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鈦是一種稀有金屬,有良好的抗腐蝕能力及金屬中*高的強度-重量比。鈦還能與鐵、鋁、釩、鉬等其他元素熔成合金,制造出高強度的鈦合金,廣泛應用在航天、軍事、工業、汽車、農產食品、醫學、運動用品、珠寶及手機等領域。
鈦及鈦合金的冶煉方法有:真空自耗爐(VAR)、電子束真空冷床爐(EB)、真空等離子弧和真空等離子束熔煉(PA)、冷床爐熔煉(CHM)。其中前兩者是熔煉鈦及鈦合金的*選設備,在國內VAR爐較多,而EB爐相對偏少。這兩者區別是:
1、eb爐的原理
1)EB 爐是利用電子束槍產生的電場加速電子束作為熱源轟擊被熔金屬,將電子的動能轉變為熱能,從而加熱熔化金屬。
2)VAR 爐是在真空或在惰性氣氛中,自耗電極棒作為陰極,在直流電弧的高溫作用下迅速熔化,并在水冷銅坩堝內形成熔池。
2、EB 爐優勢
1)EB 爐可以充分去除高、低密度夾雜物,可生產航空用鈦合金等高端產品。美國明確規定航空鈦合金必須采用EB 爐冶煉。
2)EB 爐不僅可以生產圓錠,還可以生產矩形錠供直接軋制,可省去鍛造開坯,從而大幅度降低金屬損耗、降低成本,以超低成本生產純鈦卷等產品。
3)EB 爐可以接受大量的殘鈦原料。如美國Timet 冶煉鈦合金時殘鈦加入量(質量分數)為62.4%,理論上可達到100%。
4)EB 爐以其冷床精煉區的凈化作用,使得對于除航空鈦合金等高端產品外,大多數純鈦和鈦合金均可實現一次熔煉,大大節約熔煉成本。
2、 EB 爐劣勢
1)生產鈦合金時成分控制較難,對于Al、Cr 等蒸汽壓低于純鈦的金屬,其揮發較大,而且隨操作條件不斷變化,如Al 的揮發量(質量分數)達到1.5%。因此需要一定的操作熟練度和磨合過程。
2)生產鈦合金時爐溫高、真空度高,鈦金屬揮發也有一定損失,通常為2%~5%。
3)EB 爐造價高,與同產能的進口VAR爐相比,其造價是后者的3.5~4倍,噸材投資較高,導致設備折舊成本高。
基于以上特點,近年來EB熔煉爐在國內也逐漸推廣開來,國內的EB爐設備,極大提升了冶煉水平。