EB炉冷床内钛液流动、传热和挥发行为研究

基于国内某企业3200 kW的双流C型电子束冷床炉（EB炉），建立了钛液流动–传热–凝固–挥发的多场耦合数学模型，理论分析了不同熔炼工艺下初炼和精炼冷床内钛液的冶金行为。结果表明：稳定熔炼过程中，热辐射为热量散失的主要途径，占总散失热量的77.63%，热传导散失的热量占比为22.36%，钛挥发导致的热量损失忽略不计；钛液挥发主要发生于初炼冷床内；相同熔炼功率下，增加熔炼速率可降低初炼冷床内钛液的过热度和挥发速率，当熔炼速率由1000 kg/h增加至2000 kg/h时，钛液的过热度由210 K降低至8 K，最大挥发速率由0.0022 kg/s降低至0.0004 kg/s。     

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.     

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℃。     

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。     

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     

真空感应熔炼含铝钢的脱氧规律

 通过热力学分析研究了用氧化钙坩埚熔炼含铝钢时熔炼温度、真空度和钢液铝含量与氧化钙分解向钢液增氧的关系。在25 kg真空感应炉中分别用电熔镁砂和氧化钙砂捣打坩埚熔炼含铝钢，在10~50 Pa真空度下，镁砂坩埚表现出强烈的供氧倾向，全氧含量随着钢中铝烧损量的增加而增加；而氧化钙坩埚不向钢液供氧。随着钢液中Al2O3夹杂被氧化钙坩埚吸收同化，全氧的质量分数逐渐下降至3×10-6。     

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。     

凝壳熔炼5t钛锭

在最近几年里,为了限制杂质造成的缺陷和提高残料利用程度,人们开发成功了熔铸钛合金锭坯的各种方法,其主要手段是采用间接的热源,它可以替代冷模真空电弧自耗电极熔炼.在这些方法中,发展最好的是冷床电子束熔炼、冷床等离子弧熔炼和冷模等离子弧熔炼等.全俄轻合金研究所的M.И穆萨托夫及其同事认为,冷模等离子弧熔     

电子束（EB）冷床炉垂直进料系统电子枪扫描花样及延迟时间的确定

冷床炉熔炼是目前较先进的钛及钛合金熔炼技术,是生产钛及钛合金等难熔金属优质铸锭的重要手段。本文研究了3种不同原料配比的纯钛铸锭在电子束冷床炉熔炼区的2支电子枪的扫描花样和延迟时间。结果表明,本实验制定的熔炼区1#、2#电子枪的扫描花样及延迟时间,经8炉纯钛铸锭熔炼验证,完全能够满足实际生产需要,熔炼速度可达800kg／h,挥发在3．0％以下,铸锭化学成分均匀。     

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...     

Aluminum volatilization and inclusion removal in the electron beam cold hearth melting of Ti alloys

The electron beam cold hearth melting (EBCHM) process has emerged as either an alternative or a complement to vacuum arc remelting, since it is capable of enhancing the elimination of hard-alpha inclusions by dissolution or sedimentation. The present article describes the use of a mathematical model to simulate the electron beam melting of titanium in a cold hearth. The mathematical model is based on the numerical solution of the coupled momentum, solute, and heat transport equations in a transient regime for a three dimension geometry. The model calculates the velocity, turbulence intensity, temperature, and alloy composition in the liquid and the solid phases. The calculation provides the overall heat balance and the volatilization of metallic elements such as aluminum. A postprocessor numerical tool simulates also the behavior of a hard-alpha inclusion during melting (trajectory and kinetics of dissolution). In order to demonstrate the usefulness of this model, the authors examine the influence of the casting rate and of the beam scanning frequency on the volatilization of aluminum and on the capacity of the process to remove hard-alpha defects.     

等离子熔炼炉及其应用

本文根据文献资料，介绍等离子熔炼炉的基本结构特点、类型和应用，并介绍用于高纯钛合金熔炼的等离子冷床熔炼炉以及美国Lectrotherm公司发明的一种等离子炬与直接电弧电极相结合的冷床熔炼技术。     

Analysis of multicomponent evaporation in electron beam melting and refining of titanium alloys

Experimental evidence and a mathematical model are presented to evaluate the effect of beam-scan frequency on composition change in electron-beam melting of titanium alloys. Experiments characterized the evaporation rate of commercially pure (CP) titanium and vapor composition over titanium alloy with up to 6 wt pct aluminum and 4.5 wt pct vanadium, as a function of beam power, scan frequency, and background pressure. These data and thermal mapping of the hearth melt surface are used to estimate activity coefficients of aluminum and vanadium in the hearth. The model describes transient heat transfer in the surface of the melt and provides a means of estimating enhancement of pure titanium evaporation and change in final aluminum composition due to local heating at moderate beam-scan frequencies.     

3D打印钛合金薄壁构件的研究进展

钛合金薄壁构件具有质量轻、结构紧凑等优势,然而因其轴向尺寸大、壁厚薄和形状复杂等几何特征,传统成形技术在成形薄壁构件时流程长、工艺复杂,严重限制了钛合金薄壁构件的应用。金属粉床3D打印技术可快速成形复杂异形零部件。为此,对电子束选区熔化技术(SEBM)和激光选区熔化技术(SLM)的成形能力和成形钛合金薄壁构件的微观组织、力学性能和表面粗糙度进行综述,并分析3D打印高性能精密复杂整体钛合金薄壁构件的发展趋势,为轻量化钛合金薄壁构件在高端装备上的应用提供参考。     

高炉护炉用钛矿的还原和软熔性能

摘要：为探究高炉护炉用钛矿的还原软熔性能，利用高温激光共焦显微镜对预还原钛矿的熔化过程进行观察，并对不同钛矿的还原和软熔性能进行了对比分析。结果表明，3种护炉用钛矿的微观结构和物相组成的差异造成了其还原性能和软熔性能的差别。低钛型钛矿相比高钛型钛矿有更好的还原性和软熔性能。综合考虑3种高炉护炉料的还原性和软熔性能，认为使用球团矿P-B护炉对高炉的稳定最为有利。     

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,挥发率由大到小顺序为TC4>Ti6242>TA15;Al元素是TC4钛合金中主要的挥发元素;Ti6242钛合金中,Al、Sn元素之间存在联合挥发的问题;TA15钛合金中,Al、Zr元素之间亦存在联合挥发的问题,Al元素带动了Zr元素(难挥发元素)的挥发。     

电子束冷床炉熔炼硬心海绵钛探索性研究

通过对比分析VAR炉与电子束冷床炉(EB炉)熔炼工艺认为EB炉可以实现硬心海绵钛熔炼,并开展硬心海绵钛在电子束冷床炉(EB炉)中的熔铸验证试验,对熔铸后钛锭进行理化分析,跟踪钛锭后续应用情况,初步验证了电子束冷床炉熔炼硬心海绵钛的可行性。     

电子束熔炼技术及其应用

本文介绍电子束熔炼技术的发展及现状,阐述了几种电子束熔炼工艺的原理、设备和用途,详细介绍了电子束冷床炉在钛工业上的应用.     

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。     

真空自耦电弧炉铜坩埚的受热与冷却计算

本文对铜坩埚熔炼纯钛时的受热与冷却进行了分析与计算,其计算结果对钛及钛合金的生产具有一定的指导作用.