介绍了粉末压片—X射线荧光光谱法测定CK料中钽钛钨铁含量的分析方法。根据钽钛钨铁样品中主次成分含量范围,用高纯试剂配制出具有成分含量梯度的校准样品;以标样中Ta、Ti、W、Fe元素的荧光强度和含量所具有的对应关系,并考虑到各元素之间的吸收与激发效应,经过校正拟合出Ta、Ti、W、Fe元素的实际工作曲线。该方法与对照样品各元素值符合较好,与其他方法测定结果有良好的一致性。方法的精密度RSD(n=10)在0.04%～0.90%范围内。



 

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钨铁是冶炼高速工具钢、含钨冲 模钢等各种合金钢的主要原料.我国是蕴藏和开采钨砂最多的国家;但在抗战以前尚无自产的钨铁,而且有关冶炼钨铁若干关键性问题的具体资料,在各国的科技文 献中也极其缺乏.作者在抗战时期非常困难的生产条件下,首次在国内进行了多次的试炼和改进,总结这一系列实验的经验,对于钨铁生产实践,得到以下的若干结 论,并作出若干相应的建议:在冶炼设备方面:对于间歇性生产的钨铁冶炼,主张采用能量在500～1,000千伏安的两相电炉,炉衬以纯净的炭质为最佳,并 应装置吸尘设备和采用适当的电压.对于炉渣的选择,提出了参考炼铁炉炉渣成分进行冶炼的建议;并认为应使用炉前分析、严格地控制炉渣的组成和冶炼每批炉料 的终点.总结了各种进料操作方法的优缺点,指出采用这些方法的适宜条件.本文探讨了控制钨铁中炭、锰、硫各项成分的具体措施,为了降低硫的含量和保证高度 的钨回收率,从生产实践中得出了以食盐代替苏打,并尽量减少萤石的配料部分以粘土代替的初步结论.同时,指出在冶炼前应将原料加以严格的分类和选洗,以保 证成品质量的提高.对鉴定成品质量的具体方法作出介绍,并对钨铁的成分规范提出了建议.此外,指出了降低钨铁冶炼成本的主要方向;建议深入地实验和研究炉 渣炉尘的处理和利用.本文资料可提供从事冶炼钨铁合金工作者的参考、和有助于今后的正规生产工作.

 

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钨铁的化学成分 检验标准

(1)产品的质量检查和验收，应符合GB/T3650—95《铁合金验收、包装、储运、标志和质量证明书一般规定》的要求。

(2)组批。按炉组批法。每批产品中的最高或最低含钨量与平均试样含钨量之差不得超过3% 。也可以按级组批法，一批交货产品由一种牌号的若干炉钨铁组成。构成一批交货产品的各炉之间的钨含量之差不大于3%(绝对值)。

(3)取样。化学分析用试样的采取应按GB/T4010—94《铁合金化学分析用试样采取和制备》进行。

(4)化学分析。相应各元素按下列方法进行检验：GB7731.1—87辛可宁重量法测定 钨量；GB 7731.2—87高碘酸钠光度法测定锰量；GB7731.3—87双环己酮草酰乙腙测定铜量；GB7731.4—87钼蓝光度法测定磷量；GB7731.5—87钼蓝光度法测定硅量；GB7731.6—87钼蓝光度法测定砷量；GB7731.7—87苯基荧光酮光度法测定锡量；GB7731.8—87罗丹明B光度法测定锑量；GB7731.9—87碘化铋光度法测定铋量；GB7731.10—87红外线法测定碳量；GB7731.11—87库仑法测定碳量；GB7731.12—87红外线法测定硫量；GB7731.13—87燃烧中和法测定硫量；GB7731.14—87极谱法测定铅量。

 

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结块法 采用可在轨道上移动、炉体上段可拆的敞口电炉，用碳作还原剂。精钨矿、沥青焦（或石油焦）和造渣剂（铝矾土）组成的混合炉料分批陆续加入炉中，炉内炼得的金属一般呈粘稠状，随着厚度增高，下部逐渐凝固。炉子积满后停炉，把炉体拉出，拆除上段炉体使结块冷凝。然后取出凝块，进行破碎和精整；挑出边缘、带渣和不合格的部分回炉重熔。产品含钨80%左右，含碳不大于1%。

取铁法 适于冶炼熔点较低的含钨70%的钨铁。采用硅和碳作还原剂；分还原(又称炉渣贫化)、精炼、取铁三个阶段操作。还原阶段炉中存有上一炉取铁后留下的含WO3大于10%的炉渣，再陆续加进多批钨精矿炉料，然后加入含硅75%的硅铁和少量沥青焦（或石油焦）进行还原冶炼，待炉渣含WO3降到0.3%以下时放渣。随后转入精炼阶段，在此期内分批加入钨精矿、沥青焦混合料，用较高电压操作，在较高温度下脱除硅、锰等杂质。取样检验，确定成分合格后，开始取铁。过去用钢勺人工挖取铁块投入水池，60年代初吉林铁合金厂改用机械取铁装置，改善了劳动条件。取铁期内仍根据炉况，适当地加进钨精矿、沥青焦料。冶炼电耗约3000千瓦•时/吨，钨回收率约99%。

铝热法为了利用废硬质合金粉末钨钴分离提钴后的再生碳化钨，研制出了铝热法钨铁工艺，用再生碳化钨与铁为原料，以铝作还原剂，利用碳化钨中自身的碳和铝燃烧的热能，使原料中的钨和铁转化为钨铁，可节约大量的电能，并降低成本。同时由于原料碳化钨中的杂质远远低于钨精矿的杂质，产品质量均高于以钨精矿为原料的钨铁。钨的回收率也高于以钨精矿为原料的工艺。

钨价昂贵，在生产过程中必须重视提高回收率，不合格产品、渣铁要收集回炉，电炉应有高效率炉气除尘设施，回收含钨粉尘。

 

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概述

钨铁用电炉冶炼，由于熔点高，不能液态放出，所以采用结块法或取铁法生产。20世纪30年代前一般用小型（100～500千伏安）单相电弧炉进行结块法冶炼，后来改用三相电炉，并发展出取铁法。

分类

钨和铁为主要组成的铁合金。它还含有锰、硅、碳、磷、硫、铜、锡等杂质，是炼钢用的合金剂。根据含钨量不同，将钨铁分为：FeW75(含W70%～80%，C≤0.20%，P≤0.04%，S≤0.08%，Si≤0.5%，Mn≤0.25%)和FeW80(含W75.0%～85.0%，C≤0.20%，P≤O.04%，S≤0.08%，Si≤0.7%和Mn≤0.25%)两种。

物理状态

钨铁以块状交货，块度范围为10～130mm，小于10×10mm 碎块的量不应超过该批总重量的5%，允许个别块度在一个方向上的最大尺寸为150mm。钨铁块表面应光洁，断面及表面无显著非金属夹杂和锈斑。

 

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TIG焊，即非熔化极惰性气体钨极保护焊，它是钨电极焊接的一种方法，具有以下的优缺点：

优点
（1）氩气能有效地隔绝周围空气，它本身又不溶于金属，不和金属反应；钨极氩弧焊过程中电弧还有自动清除工件表面氧化膜的作用。因此，可成功地焊接易氧化，氮化、化学活泼性强的有色金属、不锈钢和各种合金。
（2）钨极电弧稳定即使在很小的焊接电流（<10A）下仍可稳定燃烧，特别适用于薄板，超薄板材料焊接。
（3）热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调节，可进行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面成形的理想方法。

缺点
（1）熔深浅，熔敷速度小，生产率较低。
（2）钨极承载电流的能力较差，过大的电流会引起钨极熔化和蒸发，其微粒有可能进入熔池，渣成污染（夹钨）。
（3）隋性气体（氩气、氦气）较贵，和其它电弧焊方法（如埋弧焊、手工电弧焊和CO2气体保护焊等）比较，生产成本较高。 钨极氩弧焊可用于几乎所有金属和合金的焊接，但由于其成本较高，通常多用于焊接铝、镁、钛、铜等有色金属，以及不锈钢、耐热钢等。对于低熔点和易蒸发的金属（如铅、锡、锌），焊接较困难。 钨极氩弧焊所焊接的板材厚度范围，从生产率考虑3mm以下为宜。对于某些黑色和有色金属的厚壁重要构件（如压力容器及管道），在根部熔透焊道接，全位置焊接和窄间隙接时，为了保证高的焊接质量，有时也采用钨极氩弧焊。

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在进行TIG焊时，由于使用的电流密度较小以及氩气的导热率也较小，所以电弧基本不受压缩，电弧的静特性是水平的，根据电弧静特性对电源外特性的要求，不论采用交流电源还是直流电源，都应该采用下降外特性的电源。由于TIG焊时，弧长的微小变化都会引起焊接电源发生很大的波动，所以，TIG焊时最理想的是采用垂直陡降外特性的电源（比如磁放大器式硅弧焊整流器），它可以消除由弧长变化引起的电流波动。TIG焊焊接铝、镁及其合金时一般都采用交流电源。

备注：

电源外特性：外特性是电源的固有特性，是关于负载变动的情况下，电源输出电压、电流关系函数特性。画在坐标轴内，有陡降特性、缓降特性、下降特性。下降特性，适合手工焊接，具有焊接电流受到电弧高低变化较小的特点。手工焊接不像机器那样可以保证电弧高低一致均匀。作为焊条手弧焊，只能采用这种电弧特性。下降特性分两种，一种是缓降特性。一种是陡降特性。常见的是缓降特性；陡降特性，更适合小电流焊接，小电流电弧极为稳定。

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TIG焊（Tungsten inert gas），即钨极氩弧焊，按操作方式可以将其分为三类，即手工焊、半自动焊和自动焊。

在进行手工钨极氩弧焊时，焊枪的运动和添加填充焊丝完全靠的是手工操作。手工钨极氩弧焊是一种可以保护焊丝、钨电极和焊接熔池不被氧化的气体保护电弧焊。
在进行半自动钨极氩弧焊时，焊枪的运动靠手工操作，但是填充焊丝则是由送丝机自动送进去的。
在进行自动钨极氩弧焊时，如工件固定电弧运动，则焊枪安装在焊接小车上，小车的行走和填充焊丝可以用冷丝或热丝的方式添加。热丝是指提高熔敷速度。在某些场合，例如，薄板焊接或打底焊道，有时候是不需要添加填充焊丝的。
上述三种焊接方法中，手工钨极氩弧焊应用最广泛，而半自动钨极氩氩弧焊则很少应用。


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本文主要讲的是TIG焊，即非熔化极惰性气体钨极保护焊的原理和优势。

非熔化极惰性气体钨极保护焊，即气体保护焊是利用外加气体作为保护介质的一种电弧焊方法，其优势是电弧和熔池可见性好，操作方便；没有熔渣或很少熔渣，无需焊后清渣。但在室外作业时需采取专门的防风措施。

根据焊接过程中电极是否熔化，气体保护焊可分为不熔化极（钨极）气体保护焊和熔化极气体保护焊。前者包括钨极惰性气体保护焊、等离子弧焊和原子氢焊。原子氢焊目前在生产中已很少应用。

钨极惰性气体保护焊英文简称TIG（Tungsten Inert Gas Welding）焊。它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种焊接方法。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而可获得优质的焊缝。保护气体可采用氩气、氦气或氩氦混合气体。在特殊应用场合，可添加小量的氢。用氩气作为保护气体的称钨极氩弧焊，用氦气的称钨极氦弧焊，由于氦气价格昂贵，在工业上钨极氩弧焊的应用要比氦弧焊广泛得多。

 

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Tungsten inert gas（缩写：TIG），即钨极惰性气体焊，一般也称作非熔化极气体保护焊或者称钨极氩弧焊，是用钨电极（钍钨、镧钨、铈钨、锆钨）作为不熔化电极的惰性气体保护电弧焊，是一种利用外加气体作为保护介质的电弧焊法，它的焊接质量较高但是焊接速度慢。该法中的钨棒电极只起导电作用而不会熔化，通电后钨极和工件间有电弧产生。在焊接过程中可选择填丝或不填丝。如需填丝，则焊丝应从钨极前方加入。Tungsten inert gas又可分为自动焊和手工焊，其中，手工钨极氩弧焊具有较广的应用。

Tungsten inert gas的优点：
（1）操作方便且电弧和熔池可见性好。
（2）没有熔渣或很少熔渣，焊后无需清渣。
（3）在室外作业时，需采取专门的防风措施。
（4）因为焊缝保护良好，所以，焊缝金属的纯度较高、性能较好。
（5）焊接时的加热较为集中，所以焊件的变形会比较小。
（6）电弧稳定性好，在小电流（<10A）时电弧也能稳定燃烧。并且，焊接过程很容易实现机械化和自动化。

TIG为今日各主要焊接方法中的一种，其特点为焊接品质佳，及具焊接薄板的能力，由于没有使用焊剂，故可减少夹渣机会，如此可提升焊道的品质，TIG已被需高品质焊接的航天工业所引用。

 

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