cuagzr合金的电渣冶金工艺试验研究(附件)【字数：14379】
摘 要摘 要 科技发展越来越迅速，很多行业都面临危机，冶金行业更是如此，中低端产品产能过剩，高端产品紧缺，工厂经济效益低下。现阶段，我国很多高端冶金产品供给远远不够或者还没有生产能力。 航天事业飞速发展，运载火箭吨位越来越大，航天材料的要求越来也高，CuAgZr合金作为优质的航天材料，我国仍没有成熟的工艺来生产。这个时候，迫切需要创新，生产高端产品。 近年来电渣冶金工艺的发展越来越得到重视，其应用不再局限于钢铁冶炼。本论文阐述了国内外电渣冶金工艺和CuAgZr生产的现状，对CuAgZr合金的电渣重熔工艺进行了详细探讨，目的是通过比较简单可行的工艺实现CuAgZr合金的精炼，包括渣料的设计、渣锭的设计和CuAgZr合金电极棒的制作，以及电制度、渣制度的确定等。研究所用的方法主要有建模法、实验法和对比法。研究表明，只要设计出合理的工艺参数，CuAgZr合金的电渣重熔精炼完全可以实现。关键词CuAgZr合金、电渣重熔、工艺参数
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2 国内外研究现状及存在的问题 2
1.2.1关于电渣冶金 2
1.2.2关于CuAgZr合金 3
1.2.3存在的问题及解决方法 4
1.3研究的目的和意义 4
第二章 实验基本原理及设备 5
2.1电渣重熔的基本原理 5
2.2电渣炉的主要设备 5
第三章 电渣重熔原材料及工艺参数 9
3.1 电渣重熔原材料 9
3.1.1自耗电极 9
3.1.2护锭板 9
3.1.3引燃渣料 9
3.1.4重熔渣料 10
3.2电渣重熔工艺参数的确定 11
3.2.1电渣锭的尺寸 11
3.2.2自耗电极尺寸 11
3.2.3 电制度 13
3.2.4渣量及渣池深度 16
3.2.5电极熔速的确定 16
第四章 电渣重熔实验过程 21
4.1重熔前准备 21
4.1.1实验原材料 21
4.1. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
2 设备检查............................................................................................23
4.2实验过程 24
4.3实验结果及讨论： 25
总结 28
致谢 29
参考文献.............................................................................................................30. .
第一章 绪论
1.1研究背景
现在我们正处于二十一世纪初期，高新技术进入产业，引发了“第三次产业革命”和“第四次科技浪潮”，现代尖端技术迅速转化为社会生产力，在这种大形势下，传统工业急需注入新鲜血液，尤其是冶金工业。现阶段我国冶金工业面临着许多挑战，其中之一就是中低端产品产能过剩，高端产品依然紧缺。所以我们需要转换思维，力求创新，不能仅仅依靠过去的技术。
近些年来，液氢液氧作为运载火箭的动力越来越得到广泛的应用，这种火箭发动机燃烧室的内壁长期处在高温、高压的环境中，并且压力载荷和内壁两侧温度梯度会引起极高的热应力，再加上高速燃气流的作用，火箭燃烧室内壁的温度可达到数千度。巨大的热流需要通过燃烧室内壁传导出去，对此只有通过降低燃烧室内壁内侧的燃气温度和加强外侧冷却的方法，才能使燃烧室内壁经受住高温高压的作用。前者可行性不高，因此主要从后者进行考虑，后者主要取决于材料的导热性能，所以采用高温导热材料是显著降低内壁温度及其梯度，提高材料承受力的有效途径。随着航天事业的发展，往返式飞船出现，火箭运载吨位逐步提高，对火箭燃烧室内壁材料的要求越来越高，传统的不锈钢材料越来越达不到要求。
与不锈钢材料相比，铜基合金的导热性更高，可以显著提高燃烧室的性能，早在上世纪70年代，美、苏和西欧等国家便先后使用铜基合金作为代替不锈钢的材料应用于液氢氧发动机燃烧室内壁的材料。美国曾对推力室内壁进行了大量的性能和模拟实验，大量对比试验表明，铜银锆合金具有最好的低周热疲劳寿命。
美国的CuAgZr合金生产技术发展比较早，技术相对成熟。但是，目前国内尚且没有成熟的技术来精炼CuAgZr合金，更加做不到大规模生产。我们急需一种技术，能够实现优质CuAgZr合金的批量生产。
目前，在冶金领域，电渣冶金作为一种比较新兴且高效的冶金技术被大力发展。电渣冶金技术具有其他冶金技术所不能匹敌的一系列优越性。应用电渣冶金技术，产品具有以下优势：
（1）性能优越，电渣产品金属纯净、组织致密、成分均匀、表面光洁。产品使用性能优异。
（2）生产灵活，电渣重熔可生产圆锭、方锭、扁锭及空心锭。电渣熔铸可生产圆、椭圆管、偏心管和方形管。还可熔铸其他异型铸件。
（3）工艺稳定，质量与性能的再现性高。
（4）经济合理，设备简单、操作方便、生产费用低，金属成材率高，对超级合金、高合金及大纲锭而言，可以提高成材率。
（5）过程可控，控制参量较少，目标参量易达到，便于自动化。对产品微量化学成分、夹杂物形态及性质、晶粒尺寸、结晶方向、显微偏析、碳化物粒度及结构等都能予以控制。
鉴于电渣合金技术的以上优点，我们希望通过电渣合金技术实现CuAgZr合金的精炼。
1.2 国内外研究现状及存在的问题
1.2.1关于电渣冶金
电渣冶金最初的工作是1935年美国的霍普金斯进行的渣中的自耗电极熔化实验，并于1940年获得电渣熔炼专利，称为“凯洛法”。1959年，FirthSterling公司建成3台3.6t电渣炉进行电渣重熔，美国电渣技术才得以定型。但这一技术长期被垄断，直到1965年该公司破产并被Vasco公司及Allvae公司兼并，这一技术逐渐公之于众。1954年乌克兰科学院巴顿电焊研究所的巴顿院士根据电渣焊接的原理提出了电渣重熔法，并且于19541955年间建立了第一台P813型电渣重熔试验装置，1958年在第聂伯尔特殊钢特殊厂建立了一台P909型工业性试验的电渣炉，并采用实心的合金钢棒为自耗电极，采用交流电。20世纪，苏联的电渣生产发展迅速，70年代就建立了三相多电极、大吨位的电渣炉。德国也是电渣重熔发展较快的国家之一，于1971年在伏克林根工厂建立了容量为160吨的电渣炉。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2 国内外研究现状及存在的问题 2
1.2.1关于电渣冶金 2
1.2.2关于CuAgZr合金 3
1.2.3存在的问题及解决方法 4
1.3研究的目的和意义 4
第二章 实验基本原理及设备 5
2.1电渣重熔的基本原理 5
2.2电渣炉的主要设备 5
第三章 电渣重熔原材料及工艺参数 9
3.1 电渣重熔原材料 9
3.1.1自耗电极 9
3.1.2护锭板 9
3.1.3引燃渣料 9
3.1.4重熔渣料 10
3.2电渣重熔工艺参数的确定 11
3.2.1电渣锭的尺寸 11
3.2.2自耗电极尺寸 11
3.2.3 电制度 13
3.2.4渣量及渣池深度 16
3.2.5电极熔速的确定 16
第四章 电渣重熔实验过程 21
4.1重熔前准备 21
4.1.1实验原材料 21
4.1. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
2 设备检查............................................................................................23
4.2实验过程 24
4.3实验结果及讨论： 25
总结 28
致谢 29
参考文献.............................................................................................................30. .
第一章 绪论
1.1研究背景
现在我们正处于二十一世纪初期，高新技术进入产业，引发了“第三次产业革命”和“第四次科技浪潮”，现代尖端技术迅速转化为社会生产力，在这种大形势下，传统工业急需注入新鲜血液，尤其是冶金工业。现阶段我国冶金工业面临着许多挑战，其中之一就是中低端产品产能过剩，高端产品依然紧缺。所以我们需要转换思维，力求创新，不能仅仅依靠过去的技术。
近些年来，液氢液氧作为运载火箭的动力越来越得到广泛的应用，这种火箭发动机燃烧室的内壁长期处在高温、高压的环境中，并且压力载荷和内壁两侧温度梯度会引起极高的热应力，再加上高速燃气流的作用，火箭燃烧室内壁的温度可达到数千度。巨大的热流需要通过燃烧室内壁传导出去，对此只有通过降低燃烧室内壁内侧的燃气温度和加强外侧冷却的方法，才能使燃烧室内壁经受住高温高压的作用。前者可行性不高，因此主要从后者进行考虑，后者主要取决于材料的导热性能，所以采用高温导热材料是显著降低内壁温度及其梯度，提高材料承受力的有效途径。随着航天事业的发展，往返式飞船出现，火箭运载吨位逐步提高，对火箭燃烧室内壁材料的要求越来越高，传统的不锈钢材料越来越达不到要求。
与不锈钢材料相比，铜基合金的导热性更高，可以显著提高燃烧室的性能，早在上世纪70年代，美、苏和西欧等国家便先后使用铜基合金作为代替不锈钢的材料应用于液氢氧发动机燃烧室内壁的材料。美国曾对推力室内壁进行了大量的性能和模拟实验，大量对比试验表明，铜银锆合金具有最好的低周热疲劳寿命。
美国的CuAgZr合金生产技术发展比较早，技术相对成熟。但是，目前国内尚且没有成熟的技术来精炼CuAgZr合金，更加做不到大规模生产。我们急需一种技术，能够实现优质CuAgZr合金的批量生产。
目前，在冶金领域，电渣冶金作为一种比较新兴且高效的冶金技术被大力发展。电渣冶金技术具有其他冶金技术所不能匹敌的一系列优越性。应用电渣冶金技术，产品具有以下优势：
（1）性能优越，电渣产品金属纯净、组织致密、成分均匀、表面光洁。产品使用性能优异。
（2）生产灵活，电渣重熔可生产圆锭、方锭、扁锭及空心锭。电渣熔铸可生产圆、椭圆管、偏心管和方形管。还可熔铸其他异型铸件。
（3）工艺稳定，质量与性能的再现性高。
（4）经济合理，设备简单、操作方便、生产费用低，金属成材率高，对超级合金、高合金及大纲锭而言，可以提高成材率。
（5）过程可控，控制参量较少，目标参量易达到，便于自动化。对产品微量化学成分、夹杂物形态及性质、晶粒尺寸、结晶方向、显微偏析、碳化物粒度及结构等都能予以控制。
鉴于电渣合金技术的以上优点，我们希望通过电渣合金技术实现CuAgZr合金的精炼。
1.2 国内外研究现状及存在的问题
1.2.1关于电渣冶金
电渣冶金最初的工作是1935年美国的霍普金斯进行的渣中的自耗电极熔化实验，并于1940年获得电渣熔炼专利，称为“凯洛法”。1959年，FirthSterling公司建成3台3.6t电渣炉进行电渣重熔，美国电渣技术才得以定型。但这一技术长期被垄断，直到1965年该公司破产并被Vasco公司及Allvae公司兼并，这一技术逐渐公之于众。1954年乌克兰科学院巴顿电焊研究所的巴顿院士根据电渣焊接的原理提出了电渣重熔法，并且于19541955年间建立了第一台P813型电渣重熔试验装置，1958年在第聂伯尔特殊钢特殊厂建立了一台P909型工业性试验的电渣炉，并采用实心的合金钢棒为自耗电极，采用交流电。20世纪，苏联的电渣生产发展迅速，70年代就建立了三相多电极、大吨位的电渣炉。德国也是电渣重熔发展较快的国家之一，于1971年在伏克林根工厂建立了容量为160吨的电渣炉。
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