CN114015891A - 一种基于补缩电极的var纯钛铸锭补缩方法及该铸锭 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于补缩电极的VAR纯钛铸锭补缩方法及该铸锭,该方法是在辅助电极与自耗电极之间焊接补缩电极,用于铸锭补缩,补缩电极直径不小于坩埚直径的1/3,重量约等于多炉补缩过程所使用的自耗电极平均重量;补缩方式为多级降电流,然后小电流保温,确定每一级电流对应的剩余补缩电极量、熔化速度、补缩时间,最终获得缩孔深度≤80mm的纯钛铸锭。本发明可以统一不同炉次的铸锭补缩工艺,控制和降低缩孔深度范围,稳定铸锭成锭率。
Description
技术领域
本发明属于熔炼领域,具体涉及一种基于补缩电极的VAR纯钛铸锭补缩方法及该铸锭。
背景技术
在纯钛铸锭的真空自耗熔炼过程中,当熔炼完成时,如果瞬间断电,根据炉内温度场的分布,铸锭头部的表面会先于其内部凝固,造成内部气体来不及排出,形成缩孔,继而影响成材率。
因此,在熔炼结束前,一般需要进行补缩以尽量减少缩孔深度。目前采用的补缩工艺,是在自耗电极剩余一定重量时开始补缩。但每一炉熔炼进入补缩阶段时,由于熔化速率不一及称重***误差等因素,难以精确确定补缩开始时刻电极剩余量,采用固定的补缩工艺,往往会出现两种情况:
一是补缩未完成电极就已化完,导致缩孔深度较深。
二是补缩完成电极尚有剩余,影响下一炉熔炼。
并且,由于实际补缩工艺不一,操作效果不一,缩孔深度波动范围大,往往在70~150mm间,不易稳定铸锭成材率。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供一种基于补缩电极的VAR纯钛铸锭补缩方法,对于不同炉次的纯钛熔炼,可以采用同种固定的补缩工艺,既能有效降低缩孔深度,又保证补缩完成时电极也正好熔化完全。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种基于补缩电极的VAR纯钛铸锭补缩方法,按以下进行:
在辅助电极与自耗电极之间焊接补缩电极,用于铸锭补缩,补缩电极直径不小于坩埚直径的1/3,重量约等于多炉补缩过程所使用的自耗电极平均重量;补缩方式为多级降电流,然后小电流保温,确定每一级电流对应的剩余补缩电极量、熔化速度、补缩时间,最终获得缩孔深度≤80mm的纯钛铸锭。
进一步地,补缩电极为一根纯钛电极。
进一步地,自耗电极直径为320mm、坩埚直径为390mm,多炉补缩过程中的自耗电极平均重量50kg,制作补缩电极的规格为φ250*230mm,重量约为50.78kg。
进一步地,铸锭的缩孔深度在80mm内,平均缩孔深度为52mm。
进一步地,按以下进行:
自耗电极熔化完全,进行补缩前准备,电流从熔炼电流调整至9kA,若熔炼电流低于9kA,则保持熔炼电流;
使用补缩电极进行补缩,电流从9kA或熔炼电流开始以每半分钟0.5kA的速率阶段式降低,降至5.5kA,保持1.5min,此过程共需5min;
电流降至5.0kA,保持5min;电流降至4.5kA,保持8min;电流降至4.0kA,保持30min;电流降至3.5kA,保持5min;电流降至3.0kA,保持2~5min。
进一步地,所述方法适用于熔炼电流为8.0至12.0kA的自耗熔炼,整个补缩过程为55~58min。
本发明还涉及的上述的方法得到的纯钛铸锭,纯钛铸锭的缩孔深度在80mm内,平均缩孔深度为52mm。
与现有技术相比,本发明的有益效果具体如下:
本发明采取现有工艺中多级降电流,然后小电流保温的方式,通过反复试验确定每一级电流对应的剩余补缩电极量、熔化速度、补缩时间,最终获得与补缩电极相匹配的最优补缩工艺。对于不同炉次的纯钛熔炼,可以采用同种固定的补缩工艺,既能有效降低缩孔深度,又保证补缩完成时电极也正好熔化完全。本发明可以统一不同炉次的铸锭补缩工艺,控制和降低缩孔深度范围,稳定铸锭成锭率。
本发明适用于熔炼电流为8.0至12.0kA的自耗熔炼,整个补缩过程合计55~58min,为整个熔炼周期(包括补缩期在内)的1/3-1/4。
本发明中,电极规格的参数制定,以及围绕该电极的补缩制度(电流、时间)的制定是关键。对于电极规格,其所取的平均重量数据,是以实际补缩效果最佳的几炉作为数据样本。对于熔炼电流为8~12kA的自耗熔炼而言,其补缩制度最关键的部分是电流由4.5kA降至3kA(约为熔炼电流的1/3附近)的阶段。
实际补缩过程中,若初始电流降低过快,会致使熔池缩小过快,导致气泡来不及析出,故补缩开始,初始电流是以每半分钟0.5kA的速率逐渐下降至上述补缩的关键阶段(4.5~3kA)。在补缩的关键阶段,每一级电流的保持时长会极大影响补缩效果,包括缩孔深度、气孔析出的充分度和铸锭尾部的结晶均匀性等。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明对应的补缩制度(电流-时间)图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过购买获得的常规产品。
本发明除非另有说明,否则百分号代表的均为质量分数。比例为质量比例,浓度为质量浓度。
本实施例的基于补缩电极的VAR纯钛铸锭补缩方法:
如图1所示,在辅助电极1与自耗电极3之间焊接一根规格及重量一定的纯钛电极2(以下为方便描述将此电极命名为补缩电极),用于铸锭补缩,补缩电极直径不小于坩埚直径的1/3,重量约等于多炉补缩过程所使用的自耗电极平均重量。
补缩的方式仍是采取现有工艺中多级降电流,然后小电流保温的方式,通过反复试验确定每一级电流对应的剩余补缩电极量、熔化速度、补缩时间,最终获得与补缩电极相匹配的最优补缩工艺。
根据自耗电极直径320mm、坩埚直径390mm,多炉补缩过程中的自耗电极平均重量50kg,制作补缩电极的规格为φ250*230mm,重量约为50.78kg,经过多炉补缩试验,获得与补缩电极相匹配的补缩工艺,使用该工艺进行补缩,铸锭的缩孔深度能有效控制在80mm内,平均缩孔深度为:52mm,该工艺步骤如下:
1、自耗电极3熔化完全,进行补缩前准备,电流从熔炼电流调整至9kA,若熔炼电流低于9kA,则保持熔炼电流。
2、开始使用补缩电极进行补缩,电流从9kA(或熔炼电流)开始以每半分钟0.5kA的速率阶段式降低,降至5.5kA,保持1.5min,此过程共需5min。
3、电流降至5.0kA,保持5min;电流降至4.5kA,保持8min;电流降至4.0kA,保持30min;电流降至3.5kA,保持5min;电流降至3.0kA,保持2~5min。
本实施例适用于熔炼电流为8.0至12.0kA的自耗熔炼,整个补缩过程合计55~58min,为整个熔炼周期(包括补缩期在内)的1/3-1/4。
图2为各个实施例对应的补缩制度(电流-时间)图,该制度对应熔炼电流为8到12kA,采用上述规格(φ250*230mm,50.78kg)的补缩电极进行补缩的所有实施例。
具体示例1
本实施例的基于补缩电极的VAR纯钛铸锭补缩方法:
铸锭:V10175B;
电极直径:320mm;坩埚直径:390mm;
补缩电极规格:φ250*230mm;熔炼电流:9kA;
该铸锭补缩工艺(电流、补缩时间)为:9kA,0.5min→8.5kA,0.5min→8kA,0.5min→7.5kA,0.5min→7kA,0.5min→6.5kA,0.5min→6kA,0.5min→5.5kA,1.5min→5kA,5min→4.5kA,8min→4kA,30min→3.5kA,5min→3kA,2.4min。
补缩合计用时55min24S,出锭后缩孔深度52mm。
具体示例2
本实施例的基于补缩电极的VAR纯钛铸锭补缩方法:
铸锭:V10173B;
电极直径:320mm;坩埚直径:390mm;
补缩电极规格:φ250*230mm;熔炼电流:9.2kA;
该铸锭补缩工艺(依次为电流、补缩时间)为:9kA,0.5min→8.5kA,0.5min→8kA,0.5min→7.5kA,0.5min→7kA,0.5min→6.5kA,0.5min→6kA,0.5min→5.5kA,1.5min→5kA,5min→4.5kA,8min→4kA,30min→3.5kA,5min→3kA,3.5min。
补缩合计用时56min30S,出锭后缩孔深度45mm。
具体示例3
本实施例的基于补缩电极的VAR纯钛铸锭补缩方法:
铸锭:V10180B;
电极直径:320mm;坩埚直径:390mm;
补缩电极规格:φ250*230mm;熔炼电流:8.5kA;
该铸锭补缩工艺(依次为电流、补缩时间)为:8.5kA,0.5min→8kA,0.5min→7.5kA,0.5min→7kA,0.5min→6.5kA,0.5min→6kA,0.5min→5.5kA,1.5min→5kA,5min→4.5kA,8min→4kA,30min→3.5kA,5min→3kA,3min。
补缩合计用时55min30S,出锭后缩孔深度47mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于补缩电极的VAR纯钛铸锭补缩方法,其特征在于:按以下进行:
在辅助电极与自耗电极之间焊接补缩电极,用于铸锭补缩,补缩电极直径不小于坩埚直径的1/3,重量约等于多炉补缩过程所使用的自耗电极平均重量;补缩方式为多级降电流,然后小电流保温,确定每一级电流对应的剩余补缩电极量、熔化速度、补缩时间,最终获得缩孔深度≤80mm的纯钛铸锭。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:补缩电极为一根纯钛电极。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:自耗电极直径为320mm、坩埚直径为390mm,多炉补缩过程中的自耗电极平均重量50kg,制作补缩电极的规格为φ250*230mm,重量约为50.78kg。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:铸锭的缩孔深度在80mm内,平均缩孔深度为52mm。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:按以下进行:
自耗电极熔化完全,进行补缩前准备,电流从熔炼电流调整至9kA,若熔炼电流低于9kA,则保持熔炼电流;
使用补缩电极进行补缩,电流从9kA或熔炼电流开始以每半分钟0.5kA的速率阶段式降低,降至5.5kA,保持1.5min,此过程共需5min;
电流降至5.0kA,保持5min;电流降至4.5kA,保持8min;电流降至4.0kA,保持30min;电流降至3.5kA,保持5min;电流降至3.0kA,保持2~5min。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述方法适用于熔炼电流为8.0至12.0kA的自耗熔炼,整个补缩过程为55~58min。
7.权利要求1-6任一项所述的方法得到的纯钛铸锭,其特征在于:纯钛铸锭的缩孔深度在80mm内,平均缩孔深度为52mm。
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