Numerical simulation of temperature distribution and heat transfer during solidification of titanium alloy ingots in vacuum arc remelting process

In order to get a better understanding of the vacuum consumable arc remelting(VAR) processes and thus to optimize them,a 3D finite element model was developed for the temperature fields and heat transfer of titanium alloy ingots during VAR process.The results show that the temperature fields obtained by the simulation are well validated through the experiment results.The temperature distribution is different during the whole VAR process and the steady-state molten pool forms at 329 s for d100 mm × 180 mm ingots.At the initial stage of remelting,the heat dissipation of crucible bottom plays an important role in the whole heat dissipation system.At the middle of remelting,the crucible wall becomes a major heat dissipation way.The effect of cooling velocity on the solidification structure of ingots was investigated based on the temperature fields and the results can well explain the macrostructure of titanium alloy ingots.

150 MW级新兴生物质发电机组用Cr-Ni-Mo-V钢转轴锻件制造工艺研究

对于150 MW级Cr-Ni-Mo-V钢发电机转轴锻件的制造工艺要点进行阐述,通过采用下注单真空钢锭制造技术路线,对其主要热加工工序制造工艺进行研究以及产品试制,经过各项理化检验,转轴锻件的化学成分、力学性能等指标满足技术要求。

LAZ811合金水冷凝固工艺设计与组织性能研究

对LAZ811合金水冷凝固模具与工艺进行了探索,主要包括熔铸工艺分析、水冷模具的结构设计及浇注参数的确定,并制备出了LAZ811合金铸锭。结果表明:真空感应熔炼+氩气保护,合理的水冷模具结构能够使合金快速凝固,有效防止铸锭内部缩孔及缩松的形成,并获得组织细小、拉伸性能优良的镁锂合金材料,并适用于类似合金的生产。

真空技术在高品质钢制备中的应用与发展

真空技术可显著降低钢中气体及夹杂物含量,在钢铁制造领域得到了广泛应用,目前已成为制备高品质纯净钢的主要手段。本文重点介绍了真空冶金净化的基本原理以及真空技术在高品质钢生产过程中的应用与发展。真空技术的应用显著提升了我国的钢铁冶金水平,目前高品质钢生产工艺已实现大型真空钢锭总氧含量(T.O)低于10 ppm、特殊钢连铸坯及自耗锭总氧含量不高于5 ppm的控制水平,满足了重点领域对高性能特殊钢的需求。

杂质钽对真空电子束蒸镀铝膜的影响研究

采用电子枪对含钽杂质的铝锭进行真空电子束蒸镀,随着温度升高铝锭形成熔池和铝蒸气。利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)检测铝锭不同区域的钽含量;利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)研究铝锭和蒸镀铝膜的微观组织、化学成分和物相结构;通过俄歇电子能谱仪(AES)和X射线光谱仪(XPS)分别分析铝锭和铝膜中元素形态和组成形式。结果表明,随着钽含量增加,铝熔池蒸发速率显著提升,当钽含量为41.39%时,其蒸发速率约为不含钽熔池的7.5倍。在蒸镀过程中,钽主要集中在熔池中下部,金属蒸气中不含钽。钽在熔池中主要以Al3Ta形式存在,并存在少量纯钽。

VAR熔炼纯锆铸锭表面质量控制研究

以实际生产中遇到的纯锆铸锭表面夹层、结疤及冷隔缺陷为出发点,通过数值模拟和工业生产实验相结合的研究方法,确定了较佳的纯锆铸锭真空自耗电弧熔炼(VAR)工艺,明显改善了铸锭的表面质量。研究发现:各熔炼参数主要通过影响熔池形状和坩埚壁附近的熔体温度对铸锭表面质量产生影响;增大熔炼电流可以同时改善熔池到边情况和增加坩埚壁附近熔体的温度;增大稳弧电流和稳弧周期可以促进高温熔体向坩埚壁的运动,使熔池更加饱满,从而提高纯锆铸锭的表面质量。

真空浇注过程中高温合金锭表面气孔产生原因分析

通过对真空感应熔炼工艺生产的高温合金锭表面气孔缺陷进行组织观察,对钢锭模内附着物进行热重分析,研究了真空感应熔炼高温合金锭表面气孔缺陷的形成机理。结果表明,真空浇注期间,钢锭模内壁附着的少量铁锈(Fe_(2)O_(3))会在高温作用下分解为Fe3O4,并在此过程中发生放气,产生的气体在高温下膨胀是导致合金锭表面孔洞缺陷的主要原因。

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。

K417高温合金母合金锭真空电磁净化技术研究

为了提高高温合金母合金锭的纯净度,本文提出了在高温合金真空熔铸的凝固过程施加旋转磁场的真空电磁净化技术。使用扫描电子显微镜和图像分析仪研究了K417高温合金母合金锭真空电磁净化技术的非金属夹杂物去除机理,结果表明:在K417高温合金母合金锭真空熔铸的凝固过程中施加旋转磁场能够促使非金属夹杂物向母合金锭中心部位快速聚集、变大并上浮到冒口处,最终在切除冒口的同时也将夹杂物从合金中除去。

高温合金母合金锭的真空电磁铸造技术研究

为了提高高温合金母合金锭的内在质量,提出了在高温合金真空熔铸的凝固过程,施加电磁搅拌的真空电磁铸造技术。使用电子探针和光学显微镜研究了在真空熔铸的凝固过程,施加电磁搅拌对高温合金母合金锭内在质量的影响。结果表明:在高温合金真空熔铸的凝固过程中,合理施加50Hz,60A的电磁搅拌,细化和增加了高温合金母合金锭的等轴晶组织,减少了中心缩孔缩松的大小和分布,大幅减轻了枝晶偏析的程度,从而使高温合金母合金锭的内在质量得到明显的改善。

大型真空锭浇注过程温度控制分析

以450 t钢锭与340 t钢锭生产为例,分析大型真空锭浇注过程中温度的控制。通过分析与曲线拟合,得出大型钢锭多包合浇过程中各包温降与温降因子的关系式,为优化出钢温度提供较好的理论依据。

真空浇注和水冷锭模成形Mg-Li合金铸锭的工艺实践

对某牌号Mg-Li合金铸锭的生产工艺进行了实践,主要包括铸锭技术指标及几何形状设计、铸锭熔炼浇注及凝固冷却条件的确定、铸锭工装设计与准备、铸锭浇注和冷却工艺参数选择,铸锭的试制与生产等。结果表明,采用真空感应炉,氩气、熔剂保护精炼合金,浇注、凝固冷却均在真空状态下进行,确定合理的锭模冷却水路结构和水冷部位,选择合理的浇注和冷却工艺参数可以有效防止铸锭内部纵深缩孔及缩松的形成,从而获得满足质量要求的铸锭。

真空微重力熔炼铝锂合金

在微重力电磁模拟装置中进行铝锂合金的熔炼与铸锭。考察了坩埚材料、加热温度、真空度、保温时间、气氛保护等工艺因素对铝锂合金铸锭质量的影响。实验证明,通过采取适宜的工艺手段,合金中的杂质可以得到有效的控制,提高了合金的铸锭质量。

真空感应炉冶炼钢锭常见缺陷成因分析

分析了真空感应炉冶炼过程中,因钢锭模内表面有水汽、钢液落差较大等原因造成钢锭表面呈蜂窝状,并夹杂有大量冷豆及皱皮,可以通过清理钢锭模内壁、涂刷耐火涂料以及降低钢液落差的方式加以解决。同时,对因冷却速度不同及无法及时补缩导致钢锭头部出现疏松、缩孔进行了成因分析,并提出可以通过添加保温材料的方式进行解决。

含锡铸造铝合金光谱标准样品的制备

对含锡铸造铝合金光谱标准样品的制备工艺及定值方法进行研究。以精铝锭、锡锭为原料,利用真空静置炉和熔化炉熔炼精铝锭,加入杂质元素锡锭,制备标准样品。从研制的标准物质中每一个含量抽取16个标准样块进行均匀性检验,在1年之内对该套标准物质进行稳定性考核。F检验结果表明,在95%的置信区间内样品的均匀性和稳定性良好。选择6家实验室,采用电感耦合等离子体–质谱法或电感耦合等离子体–原子发射光谱法对标准样品进行定值。该套标准物质锡含量定值结果分别为0.003 3%,0.005 85%,0.010 1%,0.016 9%。

Ф200mm TiAl合金VAR铸锭热变形行为研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机研究了应变速率为10^-3～1s^-1、变形温度为1000-1200℃条件下，200mm直径TiAl合金VAR铸锭的热变形行为。结果表明，TLAl合金为负温度敏感和正应变速率敏感材料。当变形温度较低、应变速率较高时，变形过程中易产生绝热剪切带，导致不均匀塑性变形。TiAl合金VAR铸锭热变形过程中，再结晶首先在柱状晶晶界发生，随变形量的增加而增加，再结晶逐渐向晶内扩展，直至发生完全再结晶。

VAR过程电弧等离子体的电磁特性研究

依据磁流体动力学及等离子体物理学理论,建立三维有限元模型对VAR过程电弧区电磁场进行数值模拟,并以此分析其对铸锭质量的影响。结果表明,熔炼电极底部的电流密度和电磁力均最大;随着径向距离的增加,熔池表面的电流密度逐渐减小,焦耳热逐渐降低;弧长较大时,熔池表面的电磁力几乎不变;弧长较小时,随着径向距离的增大,电磁力先增大后减小。熔池表面的焦耳热随着弧长的增加而降低,但当弧长由45 mm增至50 mm时,焦耳热降低并不明显。弧压的增加会使得熔池表面的焦耳热增大。

真空自耗电极电弧炉闭锁阀研制与使用功效

介绍了能安全可靠地在真空自耗电弧炉中炼钛时的高温、污染的环境下长期使用的闭锁阀的研制、阀的结构原理和实用中提高生产效率的例子。

真空碳脱氧纯净化技术在大型钢锭制备中的应用

通过控制主要脱氧元素Si、Al含量,可以使钢液在真空条件下发生剧烈C、O反应,从而进一步降低大型钢锭中的氧化物夹杂、气体含量,使其达到高纯净化效果。本研究利用真空碳脱氧生产纯净钢的优势,在不同锭型上实施了双真空碳脱氧(DVCD)冶炼、浇注工艺操作,最终制备出T[O]≤15×10-6、[H]<1×10-6加氢反应器、电站类锻件产品用的高纯净大型钢锭。研究结果表明:真空碳脱氧作为钢液纯净化生产的一种手段,可以有效提高大型钢锭的纯净度;进行真空碳脱氧工艺操作,中间包使用滑动水口控制系统同样能制备出高纯净度的大型钢锭;对于中碳钢55A来说,只需控制钢液中Al含量,就可以实现很好的真空碳脱氧效果。

熔速对IN718合金真空自耗铸锭组织的影响

以IN718合金&#x03D5;508 mm真空自耗铸锭为研究对象,采用光学显微镜和扫描电镜等研究了低、中和高3种熔速下其低倍、高倍的组织特征。结果表明:不同熔速铸锭两侧枝晶生长方式基本相同,边缘均是细密的柱状枝晶;随着熔速升高熔池明显加深,铸锭两侧对称性变差,柱状晶生长方向与轴向的角度增大,铸锭中心部位组织由柱状晶向等轴晶转化;随熔速升高铸锭中心和R/2部位的二次枝晶间距略有增大,中心部位二次枝晶间距稍大于R/2部位;高熔速的中心和R/2部位二次枝晶干变得粗大,甚至出现互相熔合的现象;不同熔速对铸锭中Laves相析出数量影响不大;而在同一熔速下铸锭Laves相析出数量中心部位多于R/2部位,明显高于边缘部位。