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真空自耗电弧熔炼质量分析

  1、真空自耗炉熔炼


     真空自耗炉的熔炼,是在真空或保护性气氛条件下,依靠电弧的热能把金属电极熔化,在坩埚内重熔成锭。电极熔化过程中,金属液经过电弧区被加热到高温,在真空条件下,金属?#26800;?#27668;体和杂质得到进一步去除,使金属的质量得到提高。


     真空自耗熔炼时,熔炼工艺对钛锭表面质量有直接的影响。钛锭表面缺陷越严重,车屑和切头量越大,所以表面质量的好坏对钛锭的成材率有很大的影响。


     2、表面缺陷分析讨论


     2.1皮下气孔


     在钛锭表面,皮下气孔形状表现为圆滑孔,成圈分?#21152;?#38136;锭表皮层里。产生原因及分析为:首先是熔炼电流过小,熔池浅。造成熔池不到边,熔池温度低,气休挥发不好,导致铸锭表面气孔产生。其次原料含气量或挥发性杂质多,熔炼时这些气态杂质得不到有利的去除,熔炼时停留在熔池的边缘,冷却会形成气孔。第三由于冷却过于强烈,也使气态杂质得不到有利去除,冷却后停留在铸锭表面。


     2.2底郎冷隔和夹生


     底部冷隔和夹生在铸锭底部表现为铸锭底面凸凹不平,有未溶化的起弧料。产生原因为:首先起弧料过多,粒度过大,熔时不能充分熔化完,冷却后形成冷隔和夹生。其?#32441;?#24359;后电流小,熔池建立太慢,下结晶器冷却强度大造成该缺陷。同时电极不对?#24615;?#20250;导致部分起弧料未熔化到或充分熔化。


     2.3锭冠过高、过厚


     锭冠是铸锭补缩端冒出来的部分,不经平头处理的一次锭焊接困难,二次锭切头量大。产生原因及分析如下:


     首先是坩埚比小,坩埚比对真空自耗电弧熔炼的进行情况、产品质量、单位电耗及操作安全等都有十分重要的?#36136;?#24847;义。坩埚比小,则电极与坩埚壁之间的缝隙比较大,到补缩后期,熔池周边冷却比较快从而形成过高过厚的锭冠。其次电流大,电压小,则熔炼电弧过短,易产生周期性短路,使熔池温度忽高忽低,变化频繁。除了由于金属喷溅严重而恶化铸锭表面质量,造成锭冠过高过厚外,还影响铸锭结晶组织的均匀性。原料含气量大造成挥发物去除不彻底,同时造成熔池波动大形成该缺陷。第三稳弧电流过大,磁场搅拌强烈产生喷溅从而在熔炼末期形成锭冠,同时电弧被压缩的厉害而易导致熄灭。


     2.4表面夹层


     表面夹层表现为铸锭表面覆盖一层金属或挥发物。如图4中钛锭表面的黑色覆盖物为氯元素杂质。


     产生原因分析:首先电弧过长,熔炼电弧热量不集中,表现为金属熔池呆?#20572;?#34920;面有漂浮的杂质花膜,使金属污染程度增加。其次坩埚比小,熔池外围挥发物来不及挥发就被冷却而在铸锭表面形成夹层。再次熔炼电流过小也导致熔池外围冷却的较快。


     2.5表面氧化


     铸锭表面氧化现象是二次锭冷却出炉后,表面呈蓝黄色。产生的原因是熔炼完毕后在炉内冷却的时间不够,铸锭表面温度高,出炉后遇空气而氧化。


     3、熔炼工艺的制定


     3.1自耗电极的质量要求及直径


     在生产过程当中,自耗电极要求粗细均匀,干燥,含气量或挥发性杂质少,表面光洁无油污,同时要严格控制原料的品?#19969;?/span>


     经过多次试验,生产中引弧料采用适量的干净钛屑。


     3.2熔炼电流


     熔炼电流是真空熔炼所有参数中对熔炼过程和产品质量的影响最大的一个参数。为避免影响铸锭质量,必须选择合理的熔炼电流。首先起弧后需迅速建立熔池,在金属熔池形成以后,提高熔化速?#24335;?#30005;流提到正常熔炼电流的110%-120%,并保持一定时间后,再降到正常熔化电流熔炼。正常熔化电流以熔池到边的最小电流为准。其次熔炼过程中电流不能过大,因为电流越大熔池越深,过深的熔池不利于非金属?#24615;?#29289;的升浮去除。


     3.3熔炼电压


    熔炼电压是真空自耗电弧熔炼中另一个主要参数,通过调节电压来控制弧长。电弧也不能过长,否则电弧热量不集中,熔池热损失大且易产生边弧而损?#21040;?#26230;器。在生产中采取的是短弧操作,即通过手动旋钮将电压控制在一定范围内。


     3.4坩埚比


     一般情况下,坩埚?#28909;。?.65~0.85)之间。在实际生产中,总的趋势是尽可能采用粗的电极,最小电极直径不小于铸锭直径的1/3,熔炼钛及其合金时,最佳间隙尺寸为30~50mm。


     3.5稳弧电流


    稳弧电流的作用是稳定电弧,细化均匀成分。熔炼时要选择合?#23454;?#31283;弧电流。


     3.6其他影响参数


     熔炼过程中,冷却水流量要控制在一定范围内。其次在炉内充氩情况下,铸锭在炉内冷却到温?#20219;?00℃以下出炉,即可避免表面氧化。装炉时电极必须与坩埚底座对中。


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