[发明专利]一种钛合金成品锭补缩降电流的方法

说明书

本发明公开了一种钛合金成品锭补缩降电流的方法，属于有色金属熔炼领域，本方法对现有的真空自耗电弧炉设备进行优化改进，通过理论计算的方法按电极杆行程控制成品锭补缩降电流的时机，建立适宜的补缩重量与电极杆行程函数关系和数据库；基于对补缩质量可靠性提升改进，实现钛及钛合金真空自耗熔炼补缩工艺标准化，规范了作业人员的补缩降电流操作行为，提高铸锭冒口部位质量稳定性；本方法解决了称重系统偏差问题，尤其在成品锭补缩期间称重系统出现较大偏差时，适用于各种钛及钛合金成品锭的真空自耗熔炼补缩降电流初始阶段，实现铸锭成品熔炼的补缩起始控制，提高当前设备工况下钛合金铸锭的补缩质量可靠性，提高经济效益。

技术领域

本发明涉及有色金属熔炼领域，尤其涉及一种钛合金成品锭补缩降电流的方法。

背景技术

钛及钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀性和低温性能好等优点，在航空航天、石油化工、舰船海洋及生物医疗等领域有广泛的应用前景。

目前，随着钛及钛合金应用范围的不断扩大，其生产制备技术也在升级换代，主要包括真空自耗电弧炉熔炼法(VAR)、电子束冷床炉熔炼法(EBM)、等离束冷床炉熔炼法(PAM)、电渣熔炼法(ESR)等，其中采用真空自耗电弧熔炼的钛铸锭具有良好的结晶组织和均匀的化学成分，成为了主流的钛及钛合金铸锭制备方法。

但是，当前，真空自耗电弧炉普遍存在称重系统偏差问题，尤其在成品补缩阶段称重系统出现较大偏差时，会严重影响作业人员的热封顶水平发挥，导致熔炼过程不满足工艺要求，产生不合格品。同时，技术人员发现成品锭补缩降电流阶段，观察镜片会变模糊，冬季尤为明显，该现象会导致作业人员对补缩降电流时机和补缩烘烤时间误判，最终铸锭冒口深度大，成材率低，从而对公司的经济效益产生不利影响。此外，有的真空自耗电弧炉甚至没有配备称重系统，仅仅依靠人为炉外手工等离子氩弧焊接标记物的方法预测钛合金成品锭补缩降电流时机，这一操作方式会对钛及钛合金铸锭的产品质量产生影响，甚至发生重大质量事故。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种钛合金成品锭补缩降电流的方法，通过理论计算的方法按电极杆行程控制成品锭补缩降电流的时机，建立适宜的补缩重量与电极杆行程函数关系和数据库，并应用于铸锭成品熔炼的补缩过程控制，能够提高当前设备工况下钛合金铸锭的补缩质量可靠性。

为了达到上述目的，本发明采用技术方案如下：

一种钛合金成品锭补缩降电流的方法，包括步骤如下：

S1：预设定成品锭的直径、预留电极的质量；

S2：获取二次铸锭的质量、高度和直径；

S3：根据二次铸锭的直径和预留电极的质量计算得到预留电极的高度，根据二次铸锭的质量与预留电极的质量计算得到补缩开始时的成品锭已化重量，根据成品锭的直径和成品锭已化重量得到补缩开始时成品锭的高度；

S4：根据二次铸锭的高度、预留电极的高度以及成品锭的高度计算得到电极杆理论行程；

S5：根据熔炼曲线以及预留电极的质量得到电极杆实际行程，形成补缩重量与电极杆实际行程之间的对应关系并建立数据库；

S6：将二次铸锭进行熔炼，当电极杆实际行程等于电极杆理论行程时，根据补缩重量与电极杆实际行程之间的对应关系以及数据库，进行冒口部位的补缩降电流处理，获得三次铸锭。

进一步地，S3中，预留电极的高度A的计算公式为：

其中，n为预留电极的质量，π取3.14，d为二次铸锭的直径，ρ为钛合金的密度。

进一步地，S3中，成品锭已化重量B的计算公式为：

B＝m-n

其中，m为二次铸锭的质量。