真空熔炼中海绵钛挥发物对真空系统的影响和解决方法

真空熔炼中海绵钛挥发物对真空系统的影响和解决方法摘要：文章使用对于钛在真空熔炼时产生的真空泵组抱死，零件腐蚀等情况给 予了非常详尽的研究与分析，指出了对于产生这种故障给予预防的相关措施，使 得真空泵组产生的故障率得到了降低，使得了真空泵组自身的使用寿命得到了有 效的提升。关键词：海绵钛；挥发物；机械泵；罗茨真空泵；油扩散喷射真空泵1概述钛是金属材料领域族群中新发现的一种元素，钛合金自身的密度比较低、但 是同时有着很高的强度和比模量，同时其熔点较高、有着强大的耐腐蚀和抗高温 的特性，同时其自身还有着非常好的抗蠕变性与抗氧化性，是非常有潜力的新一 代的高温结构材料，被称之为太空金属与海洋金属”。所以在航空航天和核工 业以及军事工业还有冶金等领域有非常普遍的使用，是非常主要的战略物资，同 时也是高温领域里无法被代替的一种材料。2实验与统计钛因为是一种活性的金属，所以经常会和空气产生氧反应，在熔炼里需处在 真空熔炼设备里，真空熔炼经常会使用的方式主要有真空感应熔炼额真空电弧熔 炼，以及电子束熔炼与等离子熔炼，和冷床熔炼等，这些设备之间的相同点是都 要使用真空泵组在系统里将气体排除使其能够满足真空状态。在海绵钛其自身的 真空熔炼里，真空系统里包含了非常多的粉尘与挥发物，这些物质与空气里的水 还有机械泵油共同的进行混合，对中机械设备以及真空系统的的运行造成了非常 大的危害.2.1腐蚀前级机械泵腔及滑阀令二者的间隙增加，机械泵自身的额抽气速率被减弱。会使得机械泵自身的 主轴轴承被腐蚀、同时其自身的配合间隙也会变大，运行的时候会产生比较大的 震动性，这使得机械泵自身的使用寿命得到了有效的降低，经常会产生密封漏气 以及漏油的问题。腐蚀前级机械泵滑轨上进行固定的螺栓，在泵进行运行的时候 因为震动，经常会出现脱落的情况，使得泵腔被划伤严重的还会出现报废的问题。2.2金属粉末进入前级机械泵金属粉末如果进入到泵油里，会使得泵油自身变得非常的粘稠，会使得排气 阀和滑阀油孔、磨损阀片等被组设，同时也会令泵体与滑阀产生发热的情况，其 还会使得前级机械泵产生抱死的问题。金属粉尘会对轴封自身的气密性产生影响， 从而出现严重的漏气问题。2.3金属粉尘进入罗茨泵泵腔进入一旦附着在泵腔和其转子的表面上，就会使得本来比较光洁的表面变得 非常粗糙，在金属粉尘积累的一定程度的时候，泵腔和转子之间的间隙也会减小， 负荷会随之增大，使得泵体产生发热的情况，从而令转子产生垫膨胀，泵也会出 现抱死的情况；同时也会使得罗茨泵自身进行抽气的速率极大的减弱。2.4金属粉尘进入油扩散泵体金属粉进到扩散泵体的时候，其会使得油自身的粘度随之提升，会使得喷嘴 被组设，令油扩散喷溅真空泵无法保持正常的工作。金属粉在进到油中的时候， 会使得油的沸点提升，使其自身的工作时间被延长，使打开阀门的时间也会降低， 从而产生返油和无真空的问题。3分析与讨论3.1分析与讨论真空泵组中腐蚀物的来源海绵钛主要是通过选矿、富集、氯化、精制、镁热去进行还原，并通过真空 蒸馏等工艺进行制取产生的。海绵钛在进行氯化的时候，其中添加的C12并不会 完全与富钛料TiO2产生反应，其在海绵钛里还会残留非常多的杂质，这检测说明 书显示：0级的海绵钛里含有了 0.06%的C12。经过相关的检测能够得出，在真空 泵组排除系统空气的过程里，这些C12被排除进入真空泵组的的前级机械泵位置， 与真空泵油中还有空气里的水产生以下的反应，其相关的化学反应式为：H2O+C12=HC1+HC1O生成的盐酸以及次氯酸并且会大量的溶解在真空泵油里，对于不同的真空泵 腔和滑阀等会产生非常大的腐蚀。3.2分析与讨论真空泵组中粉尘的来源通过对真空泵机组中粉尘成分的分析可以看出，真空系统中主要有三种粉尘 源：自耗电极中的钛粉被吸入真空泵机组中;在熔化过程中，产生的金属挥发物被 吸入真空泵中。在该组中，真空消耗电弧炉运行期间产生的灰尘和设备内部的灰 尘被吸入真空泵组。这些粉尘，挥发物和一些混入油扩散泵的油附着在真空管道和罗茨泵的内表 面，有些与机械泵的油混合。真空泵中的尘埃和挥发物的积聚在一定程度上会导 致上述统计失效。基于以上分析，可以看出，解决海绵钛挥发物在真空熔炼中对真空系统的影 响主要是由于防止海绵钛C12与水反应以及粉尘和金属挥发物进入真空泵单元。 由于海绵钛制备过程的限制，海绵钛的C12不能被去除，因此只有真空泵组产生 的空气压缩产生的水才能及时消除。C12和水之间的反应主要发生在真空泵组的 前级机械泵处。H系列滑阀式机械真空泵配有气镇装置。气镇装置的使用消除了 泵室中的水;它可以防止灰尘和金属挥发物。进入真空泵组时，首先需要让尘埃和 金属挥发物停留在真空泵组的入口处，因此在真空泵组的入口处需要安装防尘装 置，可以方便地清洗和拆卸。4解决方案针对上述产生的诸多问题，在具体对其进行使用的时候我们可以总结出了一 系列处置方案并获得了非常良好的效果，每一周将气镇阀打开一次，然后将真空 泵油里的水进行排出，使得真空泵油自身的酸度有所降低，同时还能够降低对真 空泵组造成的腐蚀。停泵的时候还需要将充气阀即时打开，令真空泵油返到油箱， 防止盐酸以及次氯酸腐蚀前级机械泵的泵腔。滑轨固定螺栓更变成钛或者是不锈 钢耐腐蚀的螺栓，使得固定螺栓被腐蚀而脱落的问题降低，减缓其对泵腔造成的 损坏。在真空泵组的入口位置添加装便于拆卸的防尘装置。结束语因为海绵钛在进行制取的时候工艺无法改变，海绵钛挥中的发物不能够完全 得到消除，只能使用以上处置办法去减缓对真空系统造成的影响。以上对于海绵 钛挥发物进行处置的办法进行运用后，海绵钛在进行一次熔炼的过程中，机械泵 原本需要3个月进行更换一次，现在能够降低到一年，罗茨泵与油扩散喷射泵极 少需要进行检修，这能够很好的为企业减少生产成本，令生产效率得到有效的提 升。参考文献1 王桂生.钛的应用技术M.长沙：中南大学出版社，2012.2 陈兴汉.真空熔炼M.西安：西安前进印刷厂，2014.3 王晓东，巴德纯，张世伟，等.真空技术M.北京：冶金工业出版社，2013.马宏声.钛及难容金属真空熔炼M.长沙：中南大学出版社，2010.5杨可桢，程光蕴，等.机械设计基础M.北京：高等教育出版社，2012.