CN109457119A - 一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法,钛合金真空自耗重熔(VAR)的影响因素很多,电流与电压的匹配难以控制,影响铸锭的表面质量;本方法是通过调节电压来控制熔炼过程的熔滴,即选择合适的熔滴值,使熔池动态良好、熔池与锭冠结合良好,铸锭表面光滑。本发明的优点:通过控制熔滴选择合适的熔滴值,当其它熔炼条件改变时,仍保证熔池的状态一致,通过反复实践,证明本方法简单、可靠,适合于各牌号、各种锭型钛合金铸锭熔炼。
Description
技术领域
本发明属于真空自耗重熔的电制度控制领域,尤其一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法。
背景技术
真空自耗重熔(以下简称VAR)仍然是钛合金铸锭的最主要熔炼方式,在生产过程中,熔炼的工艺参数(电流、电压、搅拌等)对铸锭的化学成分、杂质去除、铸锭表面质量有极其重要的影响,如何制定工艺参数,是钛合金熔炼的重中之重。钛合金VAR工艺最主要的两个参数是电流和电压,一定的电流、电压对应一定的弧长,弧的长短对熔池动态有很大的影响,弧长过长,电弧对熔池的冲击作用小,熔池不活跃不易到边,铸锭表面质量不好;相反,弧长过短电弧对熔池的冲击过大,熔池喷溅严重,铸锭表面质量差,因此弧长必须合适,也即电流与电压必须匹配。但是,影响电流与电压匹配的因素比较多,如熔化速度、搅拌电流大小、搅拌方式、熔炼的不同阶段、由于季节不同导致的水温变化等,即使电流电压参数完全相同,铸锭表面质量也不一致,相差较大,熔炼过程电流与电压很难良好匹配。
比较简陋的真空自耗炉,判断弧的长短主要通过肉眼观察,根据熔池的弧光亮度及熔池的动态来判断,随时手动调整电压,对操作人员的经验要求较高。新型自动化水平较高的真空自耗炉,要求事先设定合适的电流、电压等参数,但由于影响钛合金VAR的因素较多,难以确定合适的熔炼参数,迫切需要一种简单的、通用的、比较容易撑握的电流电压匹配的控制方法。
发明内容
本发明公开一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法,目的是通过控制熔滴的方法,即当选择合适的熔滴值,当其它熔炼条件改变时,可保证熔池的状态一致。
对于各牌号的钛及钛合金,在正常熔炼阶段,即使控制方式、熔速、搅拌、熔炼进程、水温等因素不同,弧的长短与熔滴大小有关,熔滴大小与电压高低有关。钛合金真空自耗熔炼时,当电压设定值比较低即弧长比较短时,熔滴值会比较高,相应的铸锭表面质量差(如图1所示);而当电压设定值比较高即弧长比较长时,熔滴值比较低,或者是检测不到熔滴值,这时熔池比较平稳,铸锭锭冠高,表面质量也不好(如图2所示);只有所设定的电压对应熔滴值合适时,熔池运动状态才会比较好,相应的铸锭表面质量也会比较好(如图3所示)。
通过监测熔滴值发现,电压设定值不变,随着钛合金VAR过程的进行,熔滴值一直在变化,说明弧长在变化,反映在铸锭不同部位的表面质量不一致;在熔炼开始阶段,电压对应熔滴值合适,随着熔炼进行,熔滴值逐渐减小,铸锭表面逐渐变差;只有整个VAR过程都维持合适熔滴值,熔池的状态才能保持一致,铸锭表面也会均匀一致;熔炼过程仅通过控制电压来保持电流与电压是匹配是很困难的,反之通过控制熔滴值来保持电流与电压匹配是可行的。
本发明的优点:通过控制熔滴选择合适的熔滴值,当其它熔炼条件改变时,仍保证熔池的状态一致,通过反复实践,证明本方法简单、可靠,适合于各牌号、各种锭型钛合金铸锭熔炼。
附图说明
图1是Φ508,电压31V,熔滴4熔炼电压钛合金铸锭表面;
图2是Φ508,电压35V,熔滴0熔炼电压钛合金铸锭表面;
图3是Φ508,电压33V,熔滴0.5熔炼电压钛合金铸锭表面。
具体实施方式
实施例1
TC4合金Φ508铸锭,交流搅拌,在正常熔炼阶段,采用电流、电压控制方式,电流设定为13.5kA,电压设为33V;在正常熔炼阶段的初期,熔速为9.5kg/min,熔滴值0.3~0.8左右;随着熔炼过程的进行,熔速增加到10kg/min,熔滴值也增加到1左右,由于熔速的增加,熔池状态有所变化,成品锭上部表面不好,与熔炼初期锭的表面不一样。
此时,熔炼过程控制熔滴值为0.3~0.8左右,逐渐提高电压至33.5V,熔炼过程平稳,铸锭上部、下部表面一致性比较好(见图3)。
实施例2
TC4合金Φ508铸锭,交流搅拌,在正常熔炼阶段,采用熔速、电压控制方式,熔速设定为9.5kg/min,对应电流为13.5kA,电压设为33V;在正常熔炼阶段的初期,电流在13.5kA左右,熔滴0.3~0.8左右;随着熔炼进行,电流降低到12.5KA左右,此时熔滴已降为0.05左右,熔池呆滞不到边,铸锭上部表面不充实,扒皮后皮下气孔较多。
此时,熔炼过程控制熔滴为0.3~0.8左右,适当降低电压至32.5V左右,熔炼过程平稳,铸锭上部、下部表面一致性比较好。
实施例3
TC4合金Φ508铸锭,在正常熔炼阶段,采用熔速、电压控制方式,熔速设定为9.5Kg/min,对应电流为13.5Ka,电压设为33V;当交流搅拌电流为5A时,熔滴值为0.3~0.8左右,相同熔速和电压,当交流搅拌电流至7A时,熔滴值为0.1,此时电压相对较高,铸锭表面质量不好。
此时,适当降低电压至32.7V左右,使熔炼过程控制熔滴值为0.3~0.8左右,熔炼过程平稳,铸锭表面质量良好。
实施例4
TC10合金、TB6合金Φ508铸锭,由于合金特性不同,相对于TC4合金需要降低熔速熔炼,以保证合金成分均匀,在主要熔炼阶段,将熔滴值控制为0.3~0.8左右,熔炼过程平稳,铸锭表面质量良好。
实施例5
TC4合金Φ508铸锭,在正常熔炼阶段采用了相同的控制方式(电流、电压控制方式或熔速、电压控制方式),如果采用交流搅拌,调整电压,将熔滴值控制在0.3~0.8左右,铸锭表面质量良好;如果采用直流搅拌,调整电压,将熔滴值控制在0.1~0.5左右,铸锭表面质量良好;不同的搅拌方式(直流、交流)下,熔滴大小也不同。
实施例6
TC4合金Φ508铸锭,交流搅拌,由于季节不同,进出口水温不同,在冬季水温偏低,相同熔炼参数,熔滴值为1以上,铸锭表面有喷溅,适当提高电压,使熔滴值降低;在夏季,相同熔炼参数,熔滴值会降低至0.3以下,铸锭表面不好,应适当降低电压,使熔滴值升高。
实施例7
TC4合金Φ508铸锭,交流搅拌,随着熔炼进行,由于水流量变化导致熔速变化,进而导致熔滴变化,此时适度调整电压,将熔滴值控制在0.3~0.8左右,可保证熔池动态良好,铸锭表面质量良好。
实施例8
C4合金Φ610、Φ710铸锭,交流搅拌,在熔炼过程将熔滴值控制在0.2~0.7左右,可保证熔池动态良好,铸锭表面质量良好。
实施例9
TC4合金Φ508铸锭,起弧后控制较低电压34V,使弧长较短熔滴值在1.5左右,尽快形成较厚锭冠,保护结晶器头部提高结晶器使用寿命。
实施例10
TC4合金Φ508铸锭,交流搅拌,在铸锭充填阶段,可将熔滴值提高到2以上,随着充填进行,熔滴值可逐步提高至8以上,保证铸锭充填部位的表面质量。
Claims (9)
1.一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法,其特征在于:通过控制熔滴的方法,即选择合适的熔滴值,选择适当的搅拌方式,当其它熔炼条件改变时,可保证熔池的状态一致;
所述控制熔滴的方法,对于各牌号的钛及钛合金,在正常熔炼阶段,即使控制方式、熔速、搅拌、熔炼进程、水温等因素不同,只有调节电压控制合适的熔滴值,能够使电流电压匹配,保证熔炼稳定进行,铸锭表面均匀一致;
所述合适的熔滴值,在熔炼的开始阶段控制熔滴值在1.5左右,保护结晶器;在熔炼的热封顶阶段,逐渐提高熔滴值至8以上,保证铸锭充填部位表面良好;
所述搅拌方式,相对于交流搅拌,直流搅拌时熔滴值相应减小。
2.根据权利要求1一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法,其特征在于:TC4合金Φ508铸锭,交流搅拌,采用电流、电压控制方式,在正常熔炼阶段,通过调节电压将熔滴控制在0.3~0.8左右,逐渐提高电压至33.5V,使电流和电压匹配良好,熔炼过程平稳,铸锭上部、下部表面一致性比较好。
3.根据权利要求1一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法,其特征在于:TC4合金Φ508铸锭,交流搅拌,采用熔速、电压控制方式,熔炼过程控制熔滴为0.3~0.8左右,适当降低电压至32.5V左右,熔炼过程平稳,铸锭上部、下部表面一致性比较好。
4.根据权利要求1一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法,其特征在于:TC4合金Φ508铸锭,在正常熔炼阶段采用了相同的控制方式:电流、电压控制方式或熔速、电压控制方式,采用交流搅拌,调整电压,将熔滴值控制在0.3~0.8左右,铸锭表面质量良好。
5.根据权利要求4一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法,其特征在于:采用直流搅拌,调整电压,将熔滴值控制在0.1~0.5左右,铸锭表面质量良好。
6.根据权利要求1一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法,其特征在于:TC4合金Φ508铸锭,交流搅拌,进出口水温不同,控制不同的熔滴值;
所述进出口水温冬季偏低,相同熔炼参数,熔滴值为1以上,铸锭表面有喷溅,适当提高电压,使熔滴值降低;
所述进出口水温夏季偏高,相同熔炼参数,熔滴值会降低至0.3以下,铸锭表面不好,应适当降低电压,使熔滴值升高。
7.根据权利要求1一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法,其特征在于:TC4合金Φ508铸锭,交流搅拌,随着熔炼进行,由于水流量变化导致熔速变化,进而导致熔滴变化,此时适度调整电压,将熔滴值控制在0.3~0.8左右,可保证熔池动态良好,铸锭表面质量良好。
8.根据权利要求1一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法,其特征在于:TC4合金Φ508铸锭,起弧后控制较低电压34V,使弧长较短熔滴值在1.5左右,尽快形成较厚锭冠,保护结晶器头部提高结晶器使用寿命。
9.根据权利要求1一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法,其特征在于:TC4合金Φ508铸锭,交流搅拌,在铸锭充填阶段,可将熔滴值提高到2以上,随着充填进行,熔滴值可逐步提高至8以上,保证铸锭充填部位的表面质量。
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