钛及钛合金VAR熔炼过程脱氧分析

钛及钛合金铸锭真空自耗电弧炉熔炼过程中,为了有效控制铸锭中的氧含量从而实现提升钛材料的室温抗拉强度,一般采用在制备自耗电极过程中添加适量的二氧化钛粉作为氧的添加剂控制铸锭的氧含量。在实际生产过程中发现,通过添加二氧化钛粉经两次真空自耗熔炼的钛及钛合金铸锭中上部氧含量无明显异常,底部氧含量有明显脱除现象,对此本文就该现象进行了相应的机理分析,认为一次熔炼过程海绵钛中的残留杂质元素Mg、Cl、C等在真空自耗熔炼过程中与添加的二氧化钛粉发生反应导致添加的二氧化钛损失所致。     

钛合金真空自耗电弧熔炼技术发展

目前,生产钛及钛合金铸锭的基本方法仍为真空自耗电弧熔炼方法。讨论了真空自耗电弧熔炼钛合金的常见铸锭缺陷和预防措施。回顾了近代真空自耗电弧熔炼（VAR）技术的发展。较详细地介绍了为获得更高质量的铸锭,当前对VAR熔炼过程控制技术所作的努力及取得的进展。指出了未来真空自耗电弧熔炼控制技术的发展方向。     

乌克兰钛及钛合金开发新成果

乌克兰拥有世界最大的钛矿，其国内学者关心钛合金发展，有兴趣探索具有更高机械性能和物理化学性能的钛合金新配方。近年来，乌克兰在该领域取得的科研开发新成果有： (1) 研制了在旋转式外置电磁场中对钛及钛合金进行渣层下电弧熔炼的装备。用这种装备可对金属进行剧烈改性处理，得到细晶铸锭。剧烈的电磁搅拌有助于金属组织的均匀化，得到均匀分布的合金成分。该设备特别适合于熔炼高合金化的钛合金，技术属于独创，获得了美国专利。(2) 开发了钛及钛合金的低真空（1.33Pa）电子束熔炼技术，该技术适合于制取高纯合金铸锭，铸锭直径可达…     

钛及钛合金真空自耗熔炼爆炸预警系统研制

钛及钛合金主要采用真空自耗电弧炉熔炼,但熔炼过程中存在严重的爆炸风险。通过对钛及钛合金真空自耗熔炼爆炸机理及征兆要素的分析,提出一种钛及钛合金真空自耗熔炼爆炸预警系统。系统采集真空度、熔炼电压、熔炼电流、冷却水温度和冷却水流量等征兆参数,构建了基于模糊神经网络的爆炸预警模型,依据爆炸征兆要素实现钛及钛合金真空自耗熔炼爆炸风险预警。实际运行结果表明,该预警系统能够实现真空自耗电弧炉爆炸预警,提高钛及钛合金冶炼的安全性。     

电子束冷床熔炼钛及钛合金的研究进展

随着钛及钛合金在航空航天工程上的需求增加,电子束冷床炉因在消除高低密度夹杂等方面具有独特的优势而获得广泛应用。本文从电子束冷床炉熔炼钛及钛合金的发展到现阶段的实际生产状况,详细介绍了电子束冷床炉的结构、工作原理以及铸锭组织优化,为改进熔炼工艺、合理利用电子束冷床熔炼技术以及工业化生产优质钛及钛合金铸锭提供借鉴。     

等离子束炉熔炼残钛屑的工艺研究

前言我厂于一九七五年自行设计和制造了一台400KW 真空等离子束炉,利用该炉熔炼残钛屑成一次锭,再经真空电弧炉重熔制成二次锭。至八○年底,已进行200余炉次等离子束熔炼,生产了钛及钛合金铸锭约120吨。     

VAR熔炼中搅拌磁场对元素宏观偏析的影响

在利用真空自耗电弧炉(VAR)熔炼钛及钛合金铸锭时,因VAR熔炼本身特点,铸锭规格大型化后会出现合金元素控制困难、宏观偏析等问题,对产品质量造成严重影响。通过对成品直径为1040 mm的TA2铸锭中Fe元素、TA10铸锭中Ni元素成分进行分析,设计实验探究搅拌磁场对元素宏观偏析的影响。实验通过改变熔炼时的电磁搅拌方式,探究搅拌磁场对Fe、Ni元素宏观偏析的影响。结果表明两次熔炼都使用交流搅拌磁场的铸锭其偏析程度远远小于一次直流搅拌、二次交流搅拌的铸锭,头底Fe元素偏析率降低到6.25%。头底Ni元素偏析率降低到6.41%。经过分析,主要原因是因为搅拌磁场会影响熔池深度及金属凝固时的结晶,减弱Fe、Ni元素在钛熔液里凝固时因溶质再分配造成的结晶浓度偏差。     

生产中海绵钛对钛铸锭质量的影响

海绵钛是真空自耗电极电弧法熔炼钛铸锭的重要原料,海绵钛的质量直接影响了钛合金铸锭的质量,杂质含量是海绵钛质量判定的重要依据。文章综述了镁还原法生产海绵钛过程中,杂质元素的来源,以及控制杂质含量的方法,并说明了海绵钛质量对钛铸锭外观、组织和加工性能的影响。     

钛及钛合金自耗电极用双工位等离子焊箱电控系统研制

等离子焊箱是制备真空电弧熔炼用钛及钛合金自耗电极的重要设备。为了满足铸锭单重和产量增加对自耗电极制备能力的要求,研发了双工位等离子焊箱。该焊箱使用2套独立的焊接炉室,但共用1套冷却水、真空充氩系统,且由1套电控系统控制。基于现场总线,采用模块化控制结构研制了双工位等离子焊箱的电控系统,成功解决了双工位独立操作及联锁互锁控制的技术难点。实际运行效果达到了预期目标。     

VAR熔炼制备超大规格TC4 ELI钛合金铸锭研究

舰船和海洋领域对钛合金材料的需求呈大型化发展趋势,铸锭作为锻件和板材的母材,其大型化也势在必行。为满足大型铸锭的工业化生产,采用有限元分析法对真空自耗电弧熔炼（VAR）超大规格TC4ELI钛合金一次锭和成品锭的熔炼过程进行了数值模拟研究。结果表明,一次锭熔炼过程中稳弧电流和稳弧周期直接影响熔池中夹杂物的运动轨迹;对于TC4 ELI钛合金一次锭熔炼,较为合适的稳弧参数为稳弧电流30 A,稳弧周期40 s;成品锭熔炼时,降低熔炼电流,增大稳弧电流和稳弧周期,即加强VAR熔炼过程中的搅拌有助于提高铸锭成分均匀性和表面质量。根据数值模拟结果进行了12.8 t级超大规格TC4 ELI钛合金铸锭的工业化生产,所得铸锭表面质量良好,成分均匀。     

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。     

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.     

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。     

钛铸锭现代熔炼技术

钛及其合金铸锭熔炼技术，从钛工业生产初期的非自耗真空电弧炉熔炼（NC）法发展到现在，已经形成了用真空自耗电弧炉熔炼（VAR）法生产钛及其合金铸锭的标准熔炼工艺．近年来航空、航天工业及其它领域对钛材质量要求的提高，推动了电子束、等离子冷炉床熔炼等新技术的发展，并形成了工业规模，为大大改善和提高钛及其合金铸锭的冶金质量提供了良好的条件．1钛及其合金铸锭的熔炼方法钛是活性金属，在高温下极易与氧、氮等气体反应，也几乎与所有的对蜗材料起反应．被污染的钛将失去原有的良好工艺性能．因此熔炼不能在大气中进行，必须在…     

Ti60合金VAR熔炼过程熔体流动与宏观偏析的数值模拟研究

真空自耗电弧熔炼 (Vacuum arc Remelting,VAR) 是生产钛合金铸锭最常用的方式之一,但由于其熔炼过程温度高且不透明,通过实验研究其熔炼过程中流体流动行为和宏观偏析存在困难。基于此,本工作以Ti60高温钛合金为例,通过数值模拟方法对VAR熔炼过程展开研究,同时探讨了熔炼电流和磁场搅拌强度对流体流动行为和宏观偏析的影响。结果表明,VAR熔炼钛合金时,熔池形状由“扁平状”逐渐向“V形”转变;凝固结束后铸锭锭底和边部Zr元素含量低,中心和冒口含量高。熔炼电流产生的洛伦兹力使熔体沿逆时针流动,且熔炼电流越大,熔体流动更剧烈;同时也导致铸锭中心和冒口处出现更为严重的宏观偏析。搅拌磁场产生的洛伦兹力作用于整个熔池,不仅促进了熔池上部熔体的流动,也有利于熔池下部熔体的流动;当无搅拌磁场和搅拌磁场较大时,都会导致Zr元素在铸锭中产生较为严重的宏观偏析。为有效控制VAR熔炼钛合金时宏观偏析缺陷的产生,应采取小熔炼电流和合适的搅拌强度。     

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。     

低模量,高强度和人体植入用钛合金

优质的矫形钛合金应具有低弹性模量、低缺口敏感性和良好的生物相容性,同时还要避免存在铝和钒,为此研制出一种新的β钛合金Ti—12Mo—6Zr—2Fe.由于钼和锆较钛高得多的熔点和密度,很难用传统的二次真空电弧熔炼方法熔炼出均匀的Ti—12Mo—6Zr—2Fe铸锭,因此制定了这种新合金的三次熔炼技术,即两次真空电弧熔炼加一次电子束熔炼或两次等离子电弧熔炼加一次真空电弧熔炼.新合金具有优异的     

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。     

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℃。     

日本钛合金生产研制情况

熔铸:日本采用二次自耗电弧炉重熔生产钛锭,过去20年间,仅神户制钢厂钛熔炼车间采用这种办法生产了约2万吨钛锭。铸锭重量一般为1～8吨。主要生产品种是纯钛,也生产一些钛合金。五吨以上的铸锭趋向用1米2宽的带卷生产。1971年末日本不锈钢公司直江津工厂建成工业规模的等离子熔炼炉,可直接铸出245×1125×2450毫米供直接热轧用的钛扁锭。钛合金的研制:目前日本钛生产中大部分是工业纯钛,钛合金极少。神户制钢所研制了 Ti—5Ta 合金,对于高温高浓度硝酸有优异的耐蚀性,正广泛用于制造卡斯米隆合成纤维工艺中的硝酸回收设备。高强钛合金方面,日本不锈钢公司研制了 Ti—5Al—