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鈦合金棒熔煉的工藝

2020-10-07 13:55:52

       隨著科學技術的發展以及人民生活水平的提高,鈦在工業生產、航空航天、國防軍工以及日常生活中的應用越來越多,鈦棒廠家從而對鈦及鈦合金c和性能的要求越來越高,而鈦合金原料的 熔煉無疑是最重要最關鍵的一環,其熔煉的優劣直接影響到後續加工的成品的性能指標是否達到產品要求,從而推動了鈦合金現代熔煉技術的發展,其中包括電子束、等離子冷床爐等新技術的發展,為提高鈦合金鑄錠的冶金質量和力學性能創造了良好的條件和基礎。

  1、鈦合金熔煉方法

  1.1 真空自耗電弧爐熔煉法(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法熔煉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法熔煉製得. 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設備.電極製備可分為三大類,一是采用按份加料連續壓製的整體電極,排除了電 極焊接工序:二是單塊電極壓製,拚焊成自耗電極。並通過等離子氬弧焊或真空焊焊接成一體;三是利用其它熔煉法製備鑄造電極。

  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)具有精的電極稱重係統,熔煉速率得到自動控製,實現了恒速熔煉。保證了熔煉質量;

  (4)保證每次熔煉的重複性和一致性;

  (5)靈活性,即一台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煉產品的不利影響.並且提高了電效率,從而獲得質量穩定的鑄錠。

  “恒速熔煉”的目的是為了提高鑄錠質量,通過先進的電控係統和重量傳感器來確保熔煉過程中電弧的長度和熔化速率的恒定,從而控製了凝同過程。可以有效的防止偏析現象,保障 了鑄錠的內在質量。

  現代鈦熔煉用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爐可熔煉直徑為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煉法.還有以下技術需要解決.,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製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。前者是由於雜質元素或合金元素在電極中分布不均勻 .熔煉時來不及平衡分布就凝固所產生;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),這些夾雜物質在熔煉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。

  1.2 非自耗真空電弧爐熔煉法(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台金電投或石墨電扳,解決了工業汙染問題,從而使NC法成為熔煉鈦及鈦台金的 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類型: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。鈦棒加工的NC爐也可分為兩種:一種是在水冷銅坩 堝內熔煉原料,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,熔煉和凝固。


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