RU2247787C1 - Method for vacuum arc remelting of ingots - Google Patents
Method for vacuum arc remelting of ingots Download PDFInfo
- Publication number
- RU2247787C1 RU2247787C1 RU2004100924/02A RU2004100924A RU2247787C1 RU 2247787 C1 RU2247787 C1 RU 2247787C1 RU 2004100924/02 A RU2004100924/02 A RU 2004100924/02A RU 2004100924 A RU2004100924 A RU 2004100924A RU 2247787 C1 RU2247787 C1 RU 2247787C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- melting
- arc
- melting process
- ingots
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области специальной электрометаллургии, а именно к вакуумному дуговому переплаву высокореакционных металлов и сплавов, и может быть использовано при получении слитков второго переплава из титановых сплавов.The invention relates to the field of special electrometallurgy, namely to a vacuum arc remelting of highly reactive metals and alloys, and can be used to obtain second remelting ingots from titanium alloys.
Выбор технологической схемы получения слитков зависит от их назначения и требований к качеству полуфабрикатов. Для основной массы слитков главное требование - чистота металла от внутренних дефектов, а также однородность химического состава и экономичность процесса получения слитков.The choice of a technological scheme for producing ingots depends on their purpose and quality requirements for semi-finished products. For the bulk of the ingots, the main requirement is the purity of the metal from internal defects, as well as the uniformity of the chemical composition and the efficiency of the ingot production process.
Известен способ вакуумного дугового переплава слитков титановых сплавов диаметром 650-850 мм, включающий подготовку расходуемых электродов (слитков первого переплава) к плавлению и процесс плавления (Титановые сплавы. Плавка и литье титановых сплавов. Отв. Редактор В.В.Добаткин, М.: Металлургия, 1978, с.295-306) [1] - прототип.A known method of vacuum arc remelting of ingots of titanium alloys with a diameter of 650-850 mm, including the preparation of consumable electrodes (ingots of the first remelting) for melting and the melting process (Titanium alloys. Melting and casting of titanium alloys. Ed. Editor V.V.Dobatkin, M .: Metallurgy, 1978, p.295-306) [1] - the prototype.
Подготовка слитков первого переплава включает в себя обрезку короны, снятие фасок с донной части слитка, проточку или торцовку окисленных участков и удаление с боковой поверхности слитка хлоридов.The preparation of ingots of the first remelting involves trimming the crown, chamfering from the bottom of the ingot, grooving or trimming of the oxidized sections, and removal of chloride from the side surface of the ingot.
Процесс плавления слитка включает в себя начальный период плавления, заключающийся в разведении ванны жидкого металла при плавном увеличении тока дуги с 5 кА до 25-37 кА в течение 25-30 мин; основной период плавки при силе тока дуги 25-37 кА и напряжении дуги 46-50 В; заключительный период плавления - выведение усадочной раковины, который ведут при снижении силы тока дуги в течение длительного времени с 10 кА до 1,0 кА.The ingot melting process includes the initial melting period, which consists in diluting the molten metal bath with a smooth increase in the arc current from 5 kA to 25-37 kA for 25-30 minutes; the main melting period with an arc current of 25-37 kA and an arc voltage of 46-50 V; the final melting period is the removal of the shrink shell, which is carried out with a decrease in the arc current for a long time from 10 kA to 1.0 kA.
Недостатком известного способа является отсутствие контроля величины дугового зазора между торцом электрода и ванной жидкого металла при разведении ванны жидкого металла на поддон. Из-за наличия литейных дефектов в слитке первого переплава, который используется в качестве расходуемого электрода при втором переплаве, в начальный период плавления накапливается ошибка при определении реального дугового зазора по напряжению на дуге. Плавление на больших токах дуги при дуговом зазоре более 60 мм приводит к опережающему выплавлению центральной части расходуемого электрода (См.[1], с.298, рис.117, 118). Вогнутость в центральной части электрода достигает глубины 80-120 мм и более и она не только не уменьшается в процессе плавления, а концентрируется на торце электрода в конце плавки и проплавляет остаток электрода в районе приварки электрода к огарку или зону приварки, что приводит к увеличению брака в слитке и снижению выхода годного металла.The disadvantage of this method is the lack of control of the magnitude of the arc gap between the end of the electrode and the molten metal bath when breeding a molten metal bath on a pallet. Due to the presence of casting defects in the ingot of the first remelting, which is used as a consumable electrode in the second remelting, an error accumulates in the initial melting period when determining the real arc gap by the voltage on the arc. Melting at high arc currents with an arc gap of more than 60 mm leads to advanced melting of the central part of the consumable electrode (see [1], p. 298, Fig. 117, 118). The concavity in the central part of the electrode reaches a depth of 80-120 mm and more and it not only does not decrease during the melting process, but concentrates on the end of the electrode at the end of the melting and melts the remainder of the electrode in the area of welding of the electrode to the cinder or the welding zone, which leads to an increase in marriage ingot and reduced metal yield.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является повышение выхода годного металла выплавляемых слитков за счет уменьшения литейных и ликвационных дефектов путем обеспечения фиксированного сплавления нижней части электрода на определенную длину перед выходом на рабочий режим плавления и получения плоского торца электрода.The problem to which this invention is directed is to increase the yield of smelted ingots metal by reducing casting and segregation defects by providing a fixed fusion of the lower part of the electrode to a certain length before entering the working mode of melting and obtaining a flat end of the electrode.
Поставленная задача решается тем, что в способе вакуумного дугового переплава слитков, включающем подготовку расходуемого электрода и процесс его плавления, согласно изобретению перед началом процесса плавления расходуемый электрод помещают в камеру печи и опускают вниз до короткого замыкания, затем устанавливают величину дугового зазора 10-25 мм и плавят электрод на силе тока дуги 25-37 кА до сплавления длины, равной 0,5-1,0 диаметра электрода, после чего устанавливают рабочий дуговой зазор между нижним торцом электрода и ванной жидкого металла наплавляемого слитка в пределах 25-65 мм и продолжают процесс плавления, опуская электрод вниз с постоянной скоростью. Кроме того, перед началом процесса плавления определяют величину рабочего дугового зазора для каждого выплавляемого сплава, а после установки рабочего дугового зазора измеряют падение напряжения на электрической дуге и поддерживают ее в течение всей плавки в автоматическом режиме регулятором АРДП.The problem is solved in that in the method of vacuum arc remelting of the ingots, including the preparation of the consumable electrode and the process of melting it, according to the invention, before the start of the melting process, the consumable electrode is placed in the furnace chamber and lowered down to a short circuit, then the arc gap is set to 10-25 mm and the electrode is melted at an arc current of 25-37 kA until the length of 0.5-1.0 electrode diameter is fused, after which a working arc gap is established between the lower end of the electrode and the liquid metal bath All the deposited ingot is within 25-65 mm and continue the melting process, lowering the electrode down at a constant speed. In addition, before the start of the melting process, the magnitude of the working arc gap is determined for each alloy to be smelted, and after the installation of the working arc gap, the voltage drop across the electric arc is measured and it is maintained automatically during the entire melting by the ARDP regulator.
Отличием предлагаемого способа вакуумного дугового переплава слитков по сравнению с прототипом является то, что перед выходом на рабочий режим плавления на сплавляемом торце электрода формируют плоский торец. Его формируют при уменьшении величины дугового зазора до 10-25 мм, в результате чего всевозможные раковины и неровности интенсивно сплавляют из-за близкого расположения торца электрода к зеркалу ванны жидкого металла наплавляемого слитка.The difference of the proposed method of vacuum arc remelting of ingots in comparison with the prototype is that before entering the working mode of melting at the fused end of the electrode form a flat end. It is formed when the arc gap is reduced to 10-25 mm, as a result of which all kinds of shells and irregularities are intensively fused due to the close proximity of the electrode end to the molten pool of the deposited ingot.
Кроме того, формирование плоского торца электрода ведут при незначительной глубине ванны жидкого металла и при сплавлении электрода на длину не более 0,5-1,0 диаметра электрода, что позволяет производить настройку дугового зазора даже при силе тока дуги более 25-30 кА. В процессе основного плавления электрода плоский торец нельзя создать из-за сильной вибрации ванны жидкого металла.In addition, the formation of a flat end of the electrode is carried out with a shallow depth of the molten metal bath and when the electrode is fused to a length of not more than 0.5-1.0 of the electrode diameter, which allows the arc gap to be adjusted even with an arc current of more than 25-30 kA. During the main melting of the electrode, a flat end cannot be created due to strong vibration of the molten metal bath.
Сущность предлагаемого способа вакуумного дугового переплава слитков поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 приведена зависимость напряжения на дуге от длины дугового зазора, зафиксированная при опытной плавке и служащая для определения оптимального дугового зазора при выплавке слитка, по которому устанавливают минимальный дуговой зазор (10-15 мм) для формирования плоского торца электрода.The essence of the proposed method of vacuum arc remelting of ingots is illustrated by graphic materials, where in FIG. Figure 1 shows the dependence of the arc voltage on the length of the arc gap, recorded during experimental melting and used to determine the optimal arc gap during the smelting of the ingot, which sets the minimum arc gap (10-15 mm) to form a flat electrode end.
На фиг. 2 приведены фотографии кольцевого зазора между стенкой кристаллизатора и боковой поверхностью сплавляемого электродаIn FIG. 2 shows photographs of the annular gap between the wall of the mold and the side surface of the fused electrode
а) при длине дугового зазора 10-15 мм (начало плавки);a) when the length of the arc gap is 10-15 mm (the beginning of melting);
б) при длине дугового зазора 45-50 мм (основной период плавки).b) with an arc gap of 45-50 mm (main melting period).
Пример. Плавление слитка осуществляли в вакуумной дуговой электропечи ДТВ-8,7-Г10 из расходуемого электрода (слитка первого переплава) титанового сплава Вт6 диаметром 670 мм, длиной 2100 мм. На боковой поверхности электрода фрезой была выполнена метка длиной 120 мм для фиксации начала выведения усадочной раковины. Вольтамперные характеристики горения электрической дуги определили из опытной плавки сплава Вт6 (см. фиг.1). Электрод загрузили в кристаллизатор диаметром 770 мм, отцентровали, приварили к электрододержателю (огарку) и печь вакуумировали. После возбуждения электрической дуги при силе тока дуги 5кА и прогрева нижнего торца электрода в течение 30 минут, плавно установили рабочий режим: ток дуги 25 кА, напряжение на дуге 36,5 В. Зазор между поддоном и торцом расходуемого электрода составлял 27 мм. После разведения ванны жидкого металла на поддоне установили напряжение на дуге - 32 В, а длину дугового зазора 15 мм и вели плавку в течение 30 минут. Дополнительно для поддержания установленного дугового зазора производили корректировку по цвету жидкого металла на поддоне (фиг.2, а). Эта технологическая операция позволила сформировать плоский торец электрода в начальный период плавления (глубина ванны жидкого металла - 330 мм, что соответствует 0,5 диаметра сплавляемого электрода). После формирования плоского торца электрода установили длину дугового зазора 45 мм поднятием штока вверх на 30 мм и коррекцией по цвету жидкой ванны (фиг.2, б) и увеличили напряжение на дуге до 38 В (фиг.1). Продолжили процесс плавления при скорости перемещения электрода вниз 2,8 мм/мин до появления метки, после чего ток дуги в течение 120 минут плавно уменьшили до 1 кА. По окончании выведения усадочной раковины через 1 час произвели замер дугового зазора между остатком электрода и выплавленным слитком, который составил 8 мм. Затем после остывания слитка в вакууме в течение трех часов печь вскрыли и слиток выгрузили.Example. The ingot was melted in a DTV-8.7-G10 vacuum electric arc furnace from a consumable electrode (first remelting ingot) of a W6 titanium alloy with a diameter of 670 mm and a length of 2100 mm. On the lateral surface of the electrode, a 120 mm long mark was made by the milling cutter to fix the beginning of the removal of the shrink shell. The current-voltage characteristics of electric arc burning were determined from the experimental melting of the W6 alloy (see Fig. 1). The electrode was loaded into a mold with a diameter of 770 mm, centered, welded to the electrode holder (cinder) and the furnace was evacuated. After the electric arc was excited at an arc current of 5 kA and the lower end of the electrode was heated for 30 minutes, the operating mode was smoothly set: arc current 25 kA, arc voltage 36.5 V. The gap between the tray and the end of the consumable electrode was 27 mm. After diluting the molten metal bath, the voltage on the arc was 32 V, and the arc gap was 15 mm and melted for 30 minutes. Additionally, to maintain the established arc gap, an adjustment was made according to the color of the liquid metal on the pallet (Fig. 2, a). This technological operation made it possible to form a flat end of the electrode in the initial period of melting (the depth of the molten metal bath is 330 mm, which corresponds to 0.5 of the diameter of the alloyed electrode). After the flat end of the electrode was formed, the arc gap length was set to 45 mm by raising the rod up by 30 mm and correcting the color of the liquid bath (Fig. 2, b) and increased the arc voltage to 38 V (Fig. 1). The melting process was continued at an electrode downward speed of 2.8 mm / min until a mark appeared, after which the arc current was smoothly reduced to 1 kA for 120 minutes. At the end of the removal of the shrink shell, after 1 hour, the arc gap between the remainder of the electrode and the melted ingot, which was 8 mm, was measured. Then, after cooling the ingot in vacuum for three hours, the furnace was opened and the ingot was unloaded.
Полученный слиток был хорошего качества, выход годного увеличился на 1% за счет уменьшения литейных дефектов.The obtained ingot was of good quality, the yield increased by 1% due to the reduction of casting defects.
Предлагаемый способ вакуумного дугового переплава слитков по сравнению с известными позволяет проводить фиксированное сплавление нижней части электрода, что дает возможность получить плоский торец электрода в начальный период плавления, уменьшить образование литейных дефектов и, в целом, повысить выход годного выплавляемых слитков. Кроме того, плоский торец электрода позволяет сохранить квазистационарный режим горения электрической дуги за счет снижения температурного градиента от центра к периферии.The proposed method of vacuum arc remelting of ingots in comparison with the known ones allows for fixed fusion of the lower part of the electrode, which makes it possible to obtain a flat end of the electrode in the initial melting period, reduce the formation of casting defects and, in general, increase the yield of smelted ingots. In addition, the flat end of the electrode allows you to maintain a quasi-stationary mode of combustion of the electric arc by reducing the temperature gradient from the center to the periphery.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004100924/02A RU2247787C1 (en) | 2004-01-09 | 2004-01-09 | Method for vacuum arc remelting of ingots |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004100924/02A RU2247787C1 (en) | 2004-01-09 | 2004-01-09 | Method for vacuum arc remelting of ingots |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2247787C1 true RU2247787C1 (en) | 2005-03-10 |
Family
ID=35364617
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004100924/02A RU2247787C1 (en) | 2004-01-09 | 2004-01-09 | Method for vacuum arc remelting of ingots |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2247787C1 (en) |
-
2004
- 2004-01-09 RU RU2004100924/02A patent/RU2247787C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Титановые сплавы. Плавка и литье титановых сплавов. под редакцией Добаткина В.В. - М., Металлургия, 1978, с.295-306. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4744872B2 (en) | Equipment for metal production or purification | |
CN105838897B (en) | A kind of remelting processing for eliminating Electro Slag Remelting Steel pattern segregation | |
CN110564975B (en) | Vacuum consumable smelting process of master alloy cast ingot for powder metallurgy | |
CN109457119A (en) | A kind of simple method of controlling of titanium alloy vacuum consumable melting current voltage matches | |
US6758259B1 (en) | Method and arangement for producing casting moulds from metal | |
RU2247787C1 (en) | Method for vacuum arc remelting of ingots | |
CN109047685B (en) | Method for preparing steel ingot | |
CN112301230A (en) | Hollow electroslag remelting consumable electrode, preparation method thereof and electroslag remelting method | |
KR20160071949A (en) | Slag for electro slag remelting and the method for preparing ingot using the same | |
CN113403491B (en) | Production method of high-temperature alloy | |
US4167963A (en) | Method and apparatus for feeding molten metal to an ingot during solidification | |
RU2164957C1 (en) | Method of vacuum electric arc remelting of ingots | |
RU2425156C2 (en) | Procedure for control and stabilisation of inter-electrode space | |
CN113714495B (en) | Continuous casting tundish direct-current plasma arc heating control method | |
RU2425157C2 (en) | Procedure for ingot vacuum-arc melting | |
RU2149196C1 (en) | Method of vacuum electric-arc remelting of ingots | |
JPS5921253B2 (en) | Manufacturing method of steel ingots | |
SU435288A1 (en) | METHOD OF OBTAINING BIMETALLIC SLITECKS OF ENOERTO | |
CN112846479A (en) | Welding method of vacuum consumable electrode | |
JP2622796B2 (en) | Electroslag for remelting electroslag and method for producing alloy using the electrode | |
RU2191836C2 (en) | Method of ingots production | |
RU2749010C1 (en) | Method for vacuum arc final remelting of titanium alloy ingots of vt3-1 brand | |
RU2811632C1 (en) | METHOD OF VACUUM ARC FINAL REMELTING OF Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo TITANIUM ALLOY INGOTS | |
JP4595958B2 (en) | Ingot manufacturing method by vacuum arc melting method | |
CN112792323B (en) | Electroslag remelting feeding process for nickel-based material |