大型鈦錠補縮工藝的研究
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目前,鈦及鈦合金鑄錠主要采用真空自耗熔煉方法制備,其熔煉過程分為三個階段:起弧期、熔煉期、補縮期。補縮質量的好壞將直接影響到鑄錠頭部的組織及切頭量的多少,進而影響成材率的高低。為…
目前,鈦及鈦合金鑄錠主要采用真空自耗熔煉方法制備,其熔煉過程分為三個階段:起弧期、熔煉期、補縮期。補縮質量的好壞將直接影響到鑄錠頭部的組織及切頭量的多少,進而影響成材率的高低。為了提高鈦錠成品率必須減小縮孔深度,這在大型鈦錠的工業生產中特別重要。
影響補縮質量的關鍵因素是電流、電壓、補縮時間,但制定合理的補縮工藝與補縮起始電極質量、每一階段的電流、電壓及保持時間都有很大的關系。由于補縮過程中熔速在不停地變化,每一階段的補縮時間比較難固定。所以,經過多次試驗和研究,科技人員采取以電極剩余量為參考對象成功地解決了這一難點。所制定的補縮工藝滿足12tALD真空自耗爐8~10t級鈦及鈦合金鑄錠的補縮,縮孔深度都能控制在100mm左右,補縮工藝穩定。鑄錠頭部質量較好,可以減少車屑量,提高成材率,同時能提高加工效率。
試驗設定補縮起始電極質量為300kg,第一步以5min從熔化電流降到15kA,其它階段電流都以階梯式直接下降。總補縮時間控制在180~240min,補縮結束時的電極剩余量為10~20kg。
在鈦及鈦合金熔煉過程中,補縮時間通常占整個熔煉時間的1/3~1/4。補縮時間過長會增加能耗,從而增加成本;時間過短,氣體和雜質排除不充分。整個補縮過程不僅要保證總的補縮時間足夠,還要保證每一階段有足夠的時間來使熔池縮小以使氣泡上浮。
由于每個鑄錠在重量上有一定的差別,及稱重系統的誤差和爐內焊接時損失的量不同,導致每個鑄錠補縮工藝的時間與電流不能完全一致并固定。經試驗與研究總結出以電極剩余量為參考對象的補縮工藝:①在第三步工序結束時,電極質量大約剩余100kg;②在第四步工序結束時,電極質量大約剩余70kg;③在第五步工序結束時,電極質量大約剩余40kg;④在第六步工序結束時,電極質量大約剩余25kg。每一步的時間根據所剩余電極量和當時的熔速可以計算出。在第六步結束時,所剩電極量已非常少,電極已很薄,下端面積也很小,這時電流不應急速下降,急速下降會導致短路或爬弧,可以以一個時間段緩慢地下降,時間長短不影響鑄錠縮孔深度,關鍵是要保證電弧穩定,在工藝設定中一般以5min的時間降下來。
這一套控制方法有效可行并且穩定可靠,操作人員容易掌握。能保證最后斷電時補縮時間足夠,電極能基本熔化完,最后的縮孔深度還比較小。
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