电子束冷床炉单次熔炼钛合金铸锭研究进展

电子束冷床炉单次熔炼钛合金技术是一种先进的钛合金铸锭低成本制备技术,引起了国际钛工业越来越多的关注。本文对电子束冷床炉单次熔炼钛合金技术从成分及组织控制、实际生产情况及电子束冷床炉单次熔炼直接轧制板材的性能评价等方面进行综合评述。     

等离子冷床熔炼钛合金

等离子弧冷床熔炼钛及其合金的应用在最近几年里已经达到了生产规模,炉子熔炼和铸造锭坯的能力高达5t.除了利用等离子枪代替电子束枪之外,等离子弧冷床熔炼和电子束冷床熔炼都是在惰性气体的大气压力下,而不是真空内进行的,往熔炼炉内供给的原料能够包括松散的海绵钛、压制出来的块状原料、回收的残料或者报废的锭坯     

钛合金冷床熔炼技术进展

钛合金铸锭中经常出现高密度夹杂和低密度夹杂等冶金缺陷，这种夹杂缺陷成为钛合金零部件的疲劳裂纹源，降低零部件的使用寿命，用于航空发动机，可能引起机毁人亡的重大灾难。常规的真空电弧三次熔炼不能去除原料中的高密度夹杂和低密度夹杂。为了生产优质高洁净航空发动机转动件用钛合金，在20世纪80年代末，国际上引入了冷床熔炼技术.本文主要讨论了钛合金中典型的冶金缺陷和冷床熔炼技术的原理、应用和发展。     

电子束冷床熔炼参数对熔池表面温度的影响

使用M9100图像高温仪精确测定了TC4合金电子束冷床熔炼时坩埚和冷床熔池表面的温度.结果表明,结果表明,熔炼工艺参数如熔化速度、熔炼功率、电子束扫描方式和扫描频率都会对熔池表面温度产生剧烈影响.     

多组元钛合金电子束冷床炉熔炼挥发规律研究

利用电子束冷床炉(EB炉)一次熔炼制备TC4、Ti6242、TA15钛合金铸锭,采用Langmuir定律对熔炼过程中Al、Sn、Zr、Mo等元素的挥发规律做了简要的数值分析,并与实际挥发规律进行了对比分析.结果表明:EB炉熔炼TC4、Ti6242、TA15钛合金过程中,Al元素在3种合金中的挥发率有所不同,挥发率由大到...     

电子束冷床熔炼TC4合金的热平衡分析

通过对TC4合金电子束冷床熔炼过程热平衡的计算和实验验证,为制定合理的熔炼工艺提供计算依据。计算结果表明,维持冷床液态熔池表面125℃过热和结晶坩埚内100℃过热的条件下,随着熔炼速度从60kg／h增加到150kg／h,冷床内所需热量稍微增加,熔炼原料的功率明显增加,而凝固坩埚内所需热量有所降低。在提高冷床内和坩埚内的过热度时,其所需的热量都增加。     

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。     

电子束冷床炉发展简况及熔炼工艺探讨

简述了电子束冷床炉（EBCHR）发展现状及工作原理,并对熔炼丁艺进行了探讨。     

日本东邦公司的1800kW电子束冷床炉

１９９７年４月日本东邦公司从日矿金属公司购进了一台输出功率为１８００ｋｗ的电子束冷床炉（ＥＢＣＨＭ炉）,改造后用于钛的批量化生产．１９９８年１０月用该炉进行试生产,１９９９年４月正式将其投入运行．１炉子概况 该ＥＢＣＨＭ炉是西德ＬＥＹＢＯＬＤＨＥＲＥＡＵＳ公司制造的,１９８８年日矿公司购进,用于超合金和钽、铌、钨等高熔点金属的二次熔炼,现经东邦公司的改造,用于钛及钛合金铸锭的生产．改造后的炉子基本性能参数见表１．１．１电子束枪 该炉总输出功率为１８０ｋＷ,６００ｋＷ的高压电源３根,装有６００ｋＷ的…     

TC16钛合金板材冷轧工艺及组织性能研究

进行了TC16钛合金板材多道次冷轧试制,利用光学显微镜、 扫描电镜和X射线衍射等手段研究了变形量对冷轧板材微观组织与力学性能的影响.结果表明:α+β两相TC16钛合金板材冷轧加工是可行的,其极限冷变形量达到79％,冷轧板材表面无裂纹.大幅度冷轧变形后,TC16钛合金组织为分布均匀的纤维状结构,且存在极少量未充分变形的α...     

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。     

On the Dissolution of Nitrided Titanium Defects During Vacuum Arc Remelting of Ti Alloys

The elimination of high interstitial defects (also known as hard-α inclusions) is of great importance to the titanium industry. This article presents a model capable of simulating the motion and dissolution of such defects during their residence in the pool of a vacuum arc remelted (VAR) ingot. To predict the complete history of that inclusion, the study couples a dissolution model of the defect and a Lagrangian particle-tracking model. This numerical tool is implemented in SOLAR (solidification during arc remelting), a computational fluid dynamics code developed at the Nancy School of Mines in the framework of an important research project conducted during the last 15 years, which aims to study and optimize the VAR process. The dissolution model numerically solves the nitrogen diffusion equation in a spherical inclusion and in thermal equilibrium with the surrounding fluid. The computational domain is divided into a central zone (α phase) and a surrounding layer (β phase), which appears because the diffusion of nitrogen into the liquid pool causes some solidification. The dissolution kinetics strongly depend on the liquid temperature and velocity of the inclusion. The model can compute the nitrogen profile in the defect at each moment as well as the thickness of the different layers; therefore, it can compute the overall size of the inclusion. The trajectory model consists of solving Newton’s law of motion. Because the inclusion size is large, the consequence of fluid-flow turbulence is to modify the local flow around the inclusion so that the drag is affected. Results presented and discussed in this article include a parametric study of the influence of the pool thermohydrodynamics, the relative inclusion–fluid density, and the initial diameter of the defect as it enters the melt pool. Finally, an example of the full history of an inclusion during triple VAR illustrates the possibility to remove such a defect effectively by dissolving it in the liquid phase.     

Ti3A1基合金研究

介绍了西北有色金属研究院(NIN)在“七五”、“八五”期间有关Ti3A1化合物基合金材料的研制情况，包括冶金制备、热加工、热处理、显微组织与力学性能等。并简要介绍了当前Ti3A1基合金国内外研究状况。     

电渣重熔大型冷轧辊用钢的工艺研究

电渣重熔（ESR）钢所生产的冷轧辊能显著改善冷轧辊质量,提高轧辊使用性能。通过对电渣重熔工艺的系统研究,在国产10 t大型电渣重熔炉上开发了以递减功率模型为核心的钢锭结晶质量控制、渣皮厚度控制和防止增氢等先进工艺技术。采用该技术的重熔电耗为1400 （kW·h）/t,所生产的产品质量稳定,各项性能指标达到比国家标准更为严格的企业内控标准,得到用户好评。     

大型冷轧辊的电渣重熔工艺研究

电渣重熔(ESR)钢能显著改善冷轧辊质量,提高轧辊使用性能。通过对电渣重熔工艺的系统研究,在国产10t大型电渣重熔炉上开发了以递减功率模型为核心的钢锭结晶质量控制,渣皮厚度控制和防止增氢等先进工艺技术。采用该技术的重熔电耗为1 400(kW·h)/t,所生产的产品质量稳定,各项性能指标达到比国家标准更为严格的企业内控标准,得到用户好评。     

用电子束焊接Ti3Al基金属间化合物

研究了电子束焊接工艺对Ti-23Al-17NbTi3Al基合金板材焊接质量的影响以及焊后热处理制度对焊件拉伸性能的影响.分析了热处理后熔合区成分及显微组织.结果表明,该合金具有良好的电子束焊接性能,焊接参数可在一定范围内调整,焊接速度对焊接质量的影响较大.发现未经焊后热处理熔合区的组织主要为β/B2相;在650℃拉伸时,断裂发生在熔合区,为沿晶断裂.经850℃×2 h焊后热处理,熔合区组织中有α2和O相析出,使合金获得了较好的综合力学性能.经750℃×2 h焊后热处理,热影响区转变为O相近等轴晶的粗大组织,致使合金的室温拉伸塑性下降.