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。     

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℃。     

电子束冷床炉制备的TC4合金直轧工艺性能研究

应用电子束冷床炉熔炼制备了TC4钛合金扁锭,对其板材的直接轧制工艺进行了研究。结果表明:铸锭经换向轧制后获得了均匀的等轴组织,板材各项力学性能满足要求,性能稳定性优于传统工艺制备的板材。针对EB一次扁锭,最佳的成形工艺为直接轧制的短流程工艺,特别适用于制备大规格宽幅板材。     

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。     

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。     

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。     

TC4ELI钛合金的电子束冷床熔炼技术

采用EBCHR-3150KW大功率电子束冷床熔炼炉，研究了以“TA1纯钛残料+海绵钛+中间合金”通过一次EB熔炼TC4ELI钛合金扁锭的生产工艺，分析了熔炼工艺参数对铸锭化学成分的影响，并对工艺可行性进行了分析，研究了不同热处理制度对板材组织性能的影响。结果表明：TC4ELI钛合金EB熔炼过程中Al元素的实际挥发率达到15%～18%,通过控制原材料制备使其达到宏观均匀、控制成分配比，制定合理的工艺要求，完全可以生产出符合国标GB/T 3620.1-2016要求的TC4ELI钛合金EB扁锭。     

熔炼方式对Ti6242S钛合金棒材组织性能的影响

利用1350 kW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Ф200 mm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重熔的成分均匀化有直接的关系。应用EB炉制备工业化Ti6242S钛合金铸锭的工艺,完全能够满足航空发动机关键零部件的使用要求。     

钛合金电极块混料均匀性对铸锭成分的影响

采用数值模拟和实验结合的方法,通过MeltFlow VAR软件对铸锭成分进行模拟预测,并对不同混料方式下电极块的化学成分开展实测分析,研究不同原材料混料分布情况下铸锭经过3次真空自耗电弧熔炼后的成分分布。结果表明,从工程化制备角度考虑,钛合金原材料经混料压制成电极块后,其化学成分分布并非完全均匀。熔炼过程中电极沿纵向顺序熔化,一次锭的成分受电极块成分不均匀分布的影响明显,经过2次和3次熔炼后,成分差异逐渐减少。因此,采用名义配比设置电极成分边界,可用于工程化钛合金制备过程中铸锭成分均匀性的模拟预测。     

真空自耗熔炼法制备大规格TA5-A铸锭

采用真空自耗熔炼方法制备了名义成分为Ti-4A1-0.005B的大规格TA5-A钛合金铸锭,并测试铸锭的化学成分及β转变温度,观察了铸锭的低倍金相组织.实验结果表明:真空自耗电弧熔炼制备的φ720 mm×2600mmTA5-A钛合金5t铸锭,其元素Al、B成分分布均匀,满足GJB944-90标准要求,且O、N、H气体间隙元素含量低,铸锭低倍组织无明显的气孔、偏析、金属或非金属夹杂等冶金缺陷,且铸锭表面质量良好,满足工业化生产要求.     

大规格Ti70合金铸锭Fe元素偏析控制

使用真空自耗熔炼(VAR)法对Ti70大规格铸锭进行了制备,研究了熔炼速度对易偏析Fe元素成分均匀性的影响。使用化学法测试了铸锭的化学成分并与前期试制结果进行对比,使用EDS能谱对铸锭微区成分进行分析,使用金相显微镜观察后续轧制板材的显微组织,并用拉伸试验机检测板材的力学性能。结果表明:通过控制熔速保持相对恒定,可有效减少铸锭凝固时固-液共存区宽度,降低Fe元素宏观偏析;同时降低熔速可使共晶相片间距变窄,减轻Fe元素微观偏析趋势。对所制备的铸锭进行后续锻造及板材轧制,使其组织性能符合用户使用要求。     

高强高导CrZrCu合金结晶器的研制

介绍结晶器高强高导CrZrCu合金新材质的成分和性能 ;采用感应电炉熔炼技术和离心浇注等工艺措施 ,为宝钢和济钢生产的大型板坯连铸机结晶器铜板 ,达到和超过了日本CCM B标准。     

一种空间用β钛合金低成本制备工艺的研究

采用一种新的合金化元素添加工艺,经过3次真空电弧炉熔炼制备了TB3钛合金铸锭。经X光探伤、纵剖面不同位置取样化学元素分析,布氏硬度测试,能谱分析及对合金棒材显微组织、拉伸断口、机械性能的观测表明,采用本研究的工艺制备TB3合金,不仅可以得到无钼元素偏析、夹杂的匀质铸锭,而且通过批量生产,证实了本制备工艺切实可行,并节约了生产成本。     

Al—Li合金熔制用涂料的研究

介绍了Ａｌ－Ｌｉ合金熔制用的一种新型涂料，作料具有化学稳定笥，不与Ａｌ－Ｌｉ合金液反应，不腐蚀铁坩锅及工具，涂层均匀致密，易于喷涂的清理等特点，能有效地控制合金成分及杂质含量。     

发热保温冒口套在真空感应熔炼炉浇注中的应用研究

通过实验研究并在分析了真空感应熔炼炉浇注完成之后钢锭的冷却方式的基础上,总结出真空浇注钢锭缩孔形成原因并进行了采用发热保温冒口套进行补缩的试验研究工作。试验结果表明,当把发热保温冒口套的尺寸控制在H180 mm×φ200 mm的范围内,发热冒口套不仅减少了钢锭的内部铸造缺陷,使心部螺旋状缩孔基本消失,还提高了钢锭的致密度,细化了晶粒,从而提高了钢锭的成品率及综合性能,使最终轧制拉拔的成品焊丝性能有了不同程度的提高。     

12吨级Ti80合金铸锭的成分均匀性及其偏析规律研究

随着海洋装备的大型化发展及其各项性能的提升，对高均匀超大规格钛合金铸锭的研发有了更加迫切的需求。本文利用MeltFlow模拟获得优化的熔炼工艺，制备出国内第一个12吨级Ti80合金铸锭，并完成2炉稳定性验证。成分检测结果表明，铸锭头、中、尾3点成分极差小于1000ppm，冒口17点成分极差小于3000ppm，成分均匀性与现行5吨级铸锭基本相当。分析冒口径向成分分布规律发现，Al、Nb和Mo元素呈现边部高、心部低，从边部到心部逐渐降低的趋势，而Zr元素的分布规律则与之相反。利用EDS对不同部位晶内和晶界的微区成分分析发现，Nb、Mo元素呈现晶内高、晶界低，而Al、Zr元素呈现晶内低、晶界高的分布规律。其中，Nb、Mo、Zr元素的宏、微观偏析规律基本一致，即随着凝固的进行，固相中Mo、Nb含量逐渐降低，Zr含量逐渐升高。然而，Al元素的宏、微观偏析规律正好相反，分析认为主要是由于Al元素的饱和蒸气压较高，与其他合金元素相比更容易挥发，在长时间、高真空熔炼和溶质再分配的共同作用下，铸锭中的宏、微观偏析规律出现不一致的现象。     

短流程铸造锡粒技术研究

采用锡锭预热后经输送辊进入熔化炉，锡锭熔化后，采取连通管从熔化炉底部和锡液保温炉连通渗流，使熔化炉内的液面比保温炉内的液面高100～200mm，用连通管以保温炉底部取液方式与造粒炉相连，使保温炉内的液面比造粒炉内的液面高30～50mm等工艺措施，制备出表面光洁、圆整、致密、颗粒均匀、无污染的金属锡粒，并在电镀锡钢板生产中获得了良好的应用。     

TiNi形状记忆合金真空感应熔炼工艺的研究

采用真空感应加石墨坩埚的熔炼工艺,研究熔炼时间、坩埚内径和铸锭质量对TiNi合金的化学成分均匀性和杂质C、O含量的影响。结果表明：杂质含量随熔炼时间和熔液比接触反应面积（A/V比）的增加而增加,其中对C含量的影响程度远大于对O含量的影响;同等条件下,A/V之比与坩埚内径、铸锭质量有密切的关系。10~20 kg铸锭采用10 min+15 min的熔炼时间和内径为160 mm的坩埚能够熔炼出杂质量较低、成分均匀的合金。     

Effects of electrode configuration on electroslag remelting process of M2 high-speed steel ingot

The electrode configuration determines the thermophysical field during the electroslag remelting(ESR) process and affects the final microstructure of the ingot. In this work, ingot with a diameter of 400 mm was prepared with two electrode configuration modes of single power ESR process, namely one electrode(OE) and two series-connected electrodes(TSCE). Finite element simulation was employed to calculate the electromagnetic field, flow field and temperature field of the ESR system. The results show that the temperature of the slag pool and the metal pool of the TSCE process is lower and more uniform than that of the OE process.The calculated temperature distribution of the ingot could be indirectly verified from the shape of the metal pool by the experiment. The experimental results show that the depth of the metal pool in the OE ingot is about 160 mm, while the depth of the TSCE ingot is nearly 40 mm shallower than that of the OE ingot. Microstructural comparisons indicate that coarse eutectic carbides are formed in the center of the OE ingot, whereas more even eutectic carbides appear in the center of the TSCE ingot. In general, compared with the OE process, the TSCE process is preferred to remelt high speed steel ingots.