TC1铸锭中Mn元素的控制

针对TC1铸锭在真空自耗熔炼过程中Mn元素不易控制的难点进行分析。由于Mn的蒸汽压高,Mn元素挥发损失严重,造成铸锭中Mn的成分不均匀。本文通过向炉内充氩来控制Mn元素的挥发,当充氩压强为9000～12000Pa时,能有效抑制Mn元素的挥发损失并使铸锭成分均匀。     

VAR熔炼TC2钛合金

由于Al、Mn元素在钛合金中的饱和蒸汽压远大于基体元素,因此,TC2钛合金在熔炼中主组元的挥发损失较大,尤其是Mn元素,不利于铸锭化学成分均匀性控制。本文基于活度系数计算模型和控制传质系数计算模型,从热力学角度分析了钛合金熔体中Al、Mn元素的挥发趋势,分析了TC2钛合金中各元素的分布特点,结合生产实际,通过合理控制原材料,选择合适的合金添加剂及熔炼参数等,采用真空自耗电弧炉惰性气体保护熔炼出直径为720mm的TC2钛合金铸锭,结果表明:所熔炼的铸锭径向、轴向化学成分均匀,生产的铸锭经后续加工,所得到的产品均满足标准要求,未出现宏观偏析。     

真空自耗炉用大型铜结晶器试制成功

真空自耗炉用大型铜结晶器试制成功真空自耗炉要实现铸锭生产，离不开铜结晶器（俗称铜坩埚），是不可缺少的关键部件，也是一易损耗件。真空自耗炉进行熔炼的过程，是在结晶器中完成。因此，结晶器的工况条件十分恶劣，内有真空负压，电极自熔时产生高温及热辐射。外受冷...     

钛合金电弧炉床熔炼技术

俄罗斯上萨尔达冶金生产联合公司B.B.捷玖欣、Π .C.阿利特曼、 B.B.萨维利耶夫与全俄轻合金研究院 M.И.穆萨托夫等著名钛熔炼专家评价了采用电弧炉床熔炼(凝壳 -自耗电极熔炼 ) +真空自耗电弧重熔方法和传统真空自耗电弧重熔方法制取无缺陷铸锭的可行性。制取铸锭采用两种方法 :凝壳 -自耗电极熔炼 +真空自耗电弧重熔方法 ;二次真空自耗电弧重熔和三次真空自耗电弧重熔方法。然后由铸锭制得直径 30 mm棒材 ,根据棒材质量评价熔炼方法的效率。研究是在直径790 mm的 Ti- 6 Al- 4V合金铸锭上进行的。在每个铸锭的原始炉料中 ,添加氮含量…     

熔炼工艺对TC10铸锭中Cu含量的影响

在真空自耗熔炼TC10铸锭时,Cu的化学成分均匀性很难控制,易产生偏析缺陷,影响铸锭的冶金质量和材料性能。针对真空自耗熔炼过程中Cu元素易偏析,不易控制的技术难点,研究了经二次VAR熔炼的Ф480mm及Ф560mm锭型中Cu的横向及纵向成分分布,对Cu元素的偏析规律及熔炼工艺对其分布的影响进行了进一步的探索。结果表明,选用不同的原料、锭型及熔炼电流,对Cu含量在铸锭横向、纵向分布均匀性有影响。     

熔炼工艺对Ti-662合金化学成分均匀性的影响

以小颗粒海绵钛和不同种类中间合金为原料,对比分析合金元素添加方式和熔炼工艺参数对Ti-662合金铸锭化学成分均匀性的影响。结果表明：自耗电极中各元素的原始分布均匀性对铸锭化学成分均匀性有较大影响,采用多元中间合金的添加方式能够获得比纯金属及二元中间合金添加方式更均匀的化学成分;增加真空自耗电弧熔炼次数有利于铸锭头部和尾部合金元素的均匀分布;通过3次真空自耗电弧熔炼及充氩熔炼,采用纯金属Cu及二元中间合金添加方式能够生产出化学成分均匀性较好的Ti-662合金铸锭,能够满足工业化生产需求。     

电子束冷床炉熔炼制备高纯金属钒铸锭

电子束冷床炉熔炼是一种新兴的金属精炼方法。利用电子束冷床炉的高温真空精炼特性,以钒成分为82%钒铝合金为原料,制备了纯度在99.7%以上的金属钒铸锭。详细论述了电子束冷床炉在熔炼钒铝合金时各杂质元素的去除机理行为,认为熔炼时较大的电子束照射功率对一次铸锭中铝的挥发去除有较好效果,但这种熔炼工艺却会影响到铸锭的最终氧含量。分析认为,两次小功率熔炼是符合设备特点的制备高纯金属钒铸锭的最佳熔炼工艺。     

钛及钛合金真空自耗熔炼过程中关键参数控制分析

真空自耗熔炼是钛及钛合金铸锭生产的重要方法.真空自耗熔炼炉炉内真空度及漏气率、熔炼电压、熔炼电流、坩埚出水口温度及流速等是保障熔炼过程平稳进行和提升铸锭质量的关键参数.作者依据多年从事钛及钛合金熔炼的经验分析了熔炼工艺对熔炼电压和熔炼电流的控制要求,并在此基础上阐述以实现“平静熔炼”为目标的熔炼控制技术,供从事钛及钛合...     

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。     

钛合金VAR熔炼过程中Al元素烧损差异分析

掌握钛合金熔炼过程中Al元素的烧损差异,有助于控制合金中Al元素含量。通过对TC4、TC18、TC19钛合金铸锭真空自耗电弧(VAR)熔炼过程分析,并根据熔炼过程中热力学及动力学原理推算,分析得出合金组元及含量会影响钛合金液相中Al元素的活度,从而影响Al(l)=Al(g)反应的进行,最终导致Al元素的烧损差异。通过对钛合金铸锭充氩熔炼与真空熔炼过程的分析,得出气相分压不同是造成不同熔炼环境中Al元素烧损差异的首要原因,并根据熔炼过程中热力学及动力学原理进行了验证。     

大规格纯钛铸锭脱氧现象及对策

利用真空自耗电弧炉进行了大规格纯钛铸锭的工业生产,研究并分析Ф1040 mm大规格高氧含量纯钛铸锭的底部脱氧现象和氧元素均匀性的问题。纯钛铸锭底部脱氧的原因是海绵钛中的Mg与添加剂TiO₂在一次铸锭熔炼时反应引起的。采用真空自耗电弧炉对梯度加氧自耗电极进行两次熔炼,结果表明:通过梯度加氧的方式可以有效解决纯钛铸锭脱氧的问题,并显著改善纯钛铸锭氧元素成分均匀性,使生产出的Ф1040 mm高氧含量纯钛铸锭头部、尾部氧含量的偏差控制在0.011%范围内。     

316L超低碳奥氏体不锈钢超细丝原料生产实践

采用1 t 3相有衬电渣炉-底吹氩精炼-铸φ90 mm棒-100 kg电渣重熔工艺流程成功地生产出满足生产φ0.018 mm超细丝洁净度要求的316L不锈钢原料（/%:≤0.03C、≤1.0Si、≤2.0Mn、≤0.035P、≤0.030S、16～18 Cr、12～15Ni、2～3Mo）。通过渣料为（/%）25CaF₂-25Al₂O₃-50CaO,3根纯铁自耗电极的熔炼过程逐步加铬铁、镍板和硅铁,获得要求的成分,并用AlSiMn合金和SiCa粉脱氧,底吹氩气搅拌,直接浇铸成φ90 mm铸棒,再经φ160mm电渣重熔炉精炼成100 kg锭。结果表明,电渣锭中总氧含量为（15～20）×10^-6,平均夹杂物含量为16.2个/mm²,95%夹杂物尺寸小于5μm,没有发现大于10μm的夹杂物,可满足生产超细不锈钢丝的要求。     

USS122G钢锭真空电弧重熔工艺的数值模拟

 超高强度不锈钢以其超高强度和良好的韧性以及优异的耐腐蚀性能而广泛地应用在航空、航天等领域。真空自耗重熔(VAR)作为生产超高强度不锈钢铸锭的主要生产技术,具有去除钢中有害杂质、改善钢中元素偏析的功能。为了研究新型Cr-Co-Ni-Mo合金体系超高强度不锈钢USS122G的真空电弧重熔过程,通过工艺仿真优化软件(Melf-Flow-VAR),对VAR过程的宏观传热、传质和流动现象进行模拟,建立USS122G合金VAR过程的二维轴对称数学模型,预测了不同冷却速度下的温度场和熔池形貌,并着重分析了特定熔速下的温度场、流场的演变,有无氦气冷却的元素宏观偏析情况,最后以模拟工艺制备了USS122G合金660 mm铸锭进行验证。结果表明,熔速增加,熔池深度加深,熔池形貌由低熔速扁平状圆弧状高熔速深“U”变化,熔炼速率为4.5 kg/min的熔池形貌具有较窄的糊状区,在此熔速下,熔池形貌呈现圆弧状,且真空自耗炉的输入功率较低,流场模拟结果显示流体的流动方向沿边部向下,中部向上,在铸锭右侧呈现顺时针运动规律;模拟熔池在达到稳态后深度为132 mm,此时模拟熔池深度与实测结果基本一致;在熔炼过程中Cr和C元素均发生正向偏析,采用氦气冷却的铸锭中元素偏析程度较小,在距钢锭1/2R处到边部Cr和C元素分布规律与模拟结果吻合较好。本项研究成果为钢的工业化稳定生产提供了可靠的数据支撑。     

21世纪电渣冶金的新进展

电渣技术经过46年的发展，已形成“电渣冶金”新学科，包括电渣重熔(ESR)、电渣熔铸(ESC)、电渣转注、电渣浇注、电渣离心浇铸、电渣热封顶、电渣焊接和电渣复合等。目前世界电渣钢年生产能力120万t，用于生产低合金高强度钢、轴承钢、工模具钢、不锈耐热钢和高温合金。最大电渣锭重200t，正在设计建造360t电渣重熔炉。高压电渣重熔(PESR)和真空电渣重熔(VacESR)使重熔金属质量达到高纯水平。电渣热封顶生产的大型电渣锭成本是普通电渣锭生产成本的1／4，具有技术和经济上的潜在优势。述评了优质大型电渣锭制备，真空电渣重熔、高压电渣重熔，快速电渣重熔技术的进展和电渣重熔炉型的发展趋势。     

超纯奥氏体不锈钢005Cr25Ni20冶炼工艺研究

005Cr25Ni20钢(%:24～26Cr、19～22Ni)要求C、P、S、Si等杂质元素含量低-(%):≤0.010C、≤0.010S、≤0.010P、≤0.15Si,因此采用3 t真空感应炉+真空自耗重熔炉冶炼工艺。通过采用优质纯铁(%:0.009C、0.035Si、0.001 2S、0.004 5P)、高纯铬铁(%:0.010～0.021C、0.11～0.13Si、0.002 5～0.005 0S、0.001 5～0.005 0P)和Ni板(Ni≥99%),真空感应炉熔炼时加A1、金属Ca、Ni-Mg脱氧,全程计算机控制真空自耗重熔速度,该钢成品化学成分为(%):0.005～0.007C、0.33～0.34Mn、0.03～0.04Si、0.001～0.002S、0.004～0.005P、24.34～24.62Cr、21.20～21.25Ni,达到技术要求,钢中氧含量为(12～22)×10^-6,低于电渣重熔钢的氧含量-(30～80)×10^-6。     

真空自耗冶炼过程数值仿真研究进展

借助计算机仿真技术研究真空自耗冶炼过程已成为一种新的发展趋势,此方法不仅有助于探明各工艺参数对真空自耗冶炼过程的影响与作用机理,还可对其冶炼过程的稳定性与铸锭的冶金质量进行有效预测。对此,简要介绍了国内外近30年来真空自耗冶炼过程数值模拟的发展历程与取得的科研成果。同时,以真空自耗冶炼过程模拟、宏观尺度模拟、微观尺度模拟为切入点,详细综述了国内外关于真空自耗冶炼模型、金属熔池模型及微观组织模型的研究进展与应用现状。最后,对国内进一步推动真空自耗冶炼过程数值模拟的开发与应用提出了新的发展方向。     

VIM-ESR-VAR三联冶炼工艺对9Cr18Mo轴承钢洁净度的影响

试验9Cr18Mo轴承钢(/%:0.98C,0.21Si,0.32Mn,0.005P,＜0.001S,16.95Cr,0.51Mo)经500 kg真空感应炉(VIM)-电渣重熔(ESR)-真空自耗重熔(VAR)三联工艺冶炼,锻造开坯并轧成Φ30 mm棒材。试验和分析了9Cr18Mo钢中的气体、有害元素的含量和非金属夹杂物。结果表明,三联工艺是提高轴承钢洁净度的有效方法,试验9Cr18Mo钢中氧含量0.0008%,氮含量0.0038%,硫含量＜0.001%,通过控制原材料的Ti和五害元素含量,成品材中Ti＜0.002%,Sn,As和Sb分别＜0.002%,Pb和Bi分别＜0.000 1%;三联工艺钢中非金属夹杂物数量少,90%以上的夹杂物尺寸小于3μm,达到了很高的洁净度水平。     

17-7PH沉淀硬化不锈钢电渣重熔过程洁净度的变化

采用35 t电弧炉-AOD脱碳-LF精炼-模铸工艺制备了17-7PH沉淀硬化不锈钢自耗电极,并通过气体保护电渣炉重熔得到了2 t重的电渣锭。利用ASPEX扫描电镜分析了电渣重熔前后17-7PH钢中夹杂物数量、尺寸、成分的变化规律,并采用SEM-EDS进一步观察夹杂物的形貌及组成。研究结果发现,电渣重熔后,O含量由6.6×10^-6降至5.7×10^-6,N含量由200×10^-6降至180×10^-6。重熔前后夹杂物的类型没有变化,重熔后总的夹杂物数量大幅减少,特别是大颗粒夹杂物的数量明显减少、尺寸减小。电渣锭中总的夹杂物以AlN夹杂物为主,其尺寸较大、数量最多。为了提高17-7PH钢电渣锭的洁净度,应尽可能减少自耗电极中的N含量,以减少电渣重熔过程AlN夹杂物的生成量。     

新型易切削不锈钢TBPS中MnS夹杂相对热塑性的试验研究

试验易切削不锈钢TBPS（/%:0.02C,0.75Si,1.50Mn,0.008 P,0.21S,19.70Cr,1.10Mo,0.11Pb,0.008Te）由真空感应炉+电渣重熔（Φ350 mm,500kg锭）冶炼,用Gleeble 3800热模拟机试验研究900~1200℃、变形量10%~70%时电渣锭中MnS夹杂的相对热塑性。结果表明,在900~1100℃时,随着变形量的增加,MnS夹杂的相对变形指数γ变小;在1200℃,变形量对MnS央杂相对变形指数γ影响较小;且随着变形温度升高,MnS夹杂的相对变形指数γ减小,特别在1200℃,相对变形指数γ显著减小;为降低MnS延展变形以获得较好的易切削性能,TBPS宜采用高的温度和大的道次变形量进行热变形。     

含锰钢RH真空过程锰的迁移行为

Ruhrstahl Heraeus（RH）精炼炉是重要的二次精炼装备,但在真空处理过程中会遇到钢液易挥发合金元素的损失量大的问题,且造成钢液真空喷溅的结瘤及对后续钢液的二次氧化。针对含锰钢RH真空处理过程锰的气化导致的元素损失及真空喷溅等问题,跟踪和研究了120 t RH不同真空处理模式下钢液中Mn元素的变化规律及迁移行为。分析了锰元素损失与其挥发和真空喷溅的关系,并在RH真空室内壁不同位置结瘤物的解剖实验中得到验证。研究表明,钢液中Mn元素在RH真空过程中存在着明显损失,真空前期损失量最大;RH真空室内壁结瘤物中锰氧化物的质量分数整体占比高达14%～70%;热力学计算结果显示:温度、钢中Mn的含量以及真空度对Mn的挥发行为均有着很大的影响,是真空过程锰迁移的关键影响因素。通过改进真空压降模式,采用步进式抽真空,元素锰的损失由原先的2×10?4降低至1×10?4,结果对现场生产具有很强的指导意义,通过改进真空压降模式可以有效的抑制钢液的喷溅和挥发,进而减少合金元素锰的损失。