gMgdKAd ⅴ为熔化液层体积。在熔炼时间τ内，熔化液层总体积从O变到ⅴ，若略去弧隙区及熔池的镁 挥发，[Mg]由[Mg]e变到[Mg]i,则 [Mg]i Me∫dedv=∫-KAar [Mgle 0 0 A [Mg]i=[Mg]ee -KVT (5) 由(5)式可见，A、V、t一定时，[Mg]i与[Mg]e成直线关系，直线过原点，与图7相符。 -Kiar 本试验条件下，A=14.4厘米2，V=720厘米3，t=560秒。从(2)式，e =0.30, 则K:=0.107厘米·秒1，传质系数较大。 Johnson Li)指出，提高真空度及减小结晶器与电极间或熔体与泵间的气流阻力是提高 提纯效果的唯一有效途径。然而，增大结晶器和电极间距（减小充填比）会恶化重熔锭表面 质量，生产上较难实施。从镁挥发动力学来讨论，由(5)式得出 .KIAY [Mg]i=[Mgle e (6) 式中Y为合金液比重，W为平均熔化速度。其他条件一致时，增加[Mg]e或W均可使[Mg]i 增加。故在真空度和充填比一定时，可通过调整[Mg]e和工艺制度来控制[Mg]i。(6)式应 能推广到真空电弧重熔过程中其他挥发元素的控制，如锰的控制及铅、氢等有害元素的去 除。 三、真空感应熔炼过程中镁挥发的数学模型 1.研究方法：川50公斤真空感应炉熔炼GH220合金，电源频率为2500赫兹。仅调整合金的 镁加入量，其他成分不变，研究了不同镁加人量[Mg]a、挥发温度t,气相压力P,及保持时间τ 对[Mg]的影响。用供电时间和功率控制温度，镁以16%镁的镍镁中间合金在铝、钛、硼、 饰合金化之后加入，加镁前向炉膛充入一定压力高纯氩，保持时间为加完镁至出钢完毕。考 虑到出钢时金属液面面积的变化，将τ增加30秒。镁分析试样取自电极上部。根据镁挥发动 力学公式及对试验数据的处理，建立了镁挥发的数学模型，用实验室和生产数据验证了模型 的可靠性。 2.镁挥发的限制环节：GH220合金的铝含量较高，但在MgO坩埚中，于1450℃、200毫 米汞柱的氩气氛下，分别保持8~16分钟，合金中不加镁的[Mg]©为痕迹。说明坩埚不会导 致合金增镁，镁的挥发量就是变化量，控制合金中镁归结为控制镁的挥发。 真空感应熔炼过程的镁挥发也包括前述六步骤，但镁的挥发部位是金属熔池，①为镁原 100-， 二 一 丫 为熔化液层体积 。 在熔炼时 间丫 内 ， 熔化液 层总体积 从。 变到 ， 若略去弧 隙区及熔池 的镁 挥发 ， 由 变到 ， 则 〔 〕 丁 ‘ 〔 〕丁 〔访 ‘ 一 丫 丁 一 ’ 〕 一 一 〕 一 由 式 可 见 ， 、 、 丫 一定时 ， 〔 与〔 〕 成直线关系 ， 直线 过原点 ， 与图 相符 。 本试验 条件下 ， 二 则 厘 米 一 秒 。 一 』、 ， ， ‘ 二 丫 ， ‘ 。 ， ， ， ，二 二 ， 、 、 一 一 。 。 。 遵 术 一 ， 了艺 里 术 ‘ ， 勺 毛护。 从 艺少 了匆一 。 。 ， 一 ， 传质系数较 大 。 一 ’ 。 五 “ “ ’ 指 出 ， 提 高真空度及减小结 晶器与电极 间或熔体与泵 间的 气流阻 力是 提 高 提 纯效果的唯 一有效途 径 。 然 而 ， 增 大结 晶器和电极间距 减小充填比 会恶化重熔锭 表面 质量 ， 生 产上较难实施 。 从镁挥发 动力学来讨论 ， 由 式 得 出 扩 · 丫 〕 一 。 一 一 一 式 中 为合金 液 比重 ， 为平 均熔化速 度 。 其他条件 一致时 ， 增加 【 〕 或 均 可 使 【 〕 增加 。 熬在 真空度和充填 比 一定时 ， 可通 过调整 〔 〕 和工艺制度来控制 〔 〕‘ 。 “ 式应 能推广到真空 电弧 重熔过 程中其他挥发 元 素的控制 ， 如锰 的 控制及铅 、 氢等有害 元 素 的 去 除 。 三 、 真空感应熔炼过程 中镁挥发的数学模型 研究 方 法 用 公斤真空感 应炉熔炼 合金 ， 电源 频率 为 。 。 赫兹 。 仅调 整合 金的 镁加入 量 ， 其他 成分 不 变 。 研究 了不 同镁加 入量 〔 〕 、 挥发 温 度 、 气相压 力 ， 及 保 持时 间丫 对 〔 〕 的影 响 。 用供 电时 间和功 率控制 温 度 ， 镁 以 镁的 镍镁 中间合 金 在铝 、 钦 、 硼 、 钵合金 化之 后加 入 ， 加 镁前 向炉膛充入 一定压 力 高纯氢 ， 保 持时 间为加 完镁至 出钢完毕 。 考 虑到 出钢时 金属 液 面 面积的 变化 ， 将 增加 秒 。 镁 分 析试 样取 自电极上部 。 根据镁 挥发动 力学 公式 及对 试验 数据的 处 理 ， 建立 了镁挥 发的 数学模型 ， 用实验 室和 生 产数据验证 了模型 的 可靠 性 。 镁挥发 的限 制 环 节 合 金 的铝 含量较 高 ， 但在 柑祸 中 ， 于 ℃ 、 毫 米汞 柱的氢 气氛 下 ， 分别 保持 分钟 ， 合金 中不加 镁的 〔 卜为痕迹 。 说 明柑 祸 不 会 导 致合金增镁 ， 镁的 挥发 量 就是 变化量 ， 控制合金 中镁 归结 为控制镁的挥发 。 真空感应熔炼 过程的 镁挥发也包括前述 六步骤 ， 但镁的挥发部位是 金 属熔池 ， ① 为镁原 一 一