【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钛及钛合金材料加工，具体涉及一种真空自耗炉温水系统控制工艺及设备。
技术介绍
1、在钛及钛合金真空自耗熔炼领域，铸锭的提纯或成分控制主要是对电流、电压、搅拌电流和熔炼真空度等工艺参数优化，调整电极电弧熔炼时金属液滴数量和液滴颗粒大小，使得真空自耗熔炼过程中发生的一系列物理化学反应，促进易挥发元素和杂质挥发。钛及钛合金铸锭真空自耗熔炼过程一般通过上述工艺参数调整达到最优提纯效果，一些物质发生分解电离，氢、氯化物等挥发去除，使得钛金属致密化和纯化。
2、而在我国潮湿寒冷的季节里，钛及钛合金真空自耗熔炼坩埚冷却系统的循环水冷却强度直接影响到熔池的深度、直径以及熔池中金属液的过热度。为取得最优熔炼效果，提高钛铸锭纯度，需要精准控制真空自耗熔炼循环冷却水冷却强度。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种真空自耗炉温水系统控制工艺及设备，本专利技术通过冷却水强度的控制，有效增加了钛铸锭真空自耗熔炼提纯效果，尤其适合在北方潮湿寒冷冬季钛铸锭真空自耗熔炼；同时在一次锭熔炼时降低电压，采用短弧熔炼利于平稳除杂，二次锭熔炼时加大熔炼电流，利于加大熔池除杂提纯。预热水温和预热时间的设定十分关键。
2、为实现上述目的，本专利技术具体采用的技术方案如下：
3、一种真空自耗炉温水系统控制设备，包括冷却装置、冷水箱、冷水泵、回流泵、冷水塔、循环泵、循环水箱和水管，所述冷水泵通过水管分别将冷水箱与冷却装置连通，所述循环泵通过水管分别将冷却装置与
4、本专利技术提出一种高纯度钛铸锭的真空自耗熔炼方法，包括混料、电极压制及焊接、一次焊接和熔炼、一次锭平头和表面清洗、二次焊接和熔炼和扒皮取样、探伤步骤。具体步骤如下：
5、(1)海绵钛混料：采用单块混料方式进行混料；所述步骤(1)中海绵钛满足gb/t2524-2010要求的1级或0级。
6、(2)电极压制及焊接：对步骤(1)中混好的海绵钛料进行电极压制成块，采用非钨极氩气保护等离子焊箱将压制好的电极块焊接成自耗电极；所述步骤(2)中焊接电流500-800a，焊接电压为35-50v。
7、(3)一次焊接和熔炼：采用真空自耗电弧炉对上述步骤(2)自耗电极炉内焊接并进行一次真空自耗熔炼，采用上述的真空自耗炉温水系统控制设备进行循环冷却水预热或冷却控制；并对一次锭出炉后平头和表面清洗；所述步骤(3)中一次焊接和熔炼的熔前真空度≤2.0pa，漏气率≤0.8pa/min，熔炼电压设定为28～34v，稳弧电流为8.0～12.0a，熔炼电流为22～28ka。
8、(4)二次焊接和熔炼：采用真空自耗电弧炉对上述步骤(3)处理完的一次锭电极炉内焊接并进行二次真空自耗熔炼，采用上述的真空自耗炉温水系统控制设备进行循环冷却水预热或冷却控制；所述步骤(4)中二次焊接和熔炼的熔前真空度≤1.5pa，漏气率≤0.7pa/min，熔炼电流34～38ka，稳弧电流为10.0～15.0a，熔炼电压设定为33～38v。
9、(5)扒皮取样、探伤：对步骤(4)二次熔炼完的钛铸锭进行扒皮取样，同时对铸锭冒口部位进行探伤，检测铸锭头部缩孔部位。
10、所述步骤(3)一次焊接过程中进行预热循环冷却水温度控制，所述循环冷却水预热温度为28～35℃，预热时间30～45min。所述步骤(3)中一次熔炼过程温度控制具体为：循环冷却水温控制在35～40℃，出水温度和入水温度之差控制在5～10℃之间。
11、所述步骤(4)二次焊接过程中进行预热循环冷却水温度控制，所述循环冷却水预热温度为28～35℃，预热时间30～45min。所述步骤(4)二次熔炼过程中温度控制具体为：循环冷却水温控制在35～40℃，出水温度和入水温度之差控制在5～10℃之间。
12、所述步骤(3)中一次熔炼过程采用短弧熔炼。
13、在钛真空自耗熔炼过程中，坩埚内壁会吸附挥发物和喷溅物杂质，起弧阶段若坩埚内壁吸附的物质较多，在后续熔炼过程中不易重熔去除，铸锭提纯效果降低，表面质量恶化，尤其在潮湿寒冷冬季尤其明显。为防止坩埚内壁结露和吸潮，经过对比实验发现：在夏季，室外温度在28℃以上时，纯钛铸锭真空自耗熔炼后，铸锭表面质量好，锻造轧制生产出的板材表面缺陷少，修磨点100点以内，修磨量降低，板材成品率高；在潮湿寒冷冬季，室外温度降低10℃以下，不预先对自耗熔炼坩埚系统预热到25℃以上，循环预热时间小于30min，都能影响到铸锭的熔炼质量，提纯效果降低，锻造轧制纯钛板带材表面缺陷增加到1000点以上，修磨量加大，板材成品率高。同时在一次真空自耗熔炼过程中，降低熔炼电压至28～32v，可以减少电极熔炼过程中的掉料，使一次真空自耗电极平稳熔炼，海绵钛中杂质物质排除干净；在电极二次熔炼过程中，加大电流至34～38ka，使得熔池扩大加深，熔池中的夹杂物在搅拌中易排除充分，利于提纯。
14、本专利技术有益效果：
15、(1)铸锭熔池除杂提纯效果提高，表面质量优化：钛真空自耗熔炼过程中，坩埚内壁会吸附挥发物和喷溅物杂质，起弧阶段若坩埚内壁吸附的物质较多，在后续熔炼过程中不易重熔去除，铸锭提纯效果降低，表面质量恶化，尤其在北方潮湿寒冷冬季尤其明显；为防止潮湿寒冷冬季坩埚内壁结露和吸潮，本专利技术经过了大量的实验，在各个影响因素中发现，预热水温和预热时间的设定十分关键；同时在一次熔炼过程中降低电压，短弧操作利于熔炼平稳减少掉料，提高铸锭熔池除杂提纯效果，二次熔炼过程中加大电流提高熔炼功率，利于熔池加深后除杂提纯，铸锭表面气孔和冷隔减少，表面质量优化。
16、(2)杂质去除充分，铸锭表面质量提高：钛真空自耗熔炼过程中熔化功率的80％热量由坩埚冷却系统带走，因此要求冷却水的流量、流速足够大，短暂的停水都可能导致严重事故发生，要求水源充足，压力和流量要稳定；钛真空自耗熔炼过程中如果坩埚冷却不足，将导致冷却水过热气化，使冷却条件恶化，甚至会造成坩埚壁熔穿；反之，坩埚冷却过度，使铸锭冷却过快熔池缩小，杂质去除不充分，喷溅至坩埚壁的金属得不到重熔，铸锭表面质量低劣。本专利技术通过控制熔炼前循环冷却水预热温度为28～35℃,熔炼过程冷却水温控制在35～40℃，出水温度和入水温度之差控制在5～10℃之间，既不会造成坩埚壁熔穿，也不会造成冷却过度使杂质去除不充分、铸锭表面质量低劣的不利影响。
17、(3)增加钛铸锭真空自耗熔炼提纯效果：本专利技术通过冷却水强度的控制，有效增加了钛铸锭真空自耗熔炼提纯效果，尤其适合在北方潮湿寒冷冬季钛铸锭真空自耗熔炼；同时在一次锭熔炼时降低电压，采用短弧熔炼利于平稳除杂，二次锭熔炼时加大熔炼电流，利于加大熔池除杂提纯。大型钛铸锭(≥7吨)的表面质量优异，表面气孔和冷隔消除，表面扒皮量减少，铸锭成品率提升1～2％。
18、(4)本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种真空自耗炉温水系统控制设备，包括冷却装置、冷水箱、冷水泵、回流泵、冷水塔、循环泵、循环水箱和水管，其特征在于，所述冷水泵通过水管分别将冷水箱与冷却装置连通，所述循环泵通过水管分别将冷却装置与冷却塔连通，所述回流泵通过水管分别将冷水塔与冷水箱连通，所述冷却装置的进水口设有温度控制装置，所述温度控制装置包括中间水箱、电磁阀、冷却装置和温度检测机构。
2.一种真空自耗炉温水系统控制工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述真空自耗炉温水系统控制工艺，其特征在于，所述步骤(3)中一次焊接和熔炼的熔前真空度≤2.0Pa，漏气率≤0.8Pa/min，熔炼电压设定为28～34V，稳弧电流为8.0～12.0A，熔炼电流为22～28kA。
4.根据权利要求2所述真空自耗炉温水系统控制工艺，其特征在于，所述步骤(4)中二次焊接和熔炼的熔前真空度≤1.5Pa，漏气率≤0.7Pa/min，熔炼电流34～38KA，稳弧电流为10.0～15.0A，熔炼电压设定为33～38V。
5.根据权利要求2所述真空自耗炉温水系统控制工艺，其特征在
6.根据权利要求2所述真空自耗炉温水系统控制工艺，其特征在于，所述步骤(3)一次焊接过程中循环冷却水预热温度为28～35℃，预热时间30～45min。
7.根据权利要求2所述真空自耗炉温水系统控制工艺，其特征在于，所述步骤(3)中一次熔炼过程温度控制具体为：循环冷却水温控制在35～40℃，出水温度和入水温度之差控制在5～10℃之间。
8.根据权利要求2所述真空自耗炉温水系统控制工艺，其特征在于，所述步骤(4)二次焊接过程中循环冷却水预热温度为28～35℃，预热时间30～45min。
9.根据权利要求2所述真空自耗炉温水系统控制工艺，其特征在于，所述步骤(4)二次熔炼过程中温度控制具体为：循环冷却水温控制在35～40℃，出水温度和入水温度之差控制在5～10℃之间。
10.根据权利要求2所述真空自耗炉温水系统控制工艺，其特征在于，所述步骤(3)中一次熔炼过程采用短弧熔炼。
11.根据权利要求2所述真空自耗炉温水系统控制工艺，其特征在于，所述步骤(2)中焊接电流为500-800A，焊接电压为35-50V。
...【技术特征摘要】
1.一种真空自耗炉温水系统控制设备，包括冷却装置、冷水箱、冷水泵、回流泵、冷水塔、循环泵、循环水箱和水管，其特征在于，所述冷水泵通过水管分别将冷水箱与冷却装置连通，所述循环泵通过水管分别将冷却装置与冷却塔连通，所述回流泵通过水管分别将冷水塔与冷水箱连通，所述冷却装置的进水口设有温度控制装置，所述温度控制装置包括中间水箱、电磁阀、冷却装置和温度检测机构。
2.一种真空自耗炉温水系统控制工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述真空自耗炉温水系统控制工艺，其特征在于，所述步骤(3)中一次焊接和熔炼的熔前真空度≤2.0pa，漏气率≤0.8pa/min，熔炼电压设定为28～34v，稳弧电流为8.0～12.0a，熔炼电流为22～28ka。
4.根据权利要求2所述真空自耗炉温水系统控制工艺，其特征在于，所述步骤(4)中二次焊接和熔炼的熔前真空度≤1.5pa，漏气率≤0.7pa/min，熔炼电流34～38ka，稳弧电流为10.0～15.0a，熔炼电压设定为33～38v。
5.根据权利要求2所述真空自耗炉温水系统控制工艺，其特征在于，所述步骤(1)中海绵钛满足gb...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤勇，戴山，裴文龙，白杨，马跃，薄健，刘家涛，张野，
申请(专利权)人：中铝沈阳有色金属加工有限公司，
类型：发明
国别省市：
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