预测电渣重熔精炼合金铸锭中Al、Ti含量的方法技术

本发明专利技术提供一种预测电渣重熔精炼合金铸锭中Al、Ti含量的方法。预测电渣重熔精炼合金铸锭中Al、Ti含量的方法，包括：建立熔渣传热模型，利用热量守恒方程求解渣‑金界面处的反应温度；建立铝钛烧损的渣‑金反应热力学模型，计算平衡状态下合金铸锭中Al、Ti的平衡含量。本申请提供的预测电渣重熔精炼合金铸锭中Al、Ti含量的方法，能够精准预测电渣重熔精炼合金铸锭中Al、Ti的含量，为降低合金烧损和烧损均匀化控制的实现打下良好的基础。

【技术实现步骤摘要】
预测电渣重熔精炼合金铸锭中Al、Ti含量的方法
本专利技术涉及冶金领域，尤其涉及一种预测电渣重熔精炼合金铸锭中Al、Ti含量的方法。
技术介绍
镍基变形高温合金是以面心立方结构的奥氏体(γ相)为基体，主要的强化相是γ＇(面心立方的Ni3(Al，Ti))相，含量达20%～55%。通常情况下，镍基变形高温合金中的γ＇相随着Al+Ti含量的增加而增加。因此，合金铸坯Al、Ti元素分布不均匀将直接影响合金强化相的不均匀分布，进而导致合金产品性能不一致，降低合金成材率。目前，镍基变形高温合金主要采用双联（VIM+ESR、VIM+VAR）或三联（VIM+ESR+VAR）冶炼工艺，其中ESR冶炼过程中合金经渣洗可有效脱硫和去除大尺寸夹杂物，然而由于合金与熔渣的密切接触，合金中的易氧元素（Al、Ti等）与熔渣中的氧化物发生氧化还原反应，导致合金中易氧元素烧损。电渣重熔精炼镍基变形高温合金往往经过三个时期，化渣期、稳定熔炼期和封顶阶段，不同时期对应着不同的冶炼制度，随着冶炼和渣金反应的进行，冶炼温度和熔渣成分不断变化，使得熔渣对合金的烧损程度沿铸锭轴向方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预测电渣重熔精炼合金铸锭中Al、Ti含量的方法，其特征在于，包括：/n建立熔渣传热模型，利用热量守恒方程求解渣-金界面处的反应温度；/n建立铝钛烧损的渣-金反应热力学模型，计算平衡状态下合金铸锭中Al、Ti的平衡含量。/n

【技术特征摘要】
1.一种预测电渣重熔精炼合金铸锭中Al、Ti含量的方法，其特征在于，包括：
建立熔渣传热模型，利用热量守恒方程求解渣-金界面处的反应温度；
建立铝钛烧损的渣-金反应热力学模型，计算平衡状态下合金铸锭中Al、Ti的平衡含量。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热量守恒方程为：

（1），
其中，

（2），

为1h内熔渣产生的总热量，U为熔炼电压，I为熔炼电流，为功率因子，取0.46；

（3）；

（4）；
其中，

（5）；

为1h内熔渣向冷却水的传热量，为渣的热损失系数，F为渣的热损失因子，为熔渣与结晶器的接触面积，为金属熔池表面积，为熔渣体积，R为结晶器半径；

（6），

为1h内熔渣向合金锭的传热量，为合金液的平均温度，为铸锭的初始温度，为合金的质量定压热容，L为合金的潜热，为熔速；

（7），

为1h内熔渣表面的辐射散热量；
由式（1）-（7）计算得到；

用热流公式表示：

（8），

为渣池到冷却水的平均传热系数，取0.14kW/（m2·℃）；为熔渣温度；为冷却水的出水口温度；
由式（3）-（8）计算得到；
渣-金界面反应温度由式（9）计算得到：

（9）。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述“计算平衡状态下合金铸锭中Al、Ti的平衡含量”包括：
根据离子分子共存理论和质量守恒定律，建立熔渣活度方程组，计算得到熔渣组元活度；
基于瓦格纳法，计算合金铸锭中铝和钛的组元活度系数；
根据渣-金平衡反应，计算平衡状态下合金铸锭中的Al、Ti含量。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电渣重熔采用的渣系为四元渣系，其成分包括CaF2、CaO、Al2O3和TiO2；
按照离子分子共存理论，该四元渣系包括Ca2+、O2-、F-三种简单离子，Al2O3和TiO2两种简单分子，3CaO•Al2O3、12CaO•7Al2O3、CaO•Al2O3、CaO•2Al2O3、CaO•6Al2O3、CaO•TiO2、3CaO•2TiO2、4CaO•3TiO2、Al2O3•TiO2、3CaO•2Al2O3•CaF2、11CaO•7Al2O3•CaF2共11种复杂分子。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨树峰，杨曙磊，田强，赵朋，秦鹤勇，刘威，王宁，
申请(专利权)人：北京科技大学，北京钢研高纳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11