流动液体中夹杂物超声去除的影响因素

以高密度聚乙烯（HDPE）颗粒和水形成的悬浮液为研究体系。考察了有无超声波作用下。介质流量、夹杂物数量以及夹杂物的粒径对总去除率、上浮去除率、壁面粘附去除率的影响。实验结果表明，在短时间内（30s)超声波对流动液体中的夹杂物具有明显的去除效果。总去除率达93％。夹杂物的总去除率随着超声波输入电功率的增大而提高；超声波对较多数量或较大粒径的夹杂物去除效果更显著。超声波作用下流动液体中的夹杂物比静止液体中的更容易去除。超声波对流动液体中夹杂物去除效果的去除机理主要是通过气泡捕获夹杂物，超声空化效应产生直接包裹夹杂物的气泡以及通过夹杂物碰撞凝聚使夹杂物容易上浮实现去除。     

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。     

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（英文）

研究了Ti-6Al-4V合金在电子束冷床炉熔炼(EBCHM)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15 mm,熔体速度大约是每秒几厘米。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。同时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。     

超声处理对钢液中夹杂物去除和细化的实验室研究

研究了超声波处理去除钢液中夹杂物的可能性,以及超声波对钢中夹杂物细化的影响。实验结果表明,超声波单独处理可以去除钢液中Al_2O_3夹杂物,但去除率较低,在5%～12%之间,同时超声波对夹杂物产生细化效果,夹杂物平均直径减小,尺寸较小的夹杂物数量有所增加。     

AZ91D镁合金中的夹杂物

就镁合金铸件中夹杂物的形成过程以及它们对镁合金铸件质量的影响进行了分析。试验研究表明,在镁合金中,主要存在有氧化物夹杂、熔剂夹杂和外来夹杂等几种夹杂物,其中最主要的夹杂物是氧化物夹杂。通过适当工艺可以去除大部分夹杂物。     

钛及钛合金中硬α夹杂及其去除方法

介绍了在熔炼过程产生的硬α夹杂对钛及钛合金产品的巨大危害及其来源,综述了去除硬α夹杂的机理,评价几种分解及溶解去除硬α夹杂的方法及其有效性,认为冷床炉熔炼有着去除硬α夹杂的热力学及动力学条件,是目前去除硬α夹杂最有效的方法。     

板坯连铸中间包中夹杂物运动的模拟

中间包现在已成为去除夹杂物的一种精炼装置.通常在中间包内安装上下挡墙来改变流体流动和夹杂物的运动轨迹,提高夹杂物的去除率.利用软件进行模拟计算研究中间包内上下挡墙之间的距离,以及到入水口的距离对夹杂物去除的影响,从而合理地设计中间包内上下挡墙,使夹杂物去除达到最佳的效果.计算结果表明,上挡墙到入水口的距离和夹杂物的去除率间关系不明显,受到其他因素较大的影响;下挡墙与入水口越远,明显对夹杂物的去除越有利.上下挡墙之间的距离对夹杂物的去除没有明显规律性的影响.     

行波磁场净化液态金属时矩形管及三角形管内夹杂物去除效率的理论 …

采用活塞流及轨线模型,对行波磁场化态金属时,三角形及矩形管中夹杂物的去除效率进行了理论分析,找出了提高夹杂物去除效率的途径;对两种形状管的夹杂物去除效率进行了比较;确定了行波磁场能有效去除夹杂物的粒径范围。     

钛合金电子束冷床熔炼技术的发展现状

钛合金具有比强度高、耐高温、耐腐蚀性能好等优点,在许多领域已经得到了广泛的应用.综述了钛合金熔炼技术的研究进展,并介绍了电子束冷床的原理及优点和其去除高、低密度夹杂以及控制Al元素挥发的技术现状.     

行波磁场净化液态金属时矩形管及三角形管内夹杂物去除效率的理论解析

采用活塞流及轨线模型，对行波磁场净化液态金属时，三角形及矩形管中夹杂物的去除效率进行了理论分析，找出了提高夹杂物去除效率的途径；对两种形状管的夹杂物去除效率进行了比较；确定了行波磁场能有效去除夹杂物的粒径范围     

Inclusions in melting process of titanium and titanium alloys

This paper summarizes melting methods of titanium and titanium alloy, such as vacuum arc melting(VAR) and electron beam cold hearth melting(EBCHM), and the related inclusions formed when using these melting methods. Low-density inclusions are resulted from contamination of air, and high-density inclusions are caused by refractory elements. The formation process of inclusions was analysed. The removal mechanism of different kinds of inclusions was specified. Low-density inclusions are removed mainly by resolving. This is a comprehensive process containing reaction diffusion. The resolving rate of high-density inclusions is so low that these inclusions are mainly removed by sedimentation. The experiments and physical models of inclusions are detailed. In various melting methods, vacuum arc melting is prominent. However, this method cannot remove inclusions effectively, which usually results in repeat melting. Electron beam cold hearth melting has the best ability of removing inclusions. These results can provide instructions to researchers of titanium and titanium alloys.     

TC4合金的电子束冷床熔炼热平衡计算

通过对TC4合金电子束冷床熔炼过程热平衡的计算和实验验证,为制定合理的熔炼工艺提供了理论依据。结果表明,对于100kg/h的熔炼速度,维持冷床液态熔池表面125℃过热和结晶坩埚内100℃过热的条件下,熔炼原料的功率为70kW,维持冷床内液态熔池的功率为122kW,维持结晶坩埚良好凝固温度的功率为62kW。在此功率熔炼时冷床内液态熔池表面温度和计算吻合。     

电子束冷床熔炼TC4合金元素挥发机制研究

建立了TC4合金电子束冷床熔炼过程熔体中各元素饱和蒸气压的数学计算模型,利用该模型计算了TC4合金熔体中各元素的饱和蒸气压及其挥发速率,与实验结果基本一致。计算结果表明,在相同温度下,Al元素的饱和蒸气压最大,是其它两种元素的几百倍,挥发损失也最为严重。随着熔体温度的增加,挥发趋势也增大。V元素的挥发很少,可以忽略。此外,电子束冷床熔炼去除杂质效果显著,熔炼出的铸锭成分符合国家标准。     

Current processes for the cold-wall melting of Titanium

Conventional vacuum arc consumable electrode melting continues to play a large role in the production of titanium alloy ingots. Titanium melting will be performed by electron-beam and plasma cold-hearth melting in some applications, for the production of titanium rotor-grade ingots. The current reports indicate that hard-alpha defects and high-density inclusions can be eliminated through hearth melting. Automatic controls for electron-beam melting and plasma-arc melting will play an important part in their development for producing high quality titanium ingots. Processes such as cold-wall induction may be integrated into atomization, spray deposition and casting systems. Other combinations of melting techniques can be used for new titanium products in the future.     

横向交变磁场作用下的等离子体弧特性分析

以外加横向交变磁场作用下的等离子体弧为研究对象,建立了等离子体弧摆动幅度和热流密度分布的数学模型.对横向交变磁约束下的等离子体弧射流特性进行理论研究,并分析工艺参数和励磁强度对横向交变磁约束等离子体弧形态和特性的影响规律.结果表明,横向交变磁场可有效控制等离子体弧形态和位置,等离子体弧在横向交变磁场作用下,分布范围增大、热流密度梯度减小.其摆动幅度随磁场强度的增加而增大,但过高的磁场强度会使等离子体弧变得不稳定;相同励磁强度下,气流量和弧电流越小、喷嘴到工件的距离越大,则摆动幅度越大;而工件表面的等离子体弧热流密度分布随励磁强度的增强趋于平坦化;相同励磁条件下,热流密度峰值随气体流量和弧电流的增大而增大、随喷嘴到工件距离的增大而减小.     

等离子冷床炉单次熔炼制备Ti-2Al-1.5Mn合金

主要介绍了等离子冷床炉单次熔炼制备Ti-2Al-1.5Mn钛合金铸锭在化学成分、组织、内部品质等方面的情况。结果表明,首次使用PAM炉单次熔炼法制备出航空领域工业级厚330mm、宽750mm、长1 000~2 500mm的钛合金扁锭,其化学成分可控且均匀性较好,纵横向组织均匀细小。此外,获得PAM炉单次熔炼法制备的钛合金扁锭全截面低倍组织图谱特征。铸锭经加工变形后获得的板材产品理化性能满足技术要求。     

连铸中间包内夹杂物去除机理的水模型研究

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和连铸中间包水模型实验,考察了控流装置、浇铸速度及夹杂物粒径对中间包内夹杂物去除行为的影响规律.结果表明:挡墙-挡坝组合控流去除夹杂物效果最佳,中间包内强湍流区夹杂物的碰撞、聚合以及向上和表面流速的增加是主因;中间包注流区加入冲击槽,虽然其流体流动特征发生改变,但对夹杂物去除率的影响并不显著;浇铸速度较高时,仅靠控流装置的优化已不能很好地改善夹杂物的去除效果.     

RH真空精炼装置内夹杂物行为的实验研究

选择乳状液滴作为模拟夹杂物,利用水模型研究了RH装置内夹杂物的物理行为,考察了处理时间、提升气量、真空室内液面高度对夹杂物去除行为的影响规律．结果表明：RH处理12min能去除绝大部分模拟夹杂物;处理24min可将能够去除的夹杂物几乎全部去除;较大提升气量的去夹杂效果优于较小提升气量的去夹杂效果,但提升气量存在一个最佳值,本实验为20L／min;真空室内的液面高度也存在一个最佳值,本实验为46mm．     

The use of technical cost modeling for titanium alloy process selection

In recent years, both single-melt plasma arc cold hearth melting (PAM) and electron beam cold hearth melting (EBM) followed by a vacuum arc remelting step have emerged as low-cost alternatives for producing single-melt titanium alloy slabs for critical, non-aerospace applications. Technical cost modeling was used to estimate unit cost, identify principal cost drivers, and perform sensitivity analyses for producing 25.4 mm thick Ti-6Al-4V plates for ballistic-shock resistant applications. The results showed that the principal cost drivers are raw material processing, melt processing, and plate rolling. Sensitivity analyses showed that percent revert and process yield could significantly influence or adversely impact the estimated unit cost. A comparison of the estimated unit cost for a worst case of double VAR (2XVAR) with a best case for either PAM- or EBM-processed 25.4 mm thick plate showed a potential cost savings of 57% or 58%, respectively. These results showed the utility of the technical cost modeling approach in enabling process selection and cost control. Author’s Note: This work was performed by the author to showcase the use of technical cost modeling for metallurgical process selection and cost control. For more information, contact K. Sampath, Kreative Koncepts, 615 Demuth Street, Johnstown, PA 15904 USA; e-mail rs127@yahoo.com.