海绵钛致密的原因分析及控制措施

发布时间：2021-11-06 08:34

　　钛具有密度小、强度大、耐高温、低温性能好等特点,能满足军工、航天、航空、医疗等高端应用的需求。工业上生产海绵钛的唯一方法是镁热还原法,然而生产中普遍存在致密块这种硬度较大的产品,难以切割和破碎,会减少切割机和破碎机的使用寿命；且海绵钛在采用真空自耗炉方式铸锭时,出现了压制电极难以压实现象,在熔炼过程中,电极中致密块容易脱落,影响熔铸成锭的质量。本文通过研究海绵钛的形成机理、剖析钛坨内部海绵钛密度分布规律、对比不同密度海绵钛微观组织及成分差异和应用ANSYS Workbench 14.0模拟海绵钛生产还原过程中还原炉的温度分布和热量传递规律,分析导致海绵钛形成致密性亮块的主要原因,一是高料速引起剧烈的还原反应,产生的大量热量造成液镁表面的中部位置温度达到1249.6℃,导致海绵钛的烧结。二是还原炉内温度过大可能导致的海绵钛烧结。三是液面过高可能导致的海绵钛烧结。为了验证理论分析结果,设计并实施了降低料速、多点布料、降低液面以及低料速条件下的降温实验,试验结果表明加料速度和加料部位对海绵钛致密性的影响较大,液面的影响较小。在料速降低以及采用多点布料的条件下,平均装桶率升高3.6%以及4.0...

【文章来源】： 昆明理工大学云南省

【文章页数】：77 页

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 钛的介绍
    1.2 钛冶金的发展现状
        1.2.1 镁热法
        1.2.2 碘化法
        1.1.3 传统熔盐电解法
        1.1.4 FFC法
    1.3 国内外海绵钛生产现状
    1.4 海绵钛致密性研究现状
        1.4.1 海绵钛形成机理
        1.4.2 海绵钛致密性的原因分析
        1.4.3 海绵钛致密性的控制方法研究现状
    1.5 研究内容与意义
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 目的和意义
第二章 海绵钛密度及微观结构分析
    2.1 海绵钛坨致密度分布情况
    2.2 微观结构分析
    2.3 夹杂物分析
    2.4 小结
第三章 ANSYS软件模拟海绵钛还原的热量分布
    3.1 ANSYS软件简介
    3.2 物理模型
    3.3 物理模型的简化
    3.4 网格划分
    3.5 数学模型
        3.5.1 稳态热分析
        3.5.2 热传导
        3.5.3 热对流
        3.5.4 热辐射
        3.5.5 数值计算方法
    3.6 还原炉温度分布
    3.7 小结
第四章 还原过程对海绵钛致密性的影响
    4.1 实验原料、设备及其方法
        4.1.1 原料
        4.1.2 主要设备
        4.1.3 实验原理
        4.1.4 实验目的
    4.2 还原过程中加料速、加料方式对产品致密性的影响
        4.2.1 加料速度的影响
        4.2.2 加料方式的影响
    4.3 还原液面高度对产品致密性的影响
    4.4 在低料速的条件下还原温度对产品致密性的影响
    4.5 二次加镁对海绵钛致密度的影响
    4.6 小结
第五章 优化实验应用到工业上的可行性分析
    5.1 收率、成品率
        5.1.1 料速实验的收率和成品率
        5.1.2 多点布料实验的收率和成品率
        5.1.3 降低液面实验的收率和成品率
        5.1.4 低料速条件下降低温度实验的收率和成品率
    5.2 产品粒度不合格比例和手选钛比例
        5.2.1 料速实验
        5.2.2 多点布料实验
        5.2.3 液面实验
        5.2.4 低料速条件下的温度实验
    5.3 化学成分及布氏硬度
        5.3.1 料速实验化学成分及布氏硬度
        5.3.2 多点布料实验化学成分及布氏硬度
        5.3.3 液面实验化学成分及布氏硬度
        5.3.4 低料速条件下温度实验化学成分及布氏硬度
    5.4 小结
第六章 结论
    6.1 本论文的主要结论
    6.2 创新点
    6.3 建议与不足
致谢
参考文献
附录A
附录B


【参考文献】：
期刊论文
[1]海绵钛中杂质的分布与存在形态 [J]. 王学文,徐国富,张履国,赵以容,王明玉,罗霖.  钛工业进展. 2013(04)
[2]镁热法生产海绵钛还原过程强制散热研究 [J]. 窦守花,吴复忠,高成涛.  有色金属(冶炼部分). 2013(06)
[3]镁热法制备海绵钛还原产物真空蒸馏分离研究 [J]. 李亮,李开华,程晓哲,苗庆东,张继东,李凯茂.  真空. 2013(03)
[4]还原-蒸馏工艺对海绵钛质量的影响 [J]. 刘娟,雷霆,周林,陈格.  湿法冶金. 2013(03)
[5]海绵钛的工艺技术现状及其发展趋势 [J]. 李亚军,张新彦.  材料开发与应用. 2013(01)
[6]Application of the titanium alloy in civil aviation [J]. XU Feng, YANG Zhao and WANG Ning Special Steel Technology Center,Research Institute,Baoshan Iron & Steel Co., Ltd., Shanghai 200940, China.  Baosteel Technical Research. 2011(04)
[7]海绵钛生产中还原液面对还原生产过程的影响 [J]. 向芳芳,王再军,王邦兴.  轻金属. 2011(10)
[8]镁还原四氯化钛生产海绵钛过程传热分析 [J]. 狄伟伟,刘正红,孙虎民.  钛工业进展. 2011(01)
[9]2009年中国钛工业发展报告 [J]. 王向东,逯福生,贾翃,郝斌,马云风.  钛工业进展. 2010(03)
[10]海绵钛结构及微观组织分析 [J]. 许伟春,孙虎民.  稀有金属. 2009(06)



本文编号：3479507