真空自耗電極電弧爐,又稱VAR(vacume are remelting)。將海綿鈦和其合金料按一定化學(xué)成分比例配好,混合均勻后壓制成不同形狀塊,用真空等離子焊箱把這些塊焊成電極,在真空或惰性氣體保護(hù)下經(jīng)二次熔煉成鑄錠。特用途的鑄錠需經(jīng)三次熔煉。工業(yè)規(guī)模錠重量一般為3~6t,大型鑄錠可達(dá)15t。
真空自耗電弧爐熔煉操作分五步進(jìn)行:電極焊接、引弧、正常熔煉、封頂、冷卻。
(1)電極焊接。電極焊接要達(dá)到焊直、焊牢、焊縫能通過(guò)工作電流。電極焊接具體操作:先將自耗電極與輔助電極裝入爐內(nèi),并調(diào)整到使其處于坩堝中心,進(jìn)行爐體組裝,預(yù)抽真空后,在真空下進(jìn)行電弧對(duì)焊,瞬間即可完成使自耗電極與輔助電極焊接在一起,重熔電極多采用爐內(nèi)對(duì)焊。
(2)引弧。電弧引燃的方法是在底結(jié)晶器上面直接放置一些引弧劑(海綿鈦),并使引弧劑和自耗電極端面距離一般為20~30mm。為了順利起弧,必須把空載電壓(即開(kāi)路電壓)提高到70V。在空載電壓下,借助于自耗電極與引弧劑之間瞬間接觸而產(chǎn)生弧光放電進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)定的電弧燃燒,造成一定量的金屬熔池,為過(guò)渡到正常熔煉創(chuàng)造條件。生產(chǎn)實(shí)際中要求引弧期盡量短并迅速形成金屬熔池,以減緩電弧對(duì)結(jié)晶器底部的沖擊。
(3)正常熔煉。當(dāng)引弧后逐漸增加熔煉電流,迅速轉(zhuǎn)入正常熔煉。熔煉期操作是否準(zhǔn)確,直接影響到熔煉產(chǎn)品的質(zhì)量。待熔池覆蓋坩堝底后,迅速將電流升到工藝要求的設(shè)定值,進(jìn)行正常熔煉。同時(shí)要控制好電壓、真空度、熔煉速率等其他工藝參數(shù)。熔煉電流一經(jīng)確定,熔煉是否正常就取決于電弧的長(zhǎng)度。電弧過(guò)長(zhǎng),熱量不集中,表現(xiàn)為金屬熔池呆滯,表面有漂浮的雜質(zhì)花膜,使金屬的玷污程度增加;弧長(zhǎng)過(guò)短,會(huì)造成電弧頻繁短路而使熔池溫度急劇變化,同時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重噴濺;弧長(zhǎng)正常時(shí),熔池十分清晰活躍,熔液徐徐波動(dòng)并將雜質(zhì)膜推向結(jié)晶器壁。
?。?)封頂,又稱補(bǔ)縮。封頂?shù)哪康氖菫榱藴p少鑄錠頭部的縮孔和疏松,降低鈦錠的切頭量,提高錠坯的成材率。從正常熔煉進(jìn)入封頂后,熱封項(xiàng)的電流逐漸遞降,分別從正常熔煉電流的1/3減低,最后達(dá)1/10;熱封頂時(shí)間一般占總?cè)蹮挄r(shí)間的1/4~1/3。為了確定最佳封項(xiàng)開(kāi)始時(shí)間,一般采用電極桿行程或平均速熔法計(jì)算確定預(yù)留電極量。
(5)冷卻。鑄錠在真空或惰性氣體保護(hù)下冷卻至400°C以下溫度出爐,一般來(lái)說(shuō),惰性氣體保護(hù)冷卻效果比真空冷卻好。
熔煉的鈦錠經(jīng)過(guò)扒皮就形成鈦光錠。