钛合金VAR过程中自感电磁场对流场与偏析行为的影响

作者：黄立清; 吴京洋; 郭杰; 樊凯^*; 李超; 李志宏; 李俊杰; 王锦程

来源：钢铁钒钛, 2023, 44(04): 55-84.

• 钛合金
• 真空自耗电弧熔炼
• 连续介质模型
• 自感电磁场
• 流场
• 宏观偏析

采用合金凝固的连续介质模型，模拟了钛合金真空自耗电弧熔炼过程中温度场、溶质场、流场、自感电磁场的演化行为。通过对比浮力单独作用、自感电磁力单独作用以及二者共同作用下的熔池流动及成分偏析结果，揭示了熔炼过程中熔体流动和溶质偏析的形成机理。结果表明，0.3 kA小电流熔炼时，熔池内熔体流动由浮力主导，形成侧壁向下、中心向上的对流；0.73 kA大电流熔炼时，熔池内呈现由电磁力主导的反向对流，熔池最大流速为0.036 m/s;0.45 kA中等电流熔炼时，浮力和电磁力对熔体流动的作用均比较明显，熔池内形成两个流动方向相反的区域，且由于两者相互竞争制约，导致熔池中最大流速达到极低值0.004 m/s。铸锭整体宏观成分偏析随着熔炼电流的增加呈现先上升后下降再上升的变化规律，三阶段宏观偏析的极值分别为0.54%、0.39%与0.57%。当电磁力和浮力作用基本相当时，宏观偏析程度最轻。

• 单位
  凝固技术国家重点实验室; 西北工业大学