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钛熔炼与电流的关系以及参数

作者:兴隆钛业 时间:2018-06-13 08:58

       熔炼电流是真空自耗熔炼的重要参数,它与被熔炼材料、铸锭直径、坩埚与电极直径比、炉内压力、极性、炉子结构及电源类型有关。熔炼电流大小,除决定金属的熔化速率和熔池温度外,还直接影响到熔池的形状、体积和深度。电流越大,金属熔化速率越大,铸锭表面质量越好。

  同时,随着电流的增加,金属熔池深度增加引起铸锭组织变坏——粒状晶粗大,径向发展,疏松和偏析程度增加。熔炼电流小,则熔化速率低,金属熔池浅,柱状晶细小且轴向发展,有利于获得疏松程度小、成分偏析度小、结晶构造致密的铸钛锭。 在炉料熔化阶段,热量除了用于炉料的熔化外,还要用于与熔化同时进行的还原反应,所以此阶段消耗的能量约占熔炼全过程总能量的2/3左右。 如在炉料中只配入总碳量的80%左右的碳,其余约20%的碳在造渣阶段才加入,这种配碳较少的炉料熔化速度较快,形成的熔体温度较低,并有可能增大熔池体积,从而可增加炉产量。把全部碳都配在炉料中的操作方法会过早地生成含低价钛较高的熔体,这对熔炼过程的继续进行不利。在这种操作方法中,造渣阶段是依靠熔体中剩余的碳起还原作用,如果炉料配碳过多,则有可能不存在造渣阶段,有时甚至还要加入钛精矿稀释后才能出炉。

  出炉料中只配入部分碳的操作方法,在造渣阶段要补加其余部分碳以进行造渣还原。补加的碳浮在熔体表面的电极周围,具有稳弧作用。如果是生产低品位的酸溶性钛渣,则不需进行造渣。

  A 熔炼功率

  在真空自耗电弧熔炼时,用于金属熔化的功率仅占总输入功率的30%~50%,有50%~70%的功率以各种形式损失掉。其中包括金属挥发损失,电极热损失,金属表面热损失和液体金属导热损失。熔炼所需的总输入功率可按下述经验公式计算:

  P总=P熔/=IV

  式中 P总——熔炼所需的总输入功率,kW.h;

  P熔——金属熔化所需功率,kw.h;

  ——热效率,一般为30%~50%;

  I——电弧电流,kA;

  V——电弧电压,V。

  B 熔炼速度

  真空自耗熔炼的速度与熔炼的电流大小有关,在保证铸锭质量的前提下,提高熔速有利于增加生产效率。提高熔炼速度的主要方法是增加电压和电流,一般以增加电流为好。

  C 坩埚比

  电极直径与坩埚直径之比简称坩埚比,是影响铸锭质量和安全生产的重要参数之一。对于钛而言,坩埚比一般在0.625~0.88之间。

  目前有采用大断面电极的倾向。大断面电极的优点在于电弧热能均匀地分布在整个熔池表面,使金属熔池呈扁平状,增加了熔池固液两相区的温度梯度,有利于获得成分偏析小、致密度高的优质铸锭。

  D 熔炼真空度

  钛及钛合金的熔炼真空度一般为0.1~1.0Pa。

  E 搅拌电流

  金属熔池的旋转,对铸锭质量既有好的作用,也有坏的影响。合适的搅拌电流,可以细化晶粒,减轻结晶偏析的程度。通常是根据所熔炼的合金来确定搅拌电流的大小和频率。一般地说,有正偏析特征组元的钛合金,在二次重熔时,选择较低的频率和较小的搅拌电流。