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概论1

第1章 低温等离子体的物理现象、性能与特点5

1.1 电弧与等离子体的基本过程5

1.2 获得低温等离子体的方法7

1.3 等离子火焰的温度9

1.4 低温等离子体的基本特性10

1.5 等离子电弧稳定燃烧的条件和直流电弧调节办法16

1.6 生成等离子体的工艺性气体21

1.6.1 氩气21

1.6.2 氦气23

1.6.3 氮气24

1.6.4 氢气24

第2章 低温等离子体发生器26

2.1 等离子枪的分类及特征26

2.2 电弧等离子枪26

2.2.1 射流式电弧等离子枪28

2.2.2 直接作用电弧等离子枪35

2.2.3 冶炼用电弧等离子枪的结构特点43

2.2.4 直流等离子枪51

2.2.5 交流等离子枪55

2.2.6 带等离子电极的等离子枪66

2.2.7 交流等离子加热设备71

2.2.8 浸入式等离子枪72

2.2.9 带空心石墨电极的等离子电弧加热器75

2.2.10 真空等离子枪77

2.2.11 用电磁力稳定电弧的水冷非自耗电极81

2.2.12 自耗等离子枪85

2.3 感应等离子枪87

2.4 等离子体燃料燃烧器91

第3章 等离子体加热条件下金属熔体与气体的相互作用94

3.1 金属熔体与气体多相反应的基本规律94

3.2 等离子体加热过程中对金属熔池的热传递98

3.3 等离子体熔炼金属过程中气体交换的基本规律100

3.4 等离子熔炼过程中金属熔体吸收氮气和氢气的动力学规律104

3.5 合金元素对金属熔体从等离子体中吸收气体的影响107

3.6 活泼金属吸收氮气的特点113

第4章 等离子体加热在冶金工业中的应用118

4.1 矿石还原119

4.2 在有耐火材料内衬的等离子电弧炉中熔炼金属与合金132

4.3 在水冷坩埚和结晶器中用等离子电弧重熔金属与合金147

4.3.1 等离子电弧凝壳熔炼147

4.3.2 在水冷结晶器中进行的等离子电弧重熔与成锭156

4.4 熔炼和加工金属熔体与钢锭的特种方法161

4.4.1 用等离子加热源在钢包炉中加工金属161

4.4.2 用低温等离子体重熔金属坯料表层168

4.4.3 培养难熔金属单晶体179

4.4.4 制备颗粒状金属粉末185

4.4.5 制备非晶态和微晶态结构的金属带材189

第5章 带水冷结晶器等离子电弧炉的结构特点195

5.1 等离子电弧炉的结构件、执行机构和保障系统195

5.1.1 熔炉框架195

5.1.2 熔炼室195

5.1.3 等离子枪及其控制机构196

5.1.4 结晶器197

5.1.5 底座197

5.1.6 自耗坯料供料机构198

5.1.7 抽锭机构200

5.1.8 存锭室201

5.1.9 水冷系统202

5.1.10 等离子气源供给、净化和循环系统202

5.1.11 真空系统203

5.1.12 等离子枪电源系统204

5.1.13 锁定和信号报警系统204

5.2 用于金属与合金提纯或用氮气进行合金化的熔炉205

5.3 用于重熔钛回炉料的熔炉211

5.3.1 重熔薄板状钛回炉料的U-599型等离子电弧炉211

5.3.2 重熔低等级海绵钛的UP-100型等离子电弧炉218

第6章 带水冷结晶器的等离子重熔工艺235

6.1 在等离子电弧炉中用氮气对钢与合金进行合金化236

6.2 利用含氢等离子体进行金属与合金脱氧244

6.3 等离子电弧重熔时的提纯过程250

6.3.1 在惰性气体中进行提纯重熔250

6.3.2 清除非金属夹杂物的提纯255

6.3.3 利用等离子体和炉渣进行金属脱硫259

6.3.4 利用氧气进行金属脱碳263

6.3.5 通过蒸发夹杂物实现提纯265

第7章 等离子体加热在铸造生产中的应用270

7.1 电磁感应现象及其基本规律270

7.2 电磁场内的热量释放与导体加热特性274

7.3 金属感应熔炼方法与熔炼设备分类278

7.4 提高感应坩埚炉熔炼强度的方法282

7.5 等离子感应炉285

7.6 交流等离子电弧设备292

7.7 等离子感应炉的热效应301

7.8 等离子感应炉的冶炼工艺305

7.8.1 炉内气氛306

7.8.2 熔体与氧气的相互作用308

7.8.3 碳与氧的相互作用309

7.8.4 合金元素的氧化313

7.8.5 有害杂质的表现314

7.8.6 熔体与氮气、氢气的相互作用316

7.8.7 非金属夹杂物的表现319

7.8.8 炉渣的工艺作用322

第8章 等离子电弧炉所熔炼金属的质量325

8.1 带水冷结晶器等离子电弧炉所熔炼金属的质量325

8.1.1 滚珠轴承钢325

8.1.2 结构钢328

8.1.3 不锈钢331

8.1.4 含氮奥氏体钢332

8.1.5 高温合金335

8.1.6 高速工具钢337

8.1.7 精密合金342

8.1.8 钛与钛合金346

8.2 等离子感应炉熔炼金属的质量349

8.2.1 结构钢351

8.2.2 精密合金352

8.2.3 高合金钢353

8.2.4 高温钢356

8.2.5 精坯料357

8.2.6 铜合金359

8.3 等离子体加热凝壳炉熔炼金属的质量361

8.3.1 0X15H65M16B（ЭП567）号镍基耐腐蚀合金364

8.3.2 ЮНДК-35T5号磁性硬合金365

结束语366

参考文献367