一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术的优点：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。

A Simple Control Method for Current-Voltage Matching in Vacuum Consumption Remelting of Titanium Alloys

The invention discloses a simple control method for current and voltage matching of titanium alloy vacuum consumable remelting. There are many factors affecting vacuum consumable remelting (VAR) of titanium alloy, and the matching of current and voltage is difficult to control, which affects the surface quality of ingot. The method is to control the droplets in the melting process by adjusting the voltage, that is, to select the appropriate droplet value so as to make the melting pool dynamic well, the melting pool and the ingot crown good. Good bonding and smooth surface of ingot. The advantages of the present invention are as follows: by controlling the droplet to select the appropriate droplet value, the same state of the molten pool can be guaranteed when other melting conditions change. Through repeated practice, it is proved that the method is simple and reliable and suitable for the melting of titanium alloy ingots of various grades and ingots.

【技术实现步骤摘要】
一种钛合金真空自耗重熔电流电压匹配的简易控制方法
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的优点：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1TC4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2TC4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3TC4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4TC10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5TC4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6TC4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7TC4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8C4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9TC4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10TC4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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
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，
申请(专利权)人：抚顺特殊钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21