一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法与流程

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。

技术实现要素：

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。

技术特征：

技术总结
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。

技术研发人员：虞忠良;关玉龙;谢力;赵民权;王媛;董健;王德琴;王志刚;张玉春;曹丽红
受保护的技术使用者：抚顺特殊钢股份有限公司
技术研发日：2018.11.26
技术公布日：2019.03.12