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。     

钛及钛合金真空自耗熔炼坩埚自动清洗机研制

钛及钛合金真空自耗电弧炉熔炼时,坩埚内壁喷溅物会严重影响熔炼过程安全和铸锭质量,因此坩埚清洗是重要的工艺环节。针对钛及钛合金真空自耗电弧炉熔炼特点与坩埚清洗工艺要求,研制了钛及钛合金真空自耗熔炼坩埚自动清洗机。设备主要由刷组件旋转系统、刷组件升降系统、台车移动与锁紧机构及电气控制系统等4部分构成,采用PLC进行坩埚清洗过程自动化控制。实际运行表明,该设备可满足钛及钛合金真空自耗熔炼坩埚清洗的控制需要,实现了不同规格坩埚的自动化清洗,提高了真空自耗熔炼坩埚清洗质量和效率。     

单水氢氧化锂制备氧化锂的研究

研究了一种以单水氢氧化锂为原料制备高纯度氧化锂的新型真空热分解工艺。考察了坩埚材质对真空加热单水氢氧化锂制备氧化锂的影响及其反应机制,并探索了制备氧化锂的最佳条件。实验结果表明,坩埚材质对真空加热单水氢氧化锂的产物有显著影响,在锂化刚玉坩埚中能够获得高纯度的氧化锂;在石墨坩埚和镍坩埚中分别得到中间产物碳酸锂和无水氢氧化锂,延长950℃保温时间能得到纯度较低的氧化锂;在铁坩埚中不能得到氧化锂。提高温度及延长高温保温时间都能一定程度上提高锂化刚玉坩埚中产物氧化锂的纯度。采用新的真空热分解工艺在锂化刚玉坩埚中得到纯度高于98.9%的氧化锂。与传统氧化锂的制备方法相比,此新型真空热分解工艺采用的原料易取好保存,简化了氧化锂的制备流程,降低了生产成本,且操作简便。这对工业上低成本大量生产氧化锂具有重要意义。     

真空蒸馏法制备高纯金属钆

在10-1～5×10-3 Pa真空条件下及2 073～2 173 K温度范围内对金属钆的蒸馏速度进行了理论计算和试验测定,测试了不同坩埚材料的使用寿命,探讨了坩埚材料对蒸馏速度的影响及真空蒸馏法制备高纯钆的杂质去除效果.     

来稿摘登

熔速控制的真空自耗电弧炉系统真空自耗电弧炉是钛冶炼的关键设备 ,冶炼过程中钛锭的熔化速度是影响产品质量的重要因素 ,合理的熔化速度能够减少甚至消除铸锭的内部偏析 ,提高一次成品率 ,大大降低能源与材料的浪费。目前国内的真空自耗炉采用控制电弧电流间接开环控制熔速 ,而熔化速度这个重要的参数没有作为给定直接体现在控制系统中 ,由此带来一系列的问题 ,如电弧电流的变化到熔速的变化是一个大滞后的过程 ,难于控制以及因为电弧电压和电流的耦合 ,一旦产生扰动就会导致电弧电压和电流的剧烈波动等。在电极熔炼的过程中熔化速度是通过…     

钛及钛合金真空自耗熔炼过程中关键参数控制分析

真空自耗熔炼是钛及钛合金铸锭生产的重要方法.真空自耗熔炼炉炉内真空度及漏气率、熔炼电压、熔炼电流、坩埚出水口温度及流速等是保障熔炼过程平稳进行和提升铸锭质量的关键参数.作者依据多年从事钛及钛合金熔炼的经验分析了熔炼工艺对熔炼电压和熔炼电流的控制要求,并在此基础上阐述以实现“平静熔炼”为目标的熔炼控制技术,供从事钛及钛合...     

真空感应炉炉衬材质对Inconel 690合金纯净度的影响

 为了研究坩埚材质对真空感应炉熔炼镍基合金Inconel 690纯净度的影响,在200、500kg真空感应炉上,分别使用镁质坩埚、钙质坩埚、铝镁质坩埚冶炼了Inconel 690合金,分析了产品中全氧含量、硫含量及氧化物夹杂数量、尺寸。真空感应炉铝镁质坩埚冶炼的产品全氧含量可达到(10~15)×10-6(质量分数,下同),硫含量55×10-6,合金中存在粒径5~10μm的D类夹杂物和粒径50μm以下的B类夹杂物,产品纯净度较高。钙质坩埚冶炼的产品硫含量可达到10×10-6,全氧含量平均为33×10-6,合金中存在大量的粒径5~10μm的D类细小夹杂物,同时存在少量粒径50~100μm的大型钙硅酸盐夹杂物。镁质坩埚冶炼的合金中全氧、硫含量分别为28×10-6、55×10-6,存在大量粒径50μm以上的B类氧化物夹杂。Inconel 690合金通常采用真空感应炉加电渣重熔的工艺路线生产,不考虑硫含量对纯净度的影响,建议真空感应炉采用铝镁质炉衬冶炼Inconel 690合金。     

不同类型石墨坩埚对钢中氮分析影响的探讨

从熔融状态、加热电流和释放峰形等方面考察了套坩埚和标准坩埚对钢中氮分析的影响,并探讨了套坩埚结构特点对氮分析改善的原因。结果发现,在相同的分析功率下,套坩埚的电流较小,温度稍低;但使用两种坩埚熔样时,套坩埚的熔样效果好,且氮峰释放平缓。对两种有证参考物质分别采用两种坩埚进行试验,发现使用套坩埚时的分析精度明显优于标准坩埚。所以,虽然套坩埚的加热温度稍低,但在保证样品完全熔融的前提下,有利于提高氮的分析精度。     

大吨位双炉室真空自耗电弧炉的研制

通过分析目前国内外大吨位真空自耗电弧炉普遍采用的结构型式,指出了这些型式的电弧炉存在的缺陷和不足,提出了一种双炉室真空自耗电弧炉结构。详细介绍了该SZHL8双炉室真空自耗电弧炉的主体设计方案、主要技术特点和性能指标,重点介绍了研制过程中主要解决的技术难点,包括双炉室共用整流电源技术、水冷炉室结构的优化、坩埚冷却系统、智能熔速控制系统、充氩熔炼实时控制系统等。     

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。     

坩埚冷却系统改造对中间合金熔炼的影响

以Zr-Sn—Fe—Cr—Ni合金为研究对象,通过2次非自耗真空电弧熔炼制备出中间合金,对熔炼中间合金时所采用的坩埚的冷却系统进行了改造,对比了改造前后中间合金的熔炼过程,并采用OM、EDS研究了中间合金的组织及化学成分,冉以添加中间合金扣方式压制电极,利用真空自耗电极熔炼方式制备出吨级锆合金铸锭,并对成品铸锭的成分进行跟踪。结果表明：在坩埚中加入导流槽后,中间合金的熔炼效率得到了提高,熔炼时难脱模现象大大缓解;采用加导流槽后的坩埚经过2次熔炼可以制备出成分均匀的中间合金,合金组织由柱状品和树枝晶组成,与未加导流槽时所熔炼的合金相比,组织及成分更加均匀;采用冷却系统改造后的坩埚熔炼的中间合金可以制备出成分均匀的工业规模级锆合会铸绽。     

稀有金属真空熔炼熔速控制的研究

针对电弧炉的不稳定性和强耦合性问题,提出一种基于模糊控制真空自耗电弧炉熔速控制方法,通过对熔速控制系统模型分析与描述、对真空自耗电弧炉熔速控制策略分析以及对模糊控制理论的研究,实现对电弧炉熔速的稳定控制,从而保证真空自耗电弧炉的稳定性运行。     

300 kg真空感应炉熔炼08Cr9CoMo钢的氧含量研究

采用MgO坩埚真空感应熔炼08Cr9CoMo钢,纯铁经除锈与其他合金烘烤后按照0.06%C、1.3%Co、9.0%Cr、1.5%Mo、0.02%La-Ce,余量为铁配料,真空度≤10 Pa通电,熔化期控制真空度25~30 Pa,精炼期控制温度1600 ℃和真空度10 Pa,精炼20 min,出钢前添加0.02%稀土,最终分析结果为0.022%C,0.002 8%O。通过热力学计算了真空下碳脱氧能力,随着真空度的降低碳脱氧能力显著增强,热力学计算分析了MgO坩埚供氧与真空度的关系,真空度低于25 Pa后坩埚分解供氧更显著,当MgO坩埚分解供氧速率等于碳脱氧速率时钢液达到最低氧含量。     

NiCoCrAlY真空熔炼过程中Y损失行为的研究

采用真空感应熔炼的方法制备了NiCoCrAlY合金,对合金熔炼过程中Y损失率与温度的关系及其损失过程进行了研究。结果表明,熔炼过程中元素Y主要通过向周围环境挥发、与熔渣中有害元素反应和与坩埚反应三种方式产生损失。Y的损失随着温度的升高而逐渐增加,当温度达到1853K时,由于熔体与坩埚发生剧烈反应,导致Y的损失显著加剧。     

Relationship between furnace voltage signatures and the operational parameters arc power,arc current,CO pressure,and electrode gap during vacuum arc melting INCONEL 718

Transfer of metal during vacuum arc remelting creates a signature on the voltage waveform called a drop short, and subsequent arc reignition sometimes creates a signature called an anode spike. The frequency of these events is used forin situ control of electrode gap and, at the present time, their use is limited to melting at conditions of constant current and CO pressure. Statistically designed experiments were conducted in a production melt shop to evaluate the influence of the independent variables arc power or current, CO pressure, and electrode gap on the frequency of these events. Approximately 5000 kg of INCONEL 718 alloy 0.406 m diameter electrodes were vacuum arc remelted into 0.457 m diameter ingots. The experimental results produced regression models which show a three way interaction of the independent variables to be the dominant term with increases in each independent variable producing a power-law reduction in frequency. The inverse nature of these relationships is created by the behavior of the cathode spots, system geometry, and unresolved physics. The models perform accurately at gaps <25 mm and exhibit considerable error at gaps >25 mm. Implications of the results are discussed from the standpoint of arc furnace control.     

真空电弧重熔炉控制策略的分析

通过对真空电弧重熔炉工艺过程的分析,根据冶炼实际情况,提出了一些有助于控制冶炼目标的局部策略,如弧长控制、熔速控制、解耦控制等。实际应用表明,当熔炼过程出现各种特殊情况时,采用这些局部策略能得到更好的控制效果。     

Video detection of problems in the melting of consumable electrodes in a vacuum arc furnace

Methods are proposed for the detection of problems in vacuum arc melting. Video cameras are mounted on the vacuum arc furnace in order to monitor the melting process. Usually, the automatic control system for the melting process only measures the quantities required for direct control. In some cases, those measurements do not permit the detection of specific nonstandard melting conditions. However, on the basis of the video images, the supervisor can identify and eliminate such problems. The video feed is divided into frames. Each frame is a matrix consisting of pixels. On the basis of the sum of pixels in the image, anomalous melting conditions may be determined. Algorithms are proposed for analysis of the video images so as to detect anomalous melting conditions.