸騰，鋼液凈沸騰時(shí)間(5~15)min。為使脫碳效果更好。在氧化期內(nèi)還要加入新鮮石灰(CaO)造渣并加入螢石(CaF2)調(diào)整爐渣的粘度。當(dāng)鋼液中含磷量和含碳量都已符合規(guī)定要求，鋼液溫度足夠高時(shí)，可以扒出氧化渣，進(jìn)入還原期。135．還原期氧化期結(jié)束后扒去氧化渣，造稀薄渣覆蓋鋼液表面，減少降溫和吸氣。渣料組成比為，石灰：螢石：磚塊＝4：1.5：0.2，渣料加入量相當(dāng)于鋼液重量的2％~3％。還原初期加錳鐵預(yù)脫氧、錳鐵加入量按規(guī)格成分下限含錳量計(jì)算。預(yù)脫氧后開(kāi)始造還原渣，它有很好的脫氧脫硫能力。還原渣有兩種，即白渣和電石渣。白渣適于冶煉含碳量低于0.35％的鋼種，電石渣適于冶煉含碳量高于0.25％的鋼種。14造白渣方法稀薄渣形成后，按比例加入渣料：

石灰(8～12)kg/t鋼水，氟石(1～2)kg/t鋼水，炭粉(1.8～2.0)kg/t鋼水。關(guān)上爐門(mén)(10～15)min，即形成白渣。白渣的成分為：(55％～65％)CaO，(15％～20％)SiO2，＜10％MgO，(5％～10％)CaF2，(2％～3％)AI2O3，余為FeO、CaS等。白色，冷卻后粉化。15白渣形成以后鋼液在白渣覆蓋下(20～30)min，促進(jìn)炭粉脫氧和石灰脫硫。白渣的脫氧脫硫能力隨時(shí)間延長(zhǎng)而減弱，為恢復(fù)其還原能力，在白渣覆蓋期間，每隔(6～8)min，分批加入，調(diào)整渣料，每批渣料包括：石灰4～6kg/t鋼水，硅鐵粉2～3kg/t鋼水。16造電石渣的方法稀薄渣形成后，加入：石灰(8～12)kg/t鋼水，氟石(2~4)kg/t鋼水和炭粉(4~5)kg/t鋼水，(15~20)min后形成電石渣。電石渣成分為：(55％～65％)CaO，(10％～15％)SiO2，(8％～10％)MgO，(2％～3％)Al2O3，(8％～10％)CaF2，(2％～5%)CaC2，余為FeO、CaS、MnO等。其顏色為暗灰色或灰黃色，浸入水中有電石氣味。17為了使鋼液充分脫氧、脫硫，鋼液應(yīng)在電石渣覆蓋下保持(15～25)min的還原時(shí)間。在此期間每隔(8～12)min分批加入補(bǔ)充渣料，如石灰(4～6)kg/t鋼水及炭粉(1～2)kg/t鋼水，以保持電石渣的還原能力。電石渣的還原能力優(yōu)于白渣，缺點(diǎn)是鋼液增碳太快，每小時(shí)約增碳0.1％。所以這種方法不能冶煉低碳鋼。此外，電石渣與鋼液的潤(rùn)濕性好，與鋼液不易分離，易引起鑄件夾渣。18出鋼前要使電石渣變成白渣。其方法是打開(kāi)爐門(mén)，讓空氣大量進(jìn)入爐內(nèi)，渣中的電石成分就會(huì)被氧化而成為石灰：

2CaC2＋3O2＝2CaO＋4CO(5)鋼液經(jīng)過(guò)充分還原以后，含氧量和含硫量都已降到合格的程度。這時(shí)可以測(cè)量鋼液溫度。當(dāng)鋼液溫度達(dá)到出鋼溫度要求時(shí)，可以調(diào)整鋼液的化學(xué)成分。冶煉碳鋼時(shí)，加入適量的硅鐵和錳鐵來(lái)調(diào)整含硅量和含錳量。冶煉合金鋼時(shí)，除了調(diào)整含硅量和含錳量以外，還要調(diào)整合金元素含量。196．出鋼

鋼液化學(xué)成分調(diào)整好后，即可用鋁進(jìn)行終脫氧。終脫氧的加鋁量與鋼爐和鑄型狀況有關(guān)：一般為鋼液重的0.10％～0.15％。用鋁終脫氧的方法有兩種：插鋁法和沖鋁法。插鋁法是在臨出鋼前，用鋼針將鋁塊插入鋼液中進(jìn)行脫氧，操作時(shí)應(yīng)切斷電源。沖鋁法是將鋁塊放在出鋼槽上。利用鋼液將鋁塊沖熔進(jìn)行脫氧。插鋁法脫氧效果較好；沖鋁法操作簡(jiǎn)單，但有時(shí)鋁塊會(huì)被爐渣裹住，不能起到應(yīng)有的脫氧作用。20

終脫氧后，升起電極，傾爐出鋼。出鋼時(shí)鋼流要大，且要鋼、渣齊出。這樣，爐渣可起到保護(hù)作用。減小鋼液的氧化、吸氣和冷卻。此外，由于鋼、渣同時(shí)注入包內(nèi)，得到充分?jǐn)嚢韬徒佑|，可起到進(jìn)一步脫硫作用。對(duì)于少數(shù)含有易氧化元素的鋼種，為了提高元素的收得率和穩(wěn)定鋼液的化學(xué)成分，則采用先出鋼后出渣的出鋼方法。21鋁合金的熔煉

根據(jù)所熔煉的合金種類(lèi)和熔化爐的種類(lèi)決定鋁合金的具體工藝流程，一般的流程：22熔煉前的各項(xiàng)準(zhǔn)備(一)配料計(jì)算及調(diào)整合金成分的辦法(二)金屬爐料的準(zhǔn)備(三)非金屬材料的準(zhǔn)備231.配料的原則1)在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提條件下，根據(jù)產(chǎn)品的用途和加工要求，應(yīng)充分利用重熔的廢料，盡量少用新料，把成分合格的廢料都利用掉；對(duì)于質(zhì)量、性能要求高的產(chǎn)品，則應(yīng)少用廢料，多用高品位的新料。2)多次使用廢料的比例，應(yīng)考慮盡量使用低品位的純金屬，廢料多次循環(huán)使用后，爐料質(zhì)量降低(雜質(zhì)增加、含氣量增加)和可能出現(xiàn)遺傳效應(yīng)的情況，一般＜50％。

3)如加入的合金元素熔點(diǎn)比基體金屬高很多，或在基體金屬易產(chǎn)生偏析、或其本身極易燒損，或要求其含量精確控制的，多采用中間合金而不采用純金屬。242．配料計(jì)算程序及其方法

根據(jù)所提供的各種金屬材料(爐料)的牌號(hào)、質(zhì)保單或化驗(yàn)報(bào)告等爐料的準(zhǔn)確資料，進(jìn)行配料計(jì)算。其程序?yàn)椋?)確定所需合金牌號(hào)的合金液的重量及所使用的爐料的組成比例和回爐料的重量，可參考表3—17的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2)考慮元素的燒損，計(jì)算出100kg爐料各元素的需要量。各元素的經(jīng)驗(yàn)燒損值見(jiàn)表3—18。3)根據(jù)1)所需熔化的合金重量，算出各元素的實(shí)際需要量。一般元素，多按上下限的平均化學(xué)成分來(lái)計(jì)算．對(duì)燒損大的或要取上限的，則取上限值計(jì)算。254)計(jì)算出在回爐料中已有的上述各元素的含量。5)計(jì)算出扣除回爐料中，已有的合金元素的含量之外，還應(yīng)補(bǔ)加新的合金元素的重量。6)根據(jù)5)計(jì)算出應(yīng)添加的各種中間合金的重量或純金屬的重量。7)根據(jù)6)計(jì)算出除回爐料和中間合金帶入的鋁的重量外，還應(yīng)補(bǔ)加進(jìn)去純鋁的重量。8)計(jì)算出實(shí)際的爐料總重量。9)核算雜質(zhì)含量，看看雜質(zhì)含量是否越標(biāo)．以便提出降低的措施。10)填寫(xiě)配料單一式兩份，一份留底析查，一份交生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)備料。2627(二)金屬爐料的準(zhǔn)備

對(duì)金屬爐料的表面狀態(tài)、塊度大小、烘烤預(yù)熱等應(yīng)達(dá)到下列要求：1)必須破碎或切割到一定的塊度、重量。純鋁錠，一般為4~5kg/塊，結(jié)晶硅、金屬錳、金屬鈦等都要碎成1～2mm的小塊；鎂錠的大小，以可以放入鐘罩為宜；中間合金應(yīng)沿錠塊缺口處破斷；電解銅、電解鎳要鋸成＜100xl00mm的塊狀。2)各種爐料的表面，必須經(jīng)過(guò)吹砂處理，無(wú)氧化斑痕、泥土水分、油污；無(wú)鋼、鐵鑄件及過(guò)濾網(wǎng)(板)等雜質(zhì)。3)在裝爐前，必須把它們預(yù)熱到400℃左右，保溫3～4h；混合稀土、鎂錠要預(yù)熱到250℃左右，保溫3h。28(三)非金屬材料的準(zhǔn)備1)配制所需用的各種涂料。2)氯氣、氮?dú)?、氬氣、氟里昂氣，都要在使用前?jīng)過(guò)硫酸干燥器和氯化鈣干燥器作脫水處理，含水量應(yīng)＜0.06％。硫酸和氯化鈣，應(yīng)50天左右更換1次。氯化鈣在裝入前，要在70℃下烘烤1.5小時(shí)。3)六氯乙烷要按每份80～100g在模具內(nèi)壓成Φ50x30mm的圓餅，存于干燥處，使用前在80～100℃的烘箱內(nèi)烘烤1h左右。294)氯化錳應(yīng)盛在不銹鋼盤(pán)中并攤平，厚度為30mm左右，放在200~250℃的干燥箱中烘烤3~5h，然后粉碎，保存在干燥器內(nèi)或保存在100～120℃的烘箱中，或在140℃溫度下烘烤2h呈淺紅色，然后比成團(tuán)餅，在使用前再在140℃下烘烤4h。5)二氧化鈦：應(yīng)在400℃的烘箱市烘烤2h，按規(guī)定比例與六氯乙烷混合。6)氮化鋅：使用前要在350~400℃溫度下重熔脫水，當(dāng)由白色蒸氣轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色蒸氣時(shí)，立即澆注到預(yù)熱至125~150℃的模具內(nèi)或干凈的鐵板上，然后將其保存在110~120℃的烘箱中。307)氟硅酸鈉、氟硼酸鈉：應(yīng)平鋪在盤(pán)內(nèi)(厚度在10～15mm左右)，在350～400℃的烘箱內(nèi)烘烤3h，然后按規(guī)定比例與六氯乙烷混合壓塊，或與其他材料配合使用。在使用前仍要在120℃溫度下烘烤1h。8)氯化鋁：使用的應(yīng)在120～150℃溫度下烘烤3～4h，再放入干燥器或110～120℃的烘烤箱中備用。9)無(wú)毒精煉劑：為了避免氯氣、六氯乙烷等產(chǎn)生刺激性氣體的危害而選用硝酸鈉(或硝酸鉀)、石墨粉、冰晶石、食鹽及耐火磚屑等成分，技不同比例配制成精煉劑。例如，34％NaNO346％石墨粉＋2％冰晶石(Na3AlF6)＋10％NaCl＋30％耐火磚屑。先將上述原料在120溫度下烘烤1～1.5h，然后用100?！?50＃篩過(guò)篩，篩后將混合物在模具內(nèi)壓成Φ45x30的圓餅，放入干燥器中或100℃左右的烘箱中備用。3110)配制好的精煉劑應(yīng)放在干燥器中或80℃烘箱中保存?zhèn)溆?，在使用前再放?00℃烘箱內(nèi)烘烤2h。11)變質(zhì)劑：各種變質(zhì)劑此經(jīng)過(guò)40＃過(guò)篩，在350溫度下烘烤3h后放在干燥處保存，使用前再放在熔化爐預(yù)熱。32鑄造鋁合金的典型熔煉工藝1.熔煉前的準(zhǔn)備工作

1)清爐和洗爐(電阻爐或小頻感應(yīng)爐)2)預(yù)熱熔爐(坩堝)及熔煉工具到200～300℃

，噴刷涂料；

3)清理和預(yù)熱爐料；

4)準(zhǔn)備好熔劑。2.配料計(jì)算

由于熔煉中Si和Mg的燒損很大，應(yīng)按上限計(jì)算配料。3.裝料次序及裝料

1)回爐料；

2)鋁硅中間合金或2L102合金；

3)鋁錠。333.裝料次序及裝料1)回爐料；2)鋁硅中間合金或ZL102合金3)鋁錠。4.熔化及精煉

裝完料后，升溫熔化爐料。等爐料全熔后，除凈熔渣，加入熔劑，當(dāng)溫度達(dá)到680℃時(shí)，用鐘罩將預(yù)熱到200～300℃的金屬鎂塊或A1—Mg中間合金塊壓入熔池中心。離坩堝底150mm深處，并緩慢回轉(zhuǎn)和移動(dòng)，時(shí)間為3～5min。然后升溫到730～750℃，用爐料總重量的0.7％～0.75％的六氯乙烷分2～3次用鐘罩壓入合金液內(nèi)精煉合金液，總時(shí)間為10～15mm，緩慢在爐內(nèi)繞圈。待精煉劑反應(yīng)完后，靜置l～2min后，取試樣作爐前分析。如爐前分析發(fā)現(xiàn)合金成分不合格，則應(yīng)馬上進(jìn)行調(diào)整成分的補(bǔ)加或沖淡工作。345.變質(zhì)處理

當(dāng)合金液的溫度達(dá)到730～750℃時(shí)，用爐料重量的1.0～1.5％變質(zhì)劑作變質(zhì)處理，總時(shí)間為15～18min。6.澆注

當(dāng)溫度達(dá)到760℃時(shí)，扒渣出爐，用坩堝或手抬式澆包盛取合金液，將合金液澆入鑄型中，同時(shí)澆注化學(xué)成分、機(jī)械性能等試樣。注：應(yīng)根據(jù)各廠的具體情況選用精煉劑和變質(zhì)劑。35變型鋁合金的典型熔煉工藝(一)熔化前的準(zhǔn)備工作

1．熔爐的準(zhǔn)備

1)清爐：在爐底撒上一層熔劑然后將爐溫升到800℃

，清除爐內(nèi)上次熔化殘留下來(lái)的熔渣。

2)洗爐：按技術(shù)工藝進(jìn)行。

3)烘爐：根據(jù)本次熔化所選用的爐體，按工藝制度進(jìn)行。2.準(zhǔn)備爐料變形鋁合金熔煉用爐料主要是以下三類(lèi)：1)工業(yè)純鋁；2)回爐重熔的廢鋁料；3)中間合金及配制合金的各種純金屬：通常Ti、Be、Si、Ni等元素，多采用中間合金的形式加入合金中，其余的合金元素則多由純金屬直接配入合金爐料中。3.配料計(jì)算同前述鑄造鋁合金的配料計(jì)算。36(二)變型鋁合金的熔煉工藝

變形鋁合金的熔煉工藝與鑄造鋁合金的熔煉工藝基本相同，只是由于變形鋁合金的生產(chǎn)量大、連續(xù)性強(qiáng)，因而其所使用的設(shè)備型號(hào)、容量均比鑄造鋁合金的大(但結(jié)構(gòu)、原理基本一樣)。一般而言，掌握了鑄造鋁合金的熔煉工藝，也就基本掌握了變形鋁合金的熔煉工藝。37鋁合金液的精煉凈化

鋁合金液的精煉，各國(guó)研究和開(kāi)發(fā)很多方法。綜合起來(lái)，可分為：爐內(nèi)精煉爐外精煉按精煉原理又劃分：吸附法非吸附法過(guò)濾法等38技術(shù)要求1）含H2量：航空航天材料，H2<0.1ml/100g(Al)；一般工業(yè)材料，H2<0.15～0.2ml/100g(Al)。2）堿（堿土）金屬含量：一般，Na<20×10-6%；高品質(zhì)，Na<5×10-6%；3）有害雜質(zhì)元素含量：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)4）非金屬夾雜物：沒(méi)有國(guó)標(biāo)，按實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)自定。39鈦及鈦合金

熔煉與澆注

用于鈦合金熔煉、澆注的設(shè)備種類(lèi)包括：真空自耗電弧凝殼爐真空非自耗凝殼爐電子束凝殼爐冷壁坩堝感應(yīng)爐等離子凝殼爐40它們的共同特點(diǎn)是都采用“凝殼”坩堝、即使用強(qiáng)制水冷的銅坩堝或石墨坩堝，熔煉時(shí)鈦在坩堝上形成一個(gè)薄薄的凝固殼體。保護(hù)鈦在熔融狀態(tài)下不受污染，從而獲得足夠澆注鑄件用的“純凈”液體鈦。

真空自耗電弧凝殼爐是最早用于鈦鑄件生產(chǎn)的設(shè)備，雖然它存在自己的缺點(diǎn)，但在眾多新的熔鑄方法競(jìng)爭(zhēng)的形勢(shì)下，仍然是目前用于生產(chǎn)的主要工藝設(shè)備。41真空自耗電弧凝殼爐利用電弧作熱能，在低壓環(huán)境下熔煉金屬，始于1839年。到1903年，首次利用自耗電極和水冷結(jié)晶器，在低壓氬氣保護(hù)下熔煉鈦金屬。從1937年起，真空自耗電弧重熔的方法獲得了很大的進(jìn)展，這是與鈦冶金的發(fā)展緊密相聯(lián)的。1949年后，大型真空電弧熔煉，已具備了工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模，工藝與設(shè)備也日趨完備。42

水冷銅坩堝應(yīng)用最為廣泛，歐美、中國(guó)都主要采用這種坩堝。銅材堝的直徑D由爐容量與電極直徑d所決定，一般為d/D為0.45~0.75，而坩堝的合理深度H則與電流強(qiáng)度有關(guān)，一般銅坩堝的深度直徑比H/D約為1.2～1.5。434445464748495051525354鈦合金真空自耗電弧凝殼熔煉澆注工藝1．爐料淮備自耗電極是電弧凝殼熔鑄的爐料，另外在坩堝里還可預(yù)置少量的爐料，自耗電極又稱(chēng)鑄鈦母合金棒，它的合金成分應(yīng)嚴(yán)格符合鑄件要求。母合金來(lái)源主要有三種：

鑄錠：航空鑄件應(yīng)采用真空自耗電弧爐生產(chǎn)的二次自耗熔煉鑄錠，用作凝殼爐電極；而一般鑄件則可采用一次錠。每爐批鑄錠應(yīng)檢驗(yàn)其化學(xué)成分及雜質(zhì)。鑄錠直徑和長(zhǎng)度應(yīng)符合所采用凝殼爐的技術(shù)條件，短錠可用焊接或螺紋機(jī)械聯(lián)結(jié)。鑄錠兩端必須機(jī)加成平面，錠身可帶原始鑄造表面使用，但必須仔細(xì)清除錠身的沾污物；如果表面氧化嚴(yán)重，必須以機(jī)加工方法去除。

55棒料：大鑄錠可鍛造成園棒，經(jīng)加工去除氧化皮至規(guī)定尺寸，用作凝殼爐母合金電極使用。加工棒料表面光潔，熔煉中不易引發(fā)側(cè)弧。鑄錠經(jīng)鍛造變形后，合金成分希望得到均勻化。從成本計(jì)算，鍛棒電極的整體成本低于小型鑄錠的成本。因此，在鈦鑄件大批量生產(chǎn)中，全部使用扒皮鈦合金棒料。

回爐料：利用鈦鑄件廢品和澆冒口等回爐料，是降低鑄件生產(chǎn)成本重要途徑。用處理干凈的回爐料制造的母合金電極有兩種。一種方法是將切成小塊的回爐料，經(jīng)吹砂、酸洗后，裝填入人造石墨的錠模中，在凝殼熔煉爐中撓入部分鈦液(～30％重量)，鑲合成符合電極尺寸的棒料，它的密度雖然只有致密金屬的70％—80％，但已具有足夠的強(qiáng)度與導(dǎo)電率，完全符合自耗電極的使用要求；另一種方法是將回爐料逐塊焊接成一根棒料，這樣的自耗電極，表面不規(guī)則，在熔煉過(guò)程中，容易出現(xiàn)爬弧、側(cè)弧，因此應(yīng)盡量控制較短的電弧，保持較低的熔煉電壓，避免因側(cè)弧引發(fā)擊穿坩堝的危險(xiǎn)。

56鈦合金鑄造產(chǎn)生的廢料，一般占母合金投入的70％-80％。廢料一般由以下部分組成：鑄件澆冒口系統(tǒng)(75％-80％)；報(bào)廢鑄件澆口杯制殼、廢凝殼、爐內(nèi)飛濺物和鑄件初加工鈦屑。通常應(yīng)用作回爐料的是化學(xué)成分合格的前面三個(gè)部分。572．電弧凝殼熔煉工序58電弧凝殼熔煉的特點(diǎn)

電弧在熔池表面導(dǎo)入熱能，達(dá)到一定的過(guò)熱度，而熔池與凝殼交界處的溫度為金屬的結(jié)晶溫度。這樣池面與界面產(chǎn)生一個(gè)溫度差，熔池形成一個(gè)變化的溫度場(chǎng)。這個(gè)溫度場(chǎng)的變化，決定于：1)電弧輸入能量——電流、電壓、電弧長(zhǎng)短與熔煉速度；2)池面輻射能量損失——電極直徑及與坩堝的比例；3)坩堝冷卻水熱傳導(dǎo)——溫度、壓力，坩堝材料與結(jié)構(gòu)；4)熔池尺寸及攪拌——弧壓攪拌和電磁攪拌。59鈦合金其他熔煉澆注方法1．電子束凝殼熔煉澆注法早在1905年就開(kāi)始研究利用電子束作為熔煉高熔點(diǎn)金屬的能源。直到60～70年代，電子束熔煉才獲得工業(yè)規(guī)模的發(fā)展。1964年，日本真空技術(shù)公司試制第一臺(tái)120千瓦的電子束凝殼爐，能夠熔煉澆注4.5公斤的鈦鑄件。隨后其他國(guó)家也相繼建立試驗(yàn)型和生產(chǎn)型的電子束凝殼爐，如表所列，其中，德國(guó)和意大利制造的500千瓦電子束爐，能澆注100kg的液體鈦，該爐子裝備有鑄型預(yù)熱室和冷卻室，可以連續(xù)生產(chǎn)鈦鑄件。6061622．真空非自耗電極電弧凝殼熔煉澆注法

非自耗電極電弧熔煉法是在惰性氣體保護(hù)下、在水冷銅結(jié)晶器上，采用鎢棒或石墨棒作電極進(jìn)行電弧熔煉的一種方法。早在1937年，W.J.Kroll就用這一方法熔煉出第一批鈦，在1941年他用同樣的方法澆鑄出鈦鑄件。63643．等離子弧和等離子電子束熔煉澆注法

被稱(chēng)為“物質(zhì)第四態(tài)”的等離子體，是一種由電子、離子及中性粒子組成的電離氣體。雖然等離子體中存在自由電荷。但正、負(fù)電荷相互抵消，因此從整體來(lái)看，等離于體是電中性的。電流流經(jīng)氣體即可產(chǎn)生等離子。等離子弧熔煉法是利用等離子體加熱熔化金屬的一種方法。等離子槍由含釷的鎢電極和水冷的等離子槍體組成。在高頻(HF)放電的作用下，作為負(fù)極的鎢棒與帶正極的坩堝間產(chǎn)生等離子弧。所謂等離子弧，也是一種電弧，不過(guò)在惰性氣體介質(zhì)中，其電離度更高。65與自由電弧相比，等離子弧具有較好的穩(wěn)定性、較大的長(zhǎng)度和較廣的掃描能力，從而使它在熔煉鑄造領(lǐng)域中具備了特有的優(yōu)勢(shì)。等離子弧熔煉，可以利用散裝料，如海綿鈦、鈦屑、燒道切塊等，也可用料棒送料，即緩慢將料棒伸入等離子室使金屬熔化，滴入坩堝。等離子弧熔煉法設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、熔融金屬溫度高。它的缺點(diǎn)是：由于等離子體被引入爐膛，爐膛氣壓較高，不利于金屬除氣，由于惰性氣體純度問(wèn)題，金屬難免會(huì)受到沾污。66

熔煉鈦合金時(shí)，等離子