專利名稱：鈦及鈦合金真空自耗熔煉過(guò)程中斷電后重新起弧的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈦及鈦合金的真空自耗熔煉領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種鈦及鈦合金真空自耗熔煉過(guò)程中斷電后重新起弧的工藝。
背景技術(shù)：
鈦及鈦合金的真空自耗熔煉過(guò)程中，常常 會(huì)由于各種原因?qū)е氯蹮捴袛啵藭r(shí)熔池會(huì)迅速冷卻凝固。當(dāng)條件允許后，又需要重新送電起弧熔煉。但目前，起弧工藝主要針對(duì)開始熔煉時(shí)，電極在坩堝底墊上的起弧，其要求快速提升熔煉電流(一般l_2KA/min)至正常熔煉電流，其目的是迅速建立熔池，減少底墊處鑄錠雜質(zhì)含量，并減小電弧直接沖擊底墊造成的損害；但同時(shí)又要求電流提升速度也不能過(guò)快，因?yàn)殡姌O熔化需要一定的時(shí)間，而大電流產(chǎn)生的電弧溫度較高，對(duì)底墊的傷害會(huì)更大。但當(dāng)熔煉中斷后重新起弧時(shí)，又要求盡量快速的提升電流，因?yàn)榇藭r(shí)已不存在電弧對(duì)底墊的傷害問(wèn)題，而需要盡快縮短起弧時(shí)間，減小鑄錠的冷卻體積收縮后與坩堝壁間產(chǎn)生的間隙及避免鑄錠冷卻凝固形成的內(nèi)部縮孔。當(dāng)熔煉中斷后，由于斷弧，沒(méi)有熱源，熔池會(huì)迅速冷卻凝固并收縮，使得形成縫隙。當(dāng)重新起弧時(shí)，若熔煉電流提升速度過(guò)快，熔池會(huì)迅速打開，一方面，先熔化區(qū)域的溶液會(huì)流淌到未熔化區(qū)域，當(dāng)熔液流到還未熔化的坩堝壁處時(shí)，由于該處降溫較快，熔池會(huì)迅速凝固，在該處形成冷隔缺陷，而鑄錠扒皮時(shí)又很難消除該缺陷，因此，往往造成鑄錠鍛造時(shí)在該處產(chǎn)生較大裂口 ；另一方面，當(dāng)熔池打開過(guò)快時(shí)，熔液會(huì)流入鑄錠與坩堝壁間的縫隙中并凝固，造成最終鑄錠與坩堝壁間隙過(guò)小，鑄錠出爐時(shí)，脫錠困難。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的之一在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。本發(fā)明的目的在于提供一種能夠避免鈦及鈦合金真空自耗熔煉過(guò)程中斷后重新起弧時(shí)由于起弧工藝控制不合理造成鑄錠出爐時(shí)脫錠困難、鑄錠鍛造時(shí)在熔煉中斷位置產(chǎn)生較大裂口造成無(wú)法繼續(xù)鍛造、甚至該部分鑄錠報(bào)廢等問(wèn)題的鈦及鈦合金真空自耗熔煉過(guò)程中斷電后重新起弧的工藝。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鈦及鈦合金真空自耗熔煉過(guò)程中斷電后重新起弧的工藝，即當(dāng)熔煉中斷后重新起弧時(shí)，將熔煉電流快速提升至正常熔煉電流的75-80%，保持此時(shí)的熔煉電流；當(dāng)熔池的邊緣到達(dá)坩堝壁后，保持2-3min，再將此時(shí)的熔煉電流快速提升至正常熔煉電流。根據(jù)本發(fā)明的鈦及鈦合金真空自耗熔煉過(guò)程中斷電后重新起弧的工藝的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)熔煉中斷后重新起弧時(shí)，以2-5KA/min的速率提升熔煉電流。根據(jù)本發(fā)明的鈦及鈦合金真空自耗熔煉過(guò)程中斷電后重新起弧的工藝的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)熔池的邊緣到達(dá)坩堝壁后，以5-6KA/min的速率提升熔煉電流。
本發(fā)明的鈦及鈦合金真空自耗熔煉過(guò)程中斷電后重新起弧的工藝的優(yōu)勢(shì)在于①總的起弧時(shí)間大幅縮短，減小鑄錠的冷卻體積收縮后與坩堝壁間產(chǎn)生的間隙及避免鑄錠冷卻凝固形成的內(nèi)部縮孔；②當(dāng)熔煉電流達(dá)到正常熔煉電流的75-80%時(shí)，保持該熔煉電流一段時(shí)間，這樣可以較為準(zhǔn)確地控制電極及已凝固熔池的熔化速度，避免瞬時(shí)產(chǎn)生大量的熔液流入鑄錠與坩堝壁的間隙，或造成冷隔缺陷。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的鈦及鈦合金真空自耗熔煉過(guò)程中斷電后重新起弧的工藝，所述工藝包括如下步驟當(dāng)熔煉中斷后重新起弧時(shí)，將熔煉電流快速提升至正常熔煉電流的75-80%，保持此時(shí)的熔煉電流，待原熔池區(qū)域熔化。在重新起弧的開始階段，僅使熔煉電流達(dá)到正常熔煉電流的75-80%而不直接升至正常熔煉電流，這樣可以較為準(zhǔn)確地控制電極及已凝固熔池的熔化速度，避免瞬時(shí)產(chǎn)生大量的熔液流入鑄錠與坩堝壁的間隙，或造成冷隔缺陷。其中，優(yōu)選地以2-5KA/min的速率提升熔煉電流至正常熔煉電流的75-80%。 首先，選擇2_5KA/min的速率提升熔煉電流主要是因?yàn)檫@樣可使得熔煉電流在提升過(guò)程中保持電弧的穩(wěn)定，當(dāng)熔煉電流提升至正常熔煉電流的75-80%時(shí)，能夠在已凝固的鑄錠的上端面(即原熔池區(qū)域)中心處產(chǎn)生一定的熔池。若熔煉電流的提升速率小于2KA/min時(shí)，則熔化速度過(guò)慢，熔池打開所需的時(shí)間過(guò)久，不利于提高效率；而當(dāng)熔煉電流的提升速率大于5KA/min時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致熔煉電流的提升過(guò)程中電弧不穩(wěn)定，且當(dāng)電流提升至正常熔煉電流的75-80%時(shí)，產(chǎn)生的熔池量較大，而熔池往往也不處于鑄錠中心處，這樣易產(chǎn)生局部熔液流淌至未熔化區(qū)域或流入縫隙中的情況。其次，當(dāng)熔煉電流提升至正常熔煉電流的75-80%時(shí),穩(wěn)定一段時(shí)間,這樣熔池能夠以比較合適的速度從中心向i甘禍壁的方向逐漸熔化，不會(huì)因熔煉電流過(guò)小(如小于正常熔煉電流的75%)使得熔池遲遲不熔化，或因熔煉電流過(guò)大(如大于正常熔煉電流的80%)導(dǎo)致熔池熔化過(guò)快并使熔液快速地流入鑄錠與坩堝壁之間的縫隙中造成脫錠困難。其中，當(dāng)坩堝直徑較大時(shí)取較大的提升速率且當(dāng)坩堝直徑較小時(shí)取較小的提升速率，當(dāng)坩堝直徑較大時(shí)將熔煉電流提升至正常熔煉電流的上述范圍的較小值且當(dāng)坩堝直徑較小時(shí)將熔煉電流提升至正常熔煉電流的上述范圍的較大值。當(dāng)熔池的邊緣到達(dá)坩堝壁后，保持2_3min，再將此時(shí)的熔煉電流快速提升至正常熔煉電流。采用上述分段式起弧工藝，可以大幅縮短總起弧時(shí)間，有利于減小鑄錠的冷卻體積收縮后與坩堝壁間產(chǎn)生的間隙并避免鑄錠冷卻凝固形成的內(nèi)部縮孔。其中，優(yōu)選地以5-6KA/min的速率提升熔煉電流至正常熔煉電流。當(dāng)坩堝直徑較大時(shí)取較大的提升速率且當(dāng)坩堝直徑較小時(shí)取較小的提升速率，當(dāng)坩堝直徑較大時(shí)取較大的保持時(shí)間且當(dāng)坩堝直徑較小時(shí)取較小的保持時(shí)間。當(dāng)熔池的邊緣到達(dá)坩堝壁后保持2_3min是因?yàn)檫@時(shí)的熔煉電流只有正常熔煉電流的75-80%，其熔化速率較低，流到坩堝壁處的熔液量較少且可以快速的被冷卻并凝固，使得鑄錠與坩堝壁之間的縫隙逐漸縮小，當(dāng)保持2-3min后，已幾乎沒(méi)有縫隙。但若保持時(shí)間太短，縫隙還存在，之后若快速提升熔煉電流，又可能突然產(chǎn)生大量的熔液并流入縫隙中；而若保持時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的話則沒(méi)有意義，反而使得熔煉效率降低。當(dāng)保持2-3min后，以5-6KA/min的速率提升熔煉電流至正常熔煉電流，主要是為了使熔煉電流快速地達(dá)到正常熔煉電流，以提高熔化效率并保證鑄錠的表面質(zhì)量。若此時(shí)的提升速率過(guò)慢，則會(huì)降低熔煉效率且易導(dǎo)致鑄錠的表面質(zhì)量不好，出現(xiàn)氣孔等缺陷；若此時(shí)的提升速率過(guò)快，則可能會(huì)導(dǎo)致電極中突然產(chǎn)生較大的電流密度，對(duì)熔煉造成安全隱患。為了更好地理解本發(fā)明、下面結(jié)合具體示例進(jìn)行詳細(xì)描述。示例I 使用O 660mm的坩堝熔煉鈦及鈦合金，起弧工藝為將熔煉電流直接從5000A升至正常熔煉電流22000A，總起弧時(shí)間需要約lOmin。 若熔煉中斷后重新起弧熔煉時(shí)，工藝步驟為使熔煉電流先從5000A升至17500A(即正常熔煉電流的80% )，時(shí)間為4min，提升速率為3. lKA/min ;保持熔煉電流為17500A，待熔池的邊緣到達(dá)坩堝壁后，保持2min，最后再使熔煉電流由17500A升至正常熔煉電流22000A，時(shí)間為50s，提升速率為5. 4KA/min,總起弧時(shí)間不足7min。示例 2 :使用O 835mm的坩堝熔煉鈦及鈦合金，起弧工藝為將熔煉電流直接從5000A升至正常熔煉電流27000A，總起弧時(shí)間需要約17min。若熔煉中斷后重新起弧熔煉時(shí)，工藝步驟為使熔煉電流先從5000A升至21000A(即正常熔煉電流的78% )，時(shí)間為4min，升溫速率為4KA/min ;保持熔煉電流為21000A，待熔池的邊緣到達(dá)坩堝壁后，保持2. 5min，最后再使熔煉電流由21000A升至正常熔煉電流27000A，時(shí)間為65s，提升速率為5. 5KA/min,總起弧時(shí)間不足8min。示例3 :使用O IOOOmm的坩堝熔煉鈦及鈦合金，起弧工藝為將熔煉電流直接從5000A升至正常熔煉電流35000A，總起弧時(shí)間需要約35min。若熔煉中斷后重新起弧熔煉時(shí)，工藝步驟為使熔煉電流先從5000A升至27000A(即正常熔煉電流的77% )，時(shí)間為5. 5min,升溫速率為4KA/min ;保持熔煉電流為27000A，待熔池的邊緣到達(dá)坩堝壁后，保持3min，最后再使熔煉電流由27000A升至正常熔煉電流35000A，時(shí)間為80s，提升速率為6KA/min，總起弧時(shí)間不足IOmin。綜上所述，本發(fā)明的鈦及鈦合金真空自耗熔煉過(guò)程中斷電后重新起弧的工藝通過(guò)分段進(jìn)行熔煉電流的提升，使總的起弧時(shí)間大幅縮短，減小鑄錠的冷卻體積收縮后與坩堝壁間產(chǎn)生的間隙及避免鑄錠冷卻凝固形成的內(nèi)部縮孔；并且可以較為準(zhǔn)確地控制電極及已凝固熔池的熔化速度，避免瞬時(shí)產(chǎn)生大量的熔液流入鑄錠與坩堝壁的間隙，或造成冷隔缺陷。盡管上面已經(jīng)結(jié)合示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明的鈦及鈦合金真空自耗熔煉過(guò)程中斷電后重新起弧的工藝，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在不脫離權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種鈦及鈦合金真空自耗熔煉過(guò)程中斷電后重新起弧的工藝，其特征在于，所述工藝包括以下步驟 當(dāng)熔煉中斷后重新起弧時(shí)，將熔煉電流快速提升至正常熔煉電流的75-80%，保持此時(shí)的熔煉電流； 當(dāng)熔池的邊緣到達(dá)坩堝壁后，保持2-3min，再將此時(shí)的熔煉電流快速提升至正常熔煉電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈦及鈦合金真空自耗熔煉過(guò)程中斷電后重新起弧的工藝，其特征在于，當(dāng)熔煉中斷后重新起弧時(shí)，以2-5KA/min的速率提升熔煉電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈦及鈦合金真空自耗熔煉過(guò)程中斷電后重新起弧的工藝，其特征在于，當(dāng)熔池的邊緣到達(dá)坩堝壁后，以5-6KA/min的速率提升熔煉電流。
全文摘要
本發(fā)明的鈦及鈦合金真空自耗熔煉過(guò)程中斷電后重新起弧的工藝包括以下步驟當(dāng)熔煉中斷后重新起弧時(shí)，將熔煉電流快速提升至正常熔煉電流的75-80％，保持此時(shí)的熔煉電流；當(dāng)熔池的邊緣到達(dá)坩堝壁后，保持2-3min，再將此時(shí)的熔煉電流快速提升至正常熔煉電流。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于，使總的起弧時(shí)間大幅縮短，減小鑄錠的冷卻體積收縮后與坩堝壁間產(chǎn)生的間隙及避免鑄錠冷卻凝固形成的內(nèi)部縮孔；當(dāng)熔煉電流達(dá)到正常熔煉電流的75-80％時(shí)，保持該熔煉電流一段時(shí)間，這樣可以較為準(zhǔn)確地控制電極及已凝固熔池的熔化速度，避免瞬時(shí)產(chǎn)生大量的熔液流入鑄錠與坩堝壁的間隙，或造成冷隔缺陷。
文檔編號(hào)C22B9/20GK102776381SQ201210271329
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者李露, 王懷柳, 鄭貴斌, 陳鑫 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)江油長(zhǎng)城特殊鋼有限公司