西安建筑科技大学“特种冶炼”课程教学大纲 英文名称: Special Melting 课程类型:选修课程 课程编号:108085 总学时:32学时 学分:2学分 开课教研室:冶金工程教研室 适用对象:冶金工程专业 先修课程:冶金原理、物理化学 建议教材及参考书 《特种熔炼与金属功能材料》崔雅茹,王超编冶金工业出版社2010 《特种熔炼》丁永昌,徐曾启编冶金工业出版社1996 《感应炉冶炼》王振东,曹孔健,何纪龙著化学工业出版社2007 《金属材料学》吴承建编冶金工业出版社2000 《精密合金材料学》何开元编冶金工业出版社1991 《功能材料导论》何开元编冶金工业出版社2000 《感应炉熔炼与特种铸造技术》唱鹤鸣编冶金工业岀版社2002 ·课程的性质、目的和任务 1.课程性质 本课程主要以感应炉冶炼、真空感应炉冶炼、电渣重熔等特种冶金工艺过程为教学重点,简要介绍了特种冶金的 发屐历史以及未来的发展趋势,着重介绍了感应炉冶炼、真空感应炉冶炼、电渣重熔、真空电弧重熔、等离子熔炼以及 电子束重熔的基本原理及冶炼工艺过程。它具有综合性强、涉及面广和实践性强的特点。是冶金工程专业的一门主要专 业选修课。是培养合格的、全面发展的现代冶金专业技术人员知识结构和能力的重要组成部分。 2.课程的目的和任务 通过对以感应炉冶炼、真空感应炉冶炼、电渣重熔等特种冶金工艺过程为主的本课程的学习,要求茡生掌握特种 冶金的主要冶炼方法的基本原理和工艺过程,为以后的工作打下良好的基础
西安建筑科技大学“特种冶炼”课程教学大纲 英文名称：Special Melting 课程类型： 选修课程 课程编号：108085 总 学 时：32 学时 学 分：2 学分 开课教研室： 冶金工程教研室 适用对象： 冶金工程专业 先修课程： 冶金原理、物理化学 建议教材及参考书： 《 特种熔炼与金属功能材料 》 崔雅茹，王超编 冶金工业出版社 2010 《 特种熔炼 》 丁永昌，徐曾启编 冶金工业出版社 1996 《 感应炉冶炼 》 王振东，曹孔健，何纪龙著 化学工业出版社 2007 《 金属材料学 》 吴承建编 冶金工业出版社 2000 《 精密合金材料学 》 何开元编 冶金工业出版社 1991 《 功能材料导论 》 何开元编 冶金工业出版社 2000 《感应炉熔炼与特种铸造技术》 唱鹤鸣编 冶金工业出版社 2002 一• 课程的性质、目的和任务 1. 课程性质 本课程主要以感应炉冶炼、真空感应炉冶炼、电渣重熔等特种冶金工艺过程为教学重点，简要介绍了特种冶金的 发展历史以及未来的发展趋势，着重介绍了感应炉冶炼、真空感应炉冶炼、电渣重熔、真空电弧重熔、等离子熔炼以及 电子束重熔的基本原理及冶炼工艺过程。它具有综合性强、涉及面广和实践性强的特点。是冶金工程专业的一门主要专 业选修课。 是培养合格的、全面发展的现代冶金专业技术人员知识结构和能力的重要组成部分。 2. 课程的目的和任务 通过对以感应炉冶炼、真空感应炉冶炼、电渣重熔等特种冶金工艺过程为主的本课程的学习，要求学生掌握特种 冶金的主要冶炼方法的基本原理和工艺过程，为以后的工作打下良好的基础
课程的教学内容及基本要求 第一章绪论 内容 (1)特种冶金的发展,简单介绍感应炉冶炼、真空感应炉冶炼、电渣重熔、真空电弧重熔、等离子熔炼以及电 子束重熔的发展历史与未来的发展前景 (2)特种冶金熔炼的主要品种。主要介绍特殊钢、高合金钢、精密合金以及高温合金。 (3)合金钢及合金冶炼质量的评价指标。包括成分控制的指标;纯洁度以及铸态组织的评价指标。 基本要求 (1)要求学生了解特种冶金的发展史及未来的发展前景。 (2)要求学生对特种冶金熔炼的主要品种有一个总体的认识和掌握。 (3)要求学生理解并掌握合金钢及合金冶炼质量的评价指标 第二章感应炉冶炼 内容:感应炉工作原理及设备、感应炉熔炼的特点、感应炉熔炼的原理(包括元素的氧化与脱氧、脱氧方式及脱 氧剂的选择、合金的脱硫、非金属夹杂物的去除)、感应炉冾炼用原材料、感应炉冶炼用坩埚、中频感应炉熔炼工艺 过程、感应炉冶炼的成分控制。 基本要求 (1)掌握感应炉工作的基本电路以及工作的基本原理:法拉第电磁感应原理以及电流热效应原理(或焦耳—楞 次定律) (2)了解感应炉熔炼的优点 (3)了解感应炉熔炼设备的主要类型,重点了解中频感应以及真空感应炉的成套设备。 (4)掌握与元素的氧化、脱氧、脱硫、去气、去除夹杂有关的物理化学基本原理。 5)理解和掌握感应炉熔炼中常用的扩散脱氧、沉淀脱氧以及综合脱氧方式,脱氧剂的选择原则以及常用的脱 氧剂。 6)理解感应炉熔炼中常用的脱硫方式。 (7)理解非金属夹杂物的类型、钢中存在的形式以及在热加工过程中的行为及其对合金性能的影响。并且掌握 去除的基本方法
二• 课程的教学内容及基本要求 第一章 绪论 内容： （ 1 ）特种冶金的发展，简单介绍感应炉冶炼、真空感应炉冶炼、电渣重熔、真空电弧重熔、等离子熔炼以及电 子束重熔的发展历史与未来的发展前景。 （ 2 ）特种冶金熔炼的主要品种。主要介绍特殊钢 、高合金钢、精密合金以及高温合金。 （ 3 ）合金钢及合金冶炼质量的评价指标。包括成分控制的指标；纯洁度以及铸态组织的评价指标。 基本要求： （ 1 ）要求学生了解 特种冶金的发展史及未来的发展前景。 （ 2 ）要求学生 对特种冶金熔炼的主要品种有一个总体的认识和掌握。 （ 3 ）要求学生理解并掌握 合金钢及合金冶炼质量的评价指标。 第二章 感应炉冶炼 内容：感应炉工作原理及设备、感应炉熔炼的特点、感应炉熔炼的原理（包括 元素的氧化与脱氧、脱氧方式及脱 氧剂的选择、合金的脱硫、非金属夹杂物的去除 ） 、 感应炉冶炼用原材料、感应炉冶炼用坩埚、中频感应炉熔炼工艺 过程、感应炉冶炼的成分控制。 基本要求： （ 1 ） 掌握感应炉工作的基本电路以及工作的基本原理：法拉第电磁感应原理以及电流热效应原理（或焦耳—楞 次定律）。 （ 2 ） 了解感应炉熔炼的优点； （ 3 ）了解感应炉熔炼设备的主要类型，重点了解中频感应以及真空感应炉的成套设备。 （ 4 ） 掌握与元素的氧化、脱氧、脱硫、去气、去除夹杂有关的物理化学基本原理。 （ 5 ） 理解和掌握感应炉熔炼中常用的扩散脱氧、沉淀脱氧以及综合脱氧方式，脱氧剂的选择原则以及常用的脱 氧剂。 （ 6 ） 理解感应炉熔炼中常用的脱硫方式。 （ 7 ）理解非金属夹杂物的类型、钢中存在的形式以及在热加工过程中的行为及其对合金性能的影响。并且掌握 去除的基本方法
8)掌握钢铁料、纯金属料、合金料、氧化剂、脱氧剂、増碳剂、増硫剂的性质及使用方法。另外了解感应炉 冶炼的造渣材料、发热剂等。 9)掌握坩埚的种类、成型方法以及烧结方法。重点了解和掌握碱性坩埚砂料的配比、打结方法以及烧结方 法。 10)掌握感应炉冶炼的工艺过程,重点掌握配料计算、装料原则、熔化期精炼期主要化学反应及工艺要点以 及合金化、浇注等工艺过程。 (11)了解成分控制的目的和意义,重点掌握影响合金元素回收率的因素以及合金元素烧损情况及控制方法。 其是对于Mn、Si、Cr、Nb和Re以及活泼元素A、Ti、B。 重点:感应炉工作的基本电路以及工作的基本原理,感应炉熔炼的基本原理,感应炉冶炼用原材料,坩埚的种 类、成型方法以及烧结方法,感应炉冶炼的工艺过程,合金元素烧损情况及控制方法。 难点:法拉第电磁感应原理以及电流热效应原理(或焦耳—楞次定律)以及与元素的氧化、脱氧、脱硫、去气、 去除夹杂有关的物理化学基本原理。 第三章真空感应炉冶炼 内容:真空感应炉冶炼特点、真空感应炉冶炼工艺过程、真空熔炼中元素的挥发与成分控制、真空下金属熔池与 耐火材料的相互作用、新技术在感应炉冶炼中的应用。 基本要求 (1)了解真空感应炉冶炼特点 (2)掌握真空感应炉冶炼工艺过程。重点理解和掌握真空下碳脱氧的能力以及真空下对氢气、氮气的脱除能 (3)掌握真空下元素的挥发难易程度及合金元素的回收率与控制方法。 (4)理解真空下金属熔池与耐火材料之间的主要反应,了解坩埚材料使金属液增氧的主要原因 5)主要理解和了解合金镁处理、低氧势脱磷、吹氩搅拌、喷粉以及真空下氢气脱氧等感应炉冶炼中的新技 术。 重点:真空感应炉冶炼工艺过程,真空下元素的挥发难易程度及合金元素的回收率与控制方法,真空下金属熔池 与耐火材料之间的主要反应,合金镁处理、低氧势脱磷、真空下氢气脱氧等感应炉冶炼中的新技术。 难点:真空下元素的挥发难易程度及合金元素的回收率与控制方法。 第四章电渣重熔
（ 8 ）掌握钢铁料、纯金属料、合金料、氧化剂、脱氧剂、增碳剂、增硫剂的性质及使用方法。另外了解感应炉 冶炼的造渣材料、发热剂等。 （ 9 ）掌握坩埚的种类、成型方法以及烧结方法。重点了解和掌握碱性坩埚砂料的配比、打结方法以及烧结方 法。 （ 10 ） 掌握感应炉冶炼的工艺过程，重点掌握配料计算、装料原则、熔化期精炼期主要化学反应及工艺要点以 及合金化、浇注等工艺过程。 （ 11 ） 了解成分控制的目的和意义，重点掌握影响合金元素回收率的因素以及合金元素烧损情况及控制方法。 尤其是对于 Mn 、 Si 、 Cr 、 Nb 和 Re 以及活泼元素 Al 、 Ti 、 B 。 重点： 感应炉工作的基本电路以及工作的基本原理， 感应炉熔炼的基本原理，感应炉冶炼用原材料， 坩埚的种 类、成型方法以及烧结方法， 感应炉冶炼的工艺过程， 合金元素烧损情况及控制方法。 难点： 法拉第电磁感应原理以及电流热效应原理（或焦耳—楞次定律）以及与元素的氧化、脱氧、脱硫、去气、 去除夹杂有关的物理化学基本原理。 第三章 真空感应炉冶炼 内容： 真空感应炉冶炼特点、真空感应炉冶炼工艺过程、真空熔炼中元素的挥发与成分控制、真空下金属熔池与 耐火材料的相互作用、新技术在感应炉冶炼中的应用。 基本要求： （ 1 ） 了解真空感应炉冶炼特点； （ 2 ） 掌握真空感应炉冶炼工艺过程。重点理解和掌握真空下碳脱氧的能力以及真空下对氢气、氮气的脱除能 力。 （ 3 ）掌握真空下元素的挥发难易程度及合金元素的回收率与控制方法。 （ 4 ） 理解真空下金属熔池与耐火材料之间的主要反应，了解坩埚材料使金属液增氧的主要原因。 （ 5 ） 主要理解和了解合金镁处理、低氧势脱磷、吹氩搅拌、喷粉以及真空下氢气脱氧等感应炉冶炼中的新技 术。 重点： 真空感应炉冶炼工艺过程，真空下元素的挥发难易程度及合金元素的回收率与控制方法，真空下金属熔池 与耐火材料之间的主要反应，合金镁处理、低氧势脱磷、真空下氢气脱氧等感应炉冶炼中的新技术。 难点： 真空下元素的挥发难易程度及合金元素的回收率与控制方法。 第四章 电渣重熔
内容:电渣重熔设备和基本原理,电渣重熔的原材料及渣制度,电渣重熔的工艺参数,电渣重熔的冶金特点,电 渣重熔的冶金质量以及电渣重熔的应用 基本要求 1)掌握电渣重熔设备的主要类型和主体设备,重点掌握电渣重熔的基本原理 2)理解和掌握电渣重熔过程中自耗电极的制备、炉渣的配比及其选择以及常用的渣系 3)掌握电渣锭的尺寸、结晶器以及自耗电极的尺寸、冶炼电压、冶炼电流输λ功率、渣量以及渣池深度等主 要工艺参数的选择。 (4)理解和了解熔渣的性质、建立渣池的主要方法,对锭孑结晶组织的主要影响因素,以及如何获得锭子的轴 向结晶 5)掌握电渣重熔过程中合金元素的烧损规律,理解和了解对电渣重熔锭子的表面质量控制。 6)了解电渣焊接、电渣熔铸、有衬电渣炉等电渣的应用。 (7)了解电渣重熔的发展动向。 重点:电渣重熔的基本原理,电渣重熔设备的主要类型和主体设备,电渣重熔过程中自耗电极的制备、炉渣的配 比及其选择以及常用的渣系,电渣重熔工艺参数的选择以及电渣重熔过程中合金元素的烧损规律及元素控制措施,如何 获得锭子的轴向结晶。 难点:电渣重熔工艺参数的选择以及电渣重熔过程中合金元素的烧损规律及元素控制 第五章真空电弧重熔 内容:真空自耗炉的结构及分类,真空电弧重熔基本原理和特点,真空电弧重熔冾冶炼工艺过程,真空电弧重熔的 金质量问题 基本要求 (1)理解和了解真空自耗炉的结构及分类; (2)掌握真空电弧重熔基本原理和特点 (3)掌握真空电弧重熔冶炼工艺过程; (4)了解真空电弧重熔的常见的冶金质量问题; 重点:真空电弧重熔基本原理和特点,真空电弧重熔冶炼工艺过程; 难点:真空电弧重熔基本原理,真空电弧重熔的常见的冶金质量问题;
内容： 电渣重熔设备和基本原理，电渣重熔的原材料及渣制度，电渣重熔的工艺参数，电渣重熔的冶金特点，电 渣重熔的冶金质量以及电渣重熔的应用。 基本要求： （ 1 ） 掌握电渣重熔设备的主要类型和主体设备，重点掌握电渣重熔的基本原理； （ 2 ） 理解和掌握电渣重熔过程中自耗电极的制备、炉渣的配比及其选择以及常用的渣系。 （ 3 ）掌握电渣锭的尺寸、结晶器以及自耗电极的尺寸、冶炼电压、冶炼电流输入功率、渣量以及渣池深度等主 要工艺参数的选择。 （ 4 ） 理解和了解熔渣的性质、建立渣池的主要方法，对锭子结晶组织的主要影响因素，以及如何获得锭子的轴 向结晶。 （ 5 ） 掌握电渣重熔过程中合金元素的烧损规律，理解和了解 对 电渣重熔锭子的表面质量控制。 （ 6 ）了解电渣焊接、电渣熔铸、有衬电渣炉等电渣的应用。 （ 7 ）了解电渣重熔的发展动向。 重点： 电渣重熔的基本原理，电渣重熔设备的主要类型和主体设备，电渣重熔过程中自耗电极的制备、炉渣的配 比及其选择以及常用的渣系，电渣重熔工艺参数的选择以及电渣重熔过程中合金元素的烧损规律及元素控制措施，如何 获得锭子的轴向结晶。 难点： 电渣重熔工艺参数的选择以及电渣重熔过程中合金元素的烧损规律及元素控制。 第五章 真空电弧重熔 内容： 真空自耗炉的结构及分类，真空电弧重熔基本原理和特点，真空电弧重熔冶炼工艺过程，真空电弧重熔的 冶金质量问题。 基本要求： （ 1 ）理解和了解 真空自耗炉的结构及分类； （ 2 ）掌握 真空电弧重熔基本原理和特点； （ 3 ） 掌握 真空电弧重熔冶炼工艺过程； （ 4 ）了解 真空电弧重熔的常见的冶金质量问题； 重点： 真空电弧重熔基本原理和特点，真空电弧重熔冶炼工艺过程； 难点： 真空电弧重熔基本原理，真空电弧重熔的常见的冶金质量问题；
第六章等离子熔炼 内容:等离子熔炼及其特点,等离子枪工作原理,等离子熔炼的主要类型; 基本要求 1)掌握等离孑熔炼主要方法、基本原理及其熔炼特点 (2)了解等离子枪工作原理; (3)掌握等离孑电弧炉、等离子感应炉、等离孑电弧重熔、等离子电孑束炉熔炼的基本原理及工艺过程 重点:等离子熔炼基本原理,等离子电弧炉、等离子感应炉、等离子电弧重熔、等离子电子朿炉熔炼的基本原理 及工艺过程 难点:等离子枪工作原理; 第七章电子束重熔 内容:电子束重熔的基本原理、电子束重熔的主要设备,电子束重熔工艺以及冶炼特点,电子束重熔的冶金效 基本要求 (1)掌握电子束重熔的基本原理 (2)了解电子束重熔的主要设备; (3)掌握电子束重熔工艺以及冶炼特点 (4)了解电子束重熔的治金效果; 重点:电子束重熔的基本原理、电子束重熔工艺以及冶炼特点 难点:电子束重熔的基本原理; 第八章冶炼工艺路线的对比与选择 内容:什么是冶炼工艺路线以及冶炼工艺路线选择原则 基本要求:了解什么是冶炼工艺路线以及冶炼工艺路线选择原则。 三·课程教学基本要求 1.课堂讲授:
第六章 等离子熔炼 内容：等离子熔炼及其特点，等离子枪工作原理，等离子熔炼的主要类型； 基本要求： （ 1 ）掌握等离子熔炼主要方法、基本原理及其熔炼特点； （ 2 ）了解等离子枪工作原理； （ 3 ）掌握等离子电弧炉、等离子感应炉、等离子电弧重熔、等离子电子束炉熔炼的基本原理及工艺过程； 重点：等离子熔炼基本原理，等离子电弧炉、等离子感应炉、等离子电弧重熔、等离子电子束炉熔炼的基本原理 及工艺过程； 难点：等离子枪工作原理； 第七章 电子束重熔 内容： 电子束重熔的基本原理、电子束重熔的主要设备，电子束重熔工艺以及冶炼特点，电子束重熔的冶金效 果。 基本要求： （ 1 ）掌握 电子束重熔的基本原理； （ 2 ）了解电子束重熔的主要设备； （ 3 ） 掌握 电子束重熔工艺以及冶炼特点； （ 4 ）了解电子束重熔的冶金效果； 重点： 电子束重熔的基本原理、电子束重熔工艺以及冶炼特点。 难点： 电子束重熔的基本原理； 第八章 冶炼工艺路线的对比与选择 内容： 什么是冶炼工艺路线以及冶炼工艺路线选择原则。 基本要求： 了解什么是冶炼工艺路线以及冶炼工艺路线选择原则。 三• 课程教学基本要求 1 ．课堂讲授：
本课程的学习包括理论讲述、习题及讨论等教学环节。教师可运用讲述、举例、提问、讨论等多种方法使学生 理解和掌握所学的知识。此外,通过给学生布置一定量的作业题帮助学生加强和巩固所学知识,引导学生运用所学知识 解决实际问题。认识实习中可以适当安排参观特种冶炼厂。 2.作业方面 每节课后给学生布置一定量的作业题,以加深学生对所学的基本概念、基本原理和工艺过程的理解和掌握。 3.考核方式 本课程的考核以考查为主,最终成绩:以考查卷面成绩占70~80%,平时成绩占30~20% 四、实践教学环节 认识实习中可适当安排4~6个学时参观特种冶炼厂 五、学时分配 章节 讲课、习题、实验、讨论内容 学时 绪论 特种冶金的发展以及熔炼的主要品种 感应炉治炼 感应炉工作原理及冶炼工艺 真空感应炉冶炼 真空感应炉冶炼工作原理及冶炼工艺 电渣熔炼 电渣熔炼工作原理及冶炼工艺 真空电弧重熔 真空电弧重熔工作原理及冶炼工艺 电子束炉熔炼 电子束炉熔炼工作原理及冶炼工艺 28682222 等离子熔炼 等离子熔炼工作原理及冶炼工艺 冶炼工艺路线的对比与选择 冶炼工艺路线的对比与选择原则;总复习 共计32学时 六、教学内容更新要求 暂无 制定者:崔雅茹 审定者:杨双平 批准者:杜忠泽 校对者:贾青 制定日期:2012年3月10日
本课程的学习包括理论讲述、 习题 及 讨论等教学环节 。教师可运用讲述、举例、提问、 讨论 等多种方法使学生 理解和掌握所学的知识。此外，通过给学生布置一定量的作业题帮助学生加强和巩固所学知识，引导学生运用所学知识 解决实际问题。认识实习中可以适当安排参观特种冶炼厂。 2 ．作业方面： 每节课后给学生布置一定量的作业题，以加深学生对所学的基本概念、基本原理和工艺过程的理解和掌握。 3 ．考核方式： 本课程的 考核 以考查为主，最终成绩：以考查卷面成绩占 70~80 ﹪，平时成绩占 30~20 ﹪。 四、实践教学环节 认识实习中可适当安排 4 ～ 6 个学时参观特种冶炼厂。 五、学时分配 章 节 讲课、习题、实验、讨论 内 容 学 时 绪 论 特种冶金的发展以及熔炼的主要品种 2 感应炉冶炼 感应炉工作原理及冶炼工艺 8 真空感应炉冶炼 真空感应炉冶炼 工作原理及冶炼工艺 6 电渣熔炼 电渣熔炼工作原理及冶炼工艺 8 真空电弧重熔 真空电弧重熔工作原理及冶炼工艺 2 电子束炉熔炼 电子束炉熔炼工作原理及冶炼工艺 2 等离子熔炼 等离子熔炼工作原理及冶炼工艺 2 冶炼工艺路线的对比与选择 冶炼工艺路线的对比与选择原则 ; 总复习 2 共计 32 学时 六、教学内容更新要求 暂无 制定者：崔雅茹 审定者：杨双平 批准者：杜忠泽 校对者：贾青 制定日期： 2012 年 3 月 10 日
