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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