基于Mile算法的大型TC4钛合金扁锭连铸模拟分析

电子束冷床炉熔炼是生产钛及钛合金铸锭的主要方法,利用该方法能够生产出高低密度夹杂少、组织成分均匀的高品质钛合金铸锭,而工艺参数是决定铸锭质量的主要因素。本研究利用铸造模拟专用软件PROCAST对电子束冷床炉熔炼大型TC4钛合金扁锭的连铸凝固过程进行数值模拟,研究了不同工艺条件下铸锭的温度场分布特征、初生枝晶半径、二次枝晶臂间距等,最终确定出本模拟工艺条件下,电子束冷床炉熔炼TC4钛合金扁锭的最佳工艺参数为熔炼速度250 kg/h,铸造速度20 mm/min,浇注温度1 700℃。     

2400KW电子束冷床炉熔炼纯钛生产实践及工艺控制

介绍了宝钛集团2400KW电子束冷床炉的基本结构,电子枪的工作原理以及生产钛及钛合金铸锭的生产实践和工艺控制,通过对设备的消化吸收和自主创新,目前该电子束冷床炉已经实现工业化生产,铸锭质量优良,生产工艺技术水平先进。     

3200kW电子束冷床炉熔炼纯钛电子枪工艺参数设置

电子束冷床炉熔炼是目前较先进的钛及钛合金熔炼技术,是生产大型优质钛锭的重要熔炼方式。本研究采用颗粒状海绵钛为原料,以垂直进料的方式熔炼大型纯钛扁锭,对电子束冷床炉熔炼区、精炼区、结晶器的4支电子枪工艺参数的设置进行了分析并制定了电子枪工艺参数。通过为期1个月的纯钛扁锭熔炼试验验证,结果表明,制定的工艺参数能够稳定生产纯钛铸锭,且熔炼速度可稳定在1 500 kg/h,挥发损失控制在3%以内,铸锭表面质量良好,化学成分均匀,成品率提高,有效降低了熔炼成本。     

Ti-6Al-4V合金锭的电子束冷床炉熔炼

1998年 ,东邦钛公司在日立工厂安装了 2 0 0 0kW电子束冷床炉 (EBCHM ) ,这是日本国内首台专用于钛熔炼的电子束冷床炉 ,已经开始熔炼纯钛 ,以生产薄板、厚板、棒材等 ,原料主要用海绵钛、车屑及各种钛残料的混合料 ,铸型为 6 75mm×1370mm ,70 0mm× 10 0 0mm 2种四角型水冷铜坩埚 ,铸锭重量分别为 10t和 8 5t。EBCHM炉由于Al等元素与钛的蒸气压差异大 ,因此 ,成分控制困难 ,过去没有用于钛合金的熔炼。但EBCHM炉能充分利用残料 ,有效防止高密度夹杂 ,凝固偏析小 ,铸锭质量好 ,为此 ,东邦钛公司从2 0 0 1年开始着手开发用于钛合金的…     

电子束冷床炉熔炼Ti-6Al-4V合金过程中流动、传热和挥发计算

电子束冷床炉熔炼技术是生产航空发动机关键旋转部件用钛合金及钛屑回收利用的一项很有前景的技术。本文研究了Ti-6Al-4V合金在电子束冷床炉熔炼过程中冷床部分熔体的传热、流动和凝固过程。结果表明,冷床部分的熔体被限制在一个非常浅的深度,实验测量约为15mm,熔体速度大约是几厘米每秒。熔体温度随着熔炼功率增加而升高,随着熔炼速率增加而降低。熔池深度随着熔炼功率升高而增加,而熔炼速率对熔池形貌的影响不明显。模拟了不同密度、不同尺寸夹杂物的运动轨迹。结果表明夹杂密度对轨迹影响较大。建立了元素挥发的数学模型,并研究了熔炼工艺参数对铸锭成分的影响。结果表明熔炼温度、熔炼速率和原料配比对铸锭成分均有较大影响。采用工业用电子束冷床炉生产了圆锭,测量了冷床凝壳的形貌并检测了铸锭成分。计算结果与实验结果吻合较好。     

Ti6242钛合金电子束冷床熔炼(EB)技术

利用3 150 kW型电子束冷床熔炼(EB)炉制备Ti6242钛合金大规格扁锭,采用Langmuir定律建立了Ti6242钛合金EB熔炼过程熔体中各元素饱和蒸气压及挥发规律的数学模型,分析了熔炼工艺参数与铸锭化学成分均匀性之间的关系。结果表明:Ti6242钛合金EB炉熔炼过程中Al、Sn元素挥发严重,实际挥发率分别为12.27%和7.86%,与挥发模型吻合度较高(理论挥发率分别为11.68%和9.825%)。3 150 kW型电子束冷床熔炼(EB)炉的最佳熔炼速度为1.28×10~(-4) m/s(即700 kg/h),在此工艺下铸锭化学成分均匀性良好,完全符合国标GB/T 3620.1—2007的要求。Ti6242钛合金EB铸锭的低倍组织为等轴晶组织,明显不同于VAR铸锭。利用EB炉一次熔炼制备的Ti6242钛合金扁锭可用于直接轧制成形Ti6242钛合金板材,圆锭可用于制备高品质、大规格棒材,实现钛合金的低成本、短流程制备。     

电子束冷床炉单次熔炼TA10合金热连轧板坯

针对目前VAR法制备TA10合金铸锭后续加工卷板存在的不足,初步分析电子束冷床炉熔炼过程中的组元挥发机理,研究TA10合金在电子束冷床炉上的单次熔炼工艺。结果表明,经电子束冷床炉单次熔炼的TA10合金热连轧板坯化学成分均匀,铸锭宏观组织均匀,满足卷板的后续加工要求。     

钛合金电子束冷床熔炼研究进展

为了提高钛合金的冶金质量和回收钛合金废料,电子束冷床熔炼技术作为代替真空自耗电弧熔炼的先进熔炼技术,在钛工业中的应用越来越广泛。本文综述了电子束冷床熔炼技术的工作原理及特点,和钛合金冷床熔炼过程中去除硬α相夹杂和控制Al元素挥发的研究进展,最后介绍了我国电子束冷床熔炼技术现状。     

熔炼方式对TC17钛合金铸锭化学成分及棒材组织均匀性的影响研究

对比分析一次电子束冷床炉熔炼(EBCHM)加一次真空自耗电弧炉熔炼(VAR)和三次真空自耗电弧炉熔炼生产的φ820 mm TC17钛合金铸锭的化学成分均匀性,以及由这两种铸锭经相同工艺锻造得到的棒材的组织均匀性。结果表明,通过原材料控制和工艺参数设计,两种熔炼方式均可生产出化学成分均匀、杂质含量可控的大规格TC17钛合金铸锭,且EBCHM+VAR工艺在残钛回收方面具有优势;两种工艺得到的铸锭,经相同的锻造工艺可获得组织均匀的棒材,为航空转动件提供材料支撑。     

冷床炉熔炼技术

冷床炉熔炼是先进熔炼技术,它是生产钛、超合金和难熔金属优质铸锭的重要手段.本文对冷床炉熔炼技术的发展背景、冷床炉的结构和工作原理、冷床炉熔炼的特点与优势、冷床炉熔炼的关键问题以及冷床炉的应用进行了综合评述.     

Ti64合金的电子束冷床熔炼研究(英文)

电子束冷床熔炼工艺作为一种新熔炼技术,可应用于生产航空发动机转动件用优质钛合金和回收残钛.利用500 kW电子束冷床熔炼设备,研究了熔炼速度与Ti64合金铸锭化学成分和TiN夹杂溶解速度的关系.熔炼速度分别为70,100,140 kg/h时,Al挥发损失分别为22%、16%、12%.经超声探伤,在熔炼电极中加入的TiN夹杂能够全部消除.所熔炼的铸锭外部是均匀的柱状晶粒,心部是细小的晶粒.     

EB炉熔铸Ti-Al基合金铸锭的成分偏析控制

在EB炉的熔炼过程中存在Ti-Al基合金锭成分控制不足而引发的冶金缺陷,降低钛材品质。经验表明,为确保EB炉熔炼钛合金铸锭符合成分设计标准,需以实际冷床及结晶器为对象建立数值模型,计算EB炉熔铸过程中的各元素挥发损耗,设计Al等合金元素的补充制度,平衡挥发引起的浓度梯度,抑制铸锭宏观偏析。针对国内外EB炉熔铸Ti-Al基合金铸锭的成分宏观偏析控制机制的研究现状进行了评述,为国内钛产业链上游生产中的核心问题提供借鉴。     

熔炼方式对Ti6242S钛合金棒材组织性能的影响

利用1350kW型国产化的电子束冷床熔炼(EB)炉及真空自耗熔炼炉制备Ti6242S钛合金铸锭,并对制备的φ200mm棒材的微观组织及力学性能进行了对比分析.经EB一次熔炼铸锭的凝固组织均匀、细小,EB熔炼的特性造就了最终棒材力学性能的稳定性.(EB+VAR)棒材的微观组织及力学性能均优于EB棒材,这与VAR重熔的成分...     

电子束冷床炉熔炼TC18钛合金过程中元素挥发研究

采用BMO-25型电子束冷床炉(EB炉)熔炼TC18钛合金铸锭，利用Langmuir定律建立了熔炼过程中各组元饱和蒸气压及挥发规律的数学模型，并根据实测挥发率对TC18钛合金各组元的活度系数进行验证性分析。结果表明：通过数学模型获得的活度系数及挥发率能够较好地匹配实际熔炼过程，理论挥发率与实测挥发率吻合度较高。EB炉熔炼TC18钛合金过程中，Al、Cr元素挥发明显，实测挥发率分别为12.06%～18.27%和30.77%～37.16%。将Al、Mo、Cr补加率分别设为15.6%、4.25%、30%,并通过控制熔炼电流使熔炼速度稳定在178 kg/h左右，由此所获得的TC18钛合金铸锭化学成分均匀性良好，符合GB/T 3620.1—2016要求。     

冷炉床熔炼

使用电子枪的冷床炉的工业熔炼始于70年代美国Viking公司，这是以切肩的再循环为目的建造的熔炼炉．真正的技术开发则是1983年阿克塞尔·约使逊公司（THT公司的前身）在美国宾夕法尼亚州摩根城的1号机组．在80年代后期为给飞机生产提供高等级钛合金，由怀曼·戈登公司和泰勒丹·奥尔瓦克公司开始分别建造了等离子熔炼炉．这些冷床炉熔炼（CHM）法的产量，在1983年～1996年间，THT公司的电子束护累积熔炼60000t，其中纯钛板键45000t，Allvac公司的等离子炉已达5000t．目前在建的冷床炉年产能力达到24900t，多为电子束熔炼，等离子炉仅为…     

TC4钛合金电子束冷床熔炼过程中Al元素挥发损失的数学模型

通过对TC4钛合金电子束冷床熔炼过程的热平衡进行计算,确定了熔炼速度与电子束功率之间的关系.建立了数学模型来描述电子束冷床熔炼过程中Al元素的挥发动力学,并利用该模型计算了不同熔炼工艺参数(熔炼速度、初始原料中Al含量)下铸锭中最终Al含量.此外,通过试验来验证该模型,结果表明,该数学模型合理可靠,预测的结果准确可信.     

电子束冷床炉熔炼Ti-6Al-4V合金过程中流动、传热和挥发计算（英文）

研究了Ti-6Al-4V合金在电子束冷床炉熔炼(EBCHM)过程中冷床部分熔体的传热、流动和凝固过程。结果表明,冷床部分的熔体被限制在一个非常浅的深度,实验测量约为15 mm,熔体速度大约是每秒几厘米。熔体温度随着熔炼功率增加而升高,随着熔炼速率增加而降低。熔池深度随着熔炼功率升高而增加,而熔炼速率对熔池形貌的影响不明显。模拟了不同密度、不同尺寸夹杂物的运动轨迹。结果表明,夹杂密度对轨迹影响较大。同时建立了元素挥发的数学模型,并研究了熔炼工艺参数对铸锭成分的影响。结果表明,熔炼温度、熔炼速率和原料配比对铸锭成分均有较大影响。采用工业用电子束冷床炉生产了圆锭,测量了冷床凝壳的形貌并检测了铸锭成分。计算结果与实验结果吻合较好。     

电子束冷床熔炼工艺参数对TC4钛合金Al元素挥发的影响

研究不同熔炼工艺参数对电子束冷床熔炼TC4钛合金过程中Al元素挥发的影响规律.结果表明:原料为真空自耗电弧(VAR)一次锭时,二次铸锭经电子束冷床熔炼获得;在轴向上,从铸锭的顶部至底部,Al元素的含量呈下降的趋势,并且随着熔炼速度的降低,其下降趋势更为明显;在径向上,铸锭的元素分布均匀.熔速为100 kg/h时,铸锭成分控制效果最佳,最接近TC4合金的名义成分.初始原料为电极块(添加单质Al)时,Al元素在原料熔化阶段发生较严重的挥发,且挥发量随着原料中单质Al含量的增加而增加.研究凝壳发现,从原料熔化侧至钛液流出侧,凝壳中Al元素的含量逐渐减少.     

电子束冷床熔炼Ti-Al-V合金过程中Al元素的挥发损失

采用电子束冷床熔炼Ti-Al-V合金扁锭,对扁锭化学成分和熔炼工艺进行对比分析。结果表明,熔炼速度显著影响铸锭长度方向成分的稳定性,铸锭长度方向Al含量随熔炼速度的增加而升高,反之亦然;电子束冷床熔炼铸锭横向截面成分较均匀,未出现Al元素的偏析现象。通过对电子束冷床熔炼3个阶段熔体流动特征分析表明,冷床和结晶器内熔体界面层的质量传递不再服从Machlin模型,提出了原料熔化、冷床熔炼、结晶器凝固3个阶段Al元素挥发通量的计算方法,理论计算结果与实验结果基本吻合。     

Ti-Al-V合金电子束冷床熔炼过程中Al元素的挥发损失研究

本文采用电子束冷床熔炼Ti-Al-V合金扁锭,对扁锭化学成分和熔炼工艺进行对比分析,结果表明,熔炼速度显著影响铸锭长度方向成分的稳定性,铸锭长度方向Al含量随熔炼速度的增加而升高,反之亦然；电子束冷床熔炼铸锭横向截面成分较均匀,未出现Al元素的偏析现象。通过对电子束冷床熔炼三个阶段熔体流动特征分析表明,冷床和结晶器内熔体界面层的质量传递不在服从Machlin模型,提出了原料熔化、冷床熔炼、结晶器凝固三个阶段Al元素挥发通量的计算方法,理论计算结果与试验结果基本吻合。