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鈦合金的五種熔鍊方法
2020-09-02

       鈦合金熔鍊方法一般分為│·:1.真空自耗電弧爐熔鍊法;2.非自耗真空電弧爐熔鍊法;3.冷爐床熔鍊法;4.冷堝熔鍊法;5.電渣熔鍊法五種方法·☁。


1.真空自耗電弧爐熔鍊法(簡稱VAR法)

       隨著真空技術的發展和計算機的應用☁↟│,VAR法很快成為鈦的成熟的工業生產技術☁↟│,今天的鈦及其合金鑄錠絕大部分是使用此方法生產的·☁。VAR法顯著特點是功率消耗低☁·│☁▩、熔化速度高和良 好的質量重現性☁↟│,VAR法熔鍊的鑄錠具有良好的結晶組織和均勻的化學成分·☁。通常☁↟│,成品鑄錠應由VAR法熔鍊製得. 至少要經過兩次重熔·☁。用VAR法生產鈦鑄錠☁↟│,世界各國生產廠家使用的工藝基本相似☁↟│,差別在於使用不同的電極製備方式和裝置.電極製備可分為三大類☁↟│,一是採用按份加料連續壓制的整體電極☁↟│,排除了電 極焊接工序│·:二是單塊電極壓制☁↟│,拼焊成自耗電極·☁。並透過等離子氬弧焊或真空焊焊接成一體;三是利用其它熔鍊法制備鑄造電極·☁。


       現代先進的VAR爐的技術特點和優勢│·:(1)全同軸功率輸入☁↟│,也就是說整個爐體高度上的完全同軸性☁↟│,稱 同軸供電’☁↟│,減少偏析現象的產生;(2)坩堝內電校可在X 軸向/Y軸向上微調;(3)具有精確的電極稱重系統☁↟│,熔鍊速率得到自動控制☁↟│,實現了恆速熔鍊’·☁。保證了熔鍊質量;(4)保證每次熔鍊的重複性和一致性;(5)靈活性☁↟│,即一臺爐子能夠生產多種錠型以及鑄錠的 大型化☁↟│,可大幅度提高生產率;(6)具有良好的經濟性·☁。“同軸供電”方式可以避免因坩堝供給電流不平衡所造成的磁偏漏.減弱或消除感應磁場對熔鍊產品的不利影響.並且提高了電效率☁↟│,從而獲得質量穩定的鑄錠·☁。“恆速熔鍊”的目的是為了提高鑄錠質量☁↟│,透過先進的電控系統和重量感測器來確保熔鍊過程中電弧的長度和熔化速率的恆定☁↟│,從而控制了凝同過程·☁。可以有效的防止偏析現象☁↟│,保障 了鑄錠的內在質量·☁。現代鈦熔鍊用VAR爐除具有以上兩大特點外☁↟│,還實現了VAR爐的大型化☁↟│,現代VAR爐可熔鍊直徑為1.5m,重32t的大型鑄錠.vAR法是現代鈦及鈦合金標準的工業熔鍊法.還有以下技術需 要解決.第一☁↟│,電極製備方法.製備電極工藝非常繁瑣.需要用昂貴的壓力機將海綿鈦☁·│☁▩、中間合金和返回殘料壓制成整體電極或單塊小電扳.單塊電極還需要焊接成自耗電極.同時為了保 證自耗電極成分的均勻性☁↟│,還需要配置布料☁·│☁▩、稱料☁·│☁▩、混料等相應的設施·☁。第二☁↟│,偶爾存在的偏析等冶金缺陷.如成分偏析和凝固偏析·☁。www.lh-ti.com介紹前者是由於雜質元素或合金元素在電極中分佈不均勻 .熔鍊時來不及平衡分佈就凝固所產生;後者是由於原料或工藝過程偶爾帶入了 高密度夾雜物(HDI) 和低密度夾雜物(LDI)☁↟│,這些夾雜物質在熔鍊過程中無法徹底溶解☁↟│,從而導致產生危 害極大的夾雜等冶金缺陷·☁。


2.非自耗真空電弧爐熔鍊法(簡禰NC法)

       目前☁↟│,水冷銅電極已經取代了鈦工業起步階段的鎢一釷臺金電投或石墨電扳☁↟│,解決了工業汙染問題☁↟│,從而使NC法成為熔鍊鈦及鈦臺金的 重要方法☁↟│,幾噸級的NC爐已在歐美運轉·☁。 水冷銅電極分為兩種型別│·:一種是自旋轉的;另一種是旋轉磁場的☁↟│,其目的在於防止電弧對電極的燒損·☁。NC爐也可分為兩種│·:一種是在水冷銅坩 堝內熔鍊原料☁↟│,在水冷銅模中澆鑄成鑄錠;另一種是在水冷銅坩堝內連續投人原料☁↟│,熔鍊和凝固·☁。NC法熔鍊的優點是│·:①可以省去壓制電極和焊接電極工序;②可以使電弧在物料上停留較長時間☁↟│,從而提高鑄錠成分均勻化程度;③可以使用不同形狀和尺寸的原料☁↟│,在熔鍊過程 中 還可以加入100%殘料☁↟│,實現鈦的再迴圈利用·☁。NC法作為一次熔鍊☁↟│,從提高殘料回收率和降低成本來看是相當有利的·☁。通常☁↟│,NC爐和VAR 爐聯臺使用☁↟│,以充分發揮各自的優勢·☁。


3.冷爐床熔鍊法(簡稱CHM法)

       由原料的汙染和熔鍊工藝過程異常引起的鈦及鈦舍金鑄錠的冶金夾雜缺陷☁↟│,一直影 響著鈦及鈦臺金在航空航天領域的應用.為了消除鈦合金飛機發動機旋轉部件中的冶金 夾雜☁↟│,冷爐 床熔鍊技術應運而生·☁。CHM法最大的特點是將熔化☁↟│,精煉和凝固過程的分離☁↟│,即熔化的爐料進入玲爐床後先進行熔化☁↟│,然後進入冷爐床的精煉區進行精煉☁↟│,最後在結晶區凝固成錠·☁。CHM 技術顯著的優勢是在冷爐床床壁能形成凝殼☁↟│,它的“粘滯區”能夠捕捉如WC☁↟│,Mo☁↟│,Ta等高密度夾雜物(HDI)☁↟│,同時☁↟│,在精煉區☁↟│,低密度夾雜(LDI)顆粒在高溫液體中滯留時間延長☁↟│, 可以確保LDI的完全溶解☁↟│,從而有效地清除夾雜缺陷·☁。也就是說.冷爐床熔鍊的提純機理可分為比重分離和熔解分離兩種·☁。


4.冷堝熔鍊法(簡稱CCM法)

       8O年代美國矽鐵公司☁↟│,發展了無渣感應熔鍊工藝☁↟│,把CCM 法推向工業生產應用☁↟│,用於生產鈦錠和鈦的精密鑄件.近年來在一些經濟發達國家☁↟│,CCM法已經開始步人工業化生產規模☁↟│,鑄 錠最大直徑為l m☁↟│,長度2m☁↟│,其發展前景令人矚目·☁。CCM 法熔鍊過程是在一個彼此不導電的水冷弧形塊或銅管組合的金屬坩堝裡進行☁↟│,這種組合的最大優點在於☁↟│,每兩個塊間的間隙都是一個增強磁場☁↟│,磁場產生的強烈攪拌使化學成分和 溫度一致☁↟│,從而提高了產品質量·☁。CCM 法兼有VAR 法和難熔材料坩堝感應熔鍊的特點☁↟│,不需耐火材料☁↟│,不必製作電極即可 獲得一次熔鍊成分均勻而無坩堝汙染的高質量鑄錠·☁。CCM 法與VAR 法相比具有裝置成本低☁↟│,操作簡便等優點☁↟│,但從目前來看該技術仍處於發展階段·☁。


5.電渣熔鍊法(簡稱ESR法)

       ESR法是利用電流透過導電電渣時帶電粒子的相互碰撞☁↟│,而將電能轉化為熱能的·☁。即以熔渣電阻產生的熱能將爐料熔化和精煉·☁。ESR法使用自耗電極在非活性渣(CaF2)中進行電渣熔鍊☁↟│,它可直接熔鑄成同形狀的錠坯☁↟│,並且具有良好的表面質量☁↟│,適宜於下道工序直接加工·☁。該法的優點在於│·:(1)ESR爐完全同軸性保證了最佳質量鑄錠的可重複性;(2)鑄錠軸向結晶☁↟│,組織致 密☁·│☁▩、均勻;(3)具有極高精度的電極稱重系統和熔鍊速率控制系統;(4)裝置簡單☁↟│,操作方便·☁。缺點在於不能排路熔渣對鑄錠的汙染·☁。



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