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特种熔炼学习报告
特种冶金也称特种熔炼是泛指转炉、电弧炉、平炉、感应炉等普通熔炼方法以外的熔炼方法。
从冶炼热源及冶炼气氛上特种冶炼分为：电渣冶金、真空电弧熔炼、感应炉熔炼、电子 束熔炼、等离子冶金等5大类。
特种冶金主要用于制备那些以普通熔炼方法不能或难以熔炼的特殊金属材料，是生产高质量特殊钢及超级合金、难熔合金(W、Mo、Nb、Ta、Re)、活泼金属(Ti、V、Zr等)、高纯金属(如零夹杂钢)及近终形铸件的手段。
特种熔炼方法分类：电渣重熔、真空感应熔炼、真空电弧重熔、电子束熔炼、等离子熔炼、等等。
（1） 电渣冶金
电渣冶金是利用电流通过液态熔渣产生电阻热加热和精炼金属的一种特种熔炼方法。其基本和核心的技术是电渣重熔（ESR），其目的是在初炼的基础上进一步提纯钢、合金和改善钢锭的结晶组织，从而获得高质量的金属产品。在此基础上派生出了电渣熔铸、电渣转注、电渣浇注、电渣焊、电渣热封顶、有衬电渣炉熔炼、感应电渣熔炼和电渣中间包加热等技术。包括电渣转注、电渣浇注、电渣离心浇铸、电闸热封顶、电渣焊接、电闸表面镀膜等。 电渣冶金的未来
21世纪电渣冶金仍然具有下列优势：
(1) 电渣重熔在中型及大型锻件生产中，将处于垄断地位。
(2) 在优质工具钢、模具钢、双相不锈耐热钢、含N超高强钢、管坯、冷轧辊领域中占绝对优势，真空电弧重熔在这一领域必为电渣重熔所取代。
(3) 在超级合金领域(高温合金、耐蚀合金、精密合金、电热合金)，电渣重熔与真空电弧重熔处于竞争局面；在80年代末，电渣重熔在产量上已超过真空电弧重熔。 (4) 在有色金属生产方面，电渣重熔处于方兴未艾的阶段。
(5) 电渣重熔空心锭和电渣重熔异形铸件具有独特地位，如石化工业用的合金管及曲轴。
(6) 电渣冶金的发展前途是走出单一结晶器重熔而与钢铁冶金流程结合成在线工序，成为冶炼、精炼、连铸的一个环节，如中间包电渣加热。 结论
(1) 电渣冶金的产品组织致密、成分均匀、表面光洁、使用性能优异以及具有生产灵活、工艺稳定、过程可控、经济合理等优点，是生产优质合金钢及超级合金的主要手段之一，成为精细冶金的重要分支。
(2) 目前电渣冶金处于酝酿新突破的阶段，真空电渣重熔、高压电渣重熔及电渣热封顶是技术的突破点。
(3) 可推断电渣冶金在制备大型毛坯、超级合金、优质工模具钢、双相不锈钢及含N超高强度钢仍处于垄断地位。
(4) 电渣冶金发展的重要前途是电渣技术走出单一结晶器并与钢铁冶金流程相结合成在线工序，成为冶炼、精炼及连铸的一个环节。
（2）真空电弧熔炼
是一种利用电弧作为热源在真空条件下熔炼金属的真空熔炼技术，包括真空电弧重熔（VAR）、真空凝壳炉（VSF）和真空电弧加热脱气精炼炉（VAD）。
比较指标 含氧：普通钢、沸腾钢 真空电弧重熔 降低 降低 降低 实际不变 降低 降低 电渣重熔 降低少些 同样降低 同样降低 实际不变 降低少些 同样降低 用含CaO基渣可大量 含硫 很少变化 降低，对易切削钢可 保持不变 非金属夹杂物 化学均匀性 异相性 热塑性 铸锭表面 合格率 设备特性 生产费用 氧化物去除， 硫化物不变 因元素在真空挥发不均 降低 高 需要加工 55%～65% 直流电源，真空系统， 运行可靠性差 比电渣高2～4倍 可去除氧化物、硫化物 均匀性提高 同样降低 更高 不需加工 95%～100% 交流电源，设备简单， 运转可靠 低廉 含氮：溶解氮、化合氮 含氢：普通钢、沸腾钢 （3）感应炉熔炼
感应炉是利用电磁感应原理将电能转变为热能来熔炼金属的设备。感应炉可以生产钢、高温合金、精密合金、有色金属及其合金。配备真空系统的真空感应炉更是冶炼优质钢和合金的重要设备。在真空感应炉基础上出现冷坩埚熔炼和悬浮熔炼，两者结合又形成了冷坩埚悬浮熔炼技术。感应加热与其他电加热方法结合形成等离子感应炉、电渣感应炉和电弧感应炉等新的冶金手段。感应加热方法用于钢水炉外处理产生了感应钢包炉、中间包感应加热等新的应用。
感应加热的优点：第一是能耗低。感应熔炼炉与感应透热炉的实际坯料加热热效率可达到65%～75%，而火焰炉和各种室式炉只有30%左右。
第二，该种炉型无需煤炉、燃气炉及电阻炉等必须的预热过程，使用方便，
操作简单，可长时间连续工作也可根据需要随时开启或停止工作，全手动也可全自动或半自动工作，即可在生产调度时具备绝对优势。
第三，无需对工件整体加热，可选择局部加热，因而电能消耗少，工件变形小而且加热速度快，可使工件在极短的时间内达到所需的温度，从而使工件表面氧化和脱碳等加热缺陷降到很低程度，可用于钢铁、钨、钼等钢铁材料也可应用于化学活性较强的铝、钛、锆、铌的加热或热处理。
第四，感应加热设备可安装在生产线上，易于实现生产线的自动化和机械化，便于管理，可有效减少运输，节约人力，提高生产效率。
第五，感应加热还具备电能利用率高、环保节能、安全可靠和作业环境好等优点。
基于以上优点，在电能代替煤、油、气等不可再生能源在加热领域正逐步成为优势能源的今天，感应加热在熔炼、加热等领域得到日益广泛的应用，电加热特别是感应加热的应用有非常广泛的应用前景，感应加热设备生产厂商具备广阔的发展空间。
感应加热技术在汽车行业中主要应用于以下领域： （1）金属的熔炼。
（2）锻造毛坯的加热。
（3）汽车零部件的热处理。
（4）汽车零件粘接后的感应加热固化。 （5）感应加热半固态成形。 （6）感应加热装配。
（7）感应加热钎焊。
感应加热装置的发展趋势呈现以下几个方面的特点：
（1）电源趋向高频大容量化 感应加热电源中频段主要采用晶闸管；超音频段主要采用IGBT；高频频段原来是SIT，现在主要发展MOSFET电源。采用IGCT的电源也开始亮相。高频电源的需要催生了新的功率器件，而新的器件又反过来促进了高频电源的发展。感应加热电源的大容量化，如几十兆瓦、几百兆瓦，都是可以实现的。
（2）感应加热装置趋向机械化、自动化 近几年，随着机电一体化、计算机、信息和控制、装备自动化、新材料、新工艺等的快速发展，铸造、锻压和热处理过程趋向数字化、精密化。反映在对加热方面的需求趋势为：数字化制造融入铸锻过程，包括加热、熔炼设备；铸锻短流程生产要求减少资源浪费；大型铸锻件生产要求工业节能；自动化控制下的清洁生产。 （4）电子束熔炼
电子束熔炼是高真空下，将高速电子束流的动能转换为热源来进行金属熔炼的一种真空熔炼方法，简称EBM。电子束熔炼主要用来生产超洁净合金、活性金属及难熔金属，最近电子束加工已用于某些铂族金属、太阳能电池级硅、钒以及某些陶瓷的生产，还用来回收铀的废料。
(5)等离子冶金
等离子冶金是利用等离子电弧作为热源来熔化、精炼和重熔金属，以及用于矿物中提取金属的一种冶炼方法。由于等离子电弧具有超高温并可有效地控制炉内气氛的特点因而适合于熔炼难熔金属、活泼金属及其合金，也可熔炼纯铁、镍基超耐热合金，高纯轴承钢以及含氮不锈钢等，这种熔炼方法称为等离子熔炼。等离子熔炼又可分为等离子电弧炉（PAF）、等离子电弧重熔炉（PAR）和等离子感应炉（PIF）。等离子电弧还可以用于氧化物、氯化物
和硫化物的还原以提取金属。