[發明專利]一種鈦合金鑄錠起弧建立熔池的方法

在審

• 申請號: 202011492685.8
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112725632A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 劉鵬;梁敬凡;王龍周;尚金金;雷強;何永勝;何濤;劉向弘
• 申請（專利權）人: 西部超導材料科技股份有限公司
• 主分類號: C22B9/20
• 分類號: C22B9/20;C22B9/04;C22B34/12;C22C1/02;C22C14/00
• 代理公司: 西安新動力知識產權代理事務所(普通合伙) 61245
• 代理人: 苗凌

本發明屬于鈦合金鑄錠熔煉領域，具體涉及一種鈦合金鑄錠起弧建立熔池的方法。該方法包括以下步驟：S1：將自耗電極裝入坩堝中，并置于熔煉設備內，然后對設備進行抽真空處理；S2：將輔助電極及自耗電極在熔煉設備內進行焊接，焊接后開爐清理焊瘤，重新對設備進行抽真空處理；S3：設定冷卻水參數和起弧參數，起弧參數包括起弧電流，起弧電流隨時間逐步增大，起弧電流上升過程的中部設置臺階電流；S4：打開熔煉設備電源，進行起弧熔煉；S5：關閉電源冷卻后出爐。本方法的優勢在于：1.可以消除鑄錠尾部夾生、冷隔、分層、裂紋等缺陷；2.利于鑄錠尾部合金化和均勻化；3.明顯降低熔池健全重量。

技術領域

本發明屬于鈦合金鑄錠熔煉領域，具體涉及一種鈦合金鑄錠起弧建立熔池的方法。

背景技術

鈦及鈦合金具有高的比強度、良好的高溫性能、優異的耐蝕性能，以及優異的疲勞性能等優點，廣泛應用于航空、航天、醫療、艦船等領域。但其價格昂貴，成為了制約鈦及鈦合金進一步應用的主要因素之一。

目前，生產鈦合金最常用的方法是VAR熔煉，即真空自耗電弧爐熔煉。VAR熔煉過程分為三個階段：起弧期、正常熔煉期、熱封頂期(也叫補縮期)。起弧期主要目的是穩定電弧、建立熔池；正常熔煉期主要目的是穩定熔煉，充分合金化、均勻化；熱封頂期主要目的是減小縮孔疏松，降低切頭量。

在上述三個階段中，起弧期和熱封頂期均屬于非穩定過程。起弧期通過逐步提升電流、電壓來建立熔池；熱封頂期通過逐步降低電流、電壓來進行熱封頂。因此，起弧期和熱封頂期的鑄錠化學成分均勻性相比正常熔煉期稍差，嚴重時可能會產生偏析。

對于鈦及鈦合金鑄錠而言，熱封頂技術已經研究的十分完善，但對于起弧階段的研究卻很少。實際生產中，鑄錠尾部常見的缺陷有夾生、分層、冷隔和裂紋等，直接影響著鑄錠尾部區域的冶金質量，嚴重時必須鋸切去除，造成了很大的成本損失。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種鈦合金鑄錠起弧建立熔池的方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種鈦合金鑄錠起弧建立熔池的方法，包括以下步驟：

S1：將自耗電極裝入坩堝中，并置于熔煉設備內，然后對設備進行抽真空處理；

S2：將輔助電極及自耗電極在熔煉設備內進行焊接，焊接后開爐清理焊瘤，重新對設備進行抽真空處理；

S3：設定冷卻水參數和起弧參數，所述起弧參數包括起弧電流，所述起弧電流隨時間逐步增大，所述起弧電流上升過程的中部設置臺階電流，所述臺階電流用于預熱鑄錠；

S4：打開熔煉設備電源，進行起弧熔煉；

S5：關閉電源冷卻后出爐。

進一步地，S3步驟中的起弧參數按照以下步驟依次進行：

S31：穩定弧光階段：設定起弧電流4-7kA、起弧電壓26-28V和穩弧電流2-8A，保持4-6min；

S32：輔助階段：設定起弧電流8-12kA、起弧電壓28-30V和穩弧電流2-8A，保持1-2min；

S33：鑄錠預熱階段：設定起弧電流8-12kA、起弧電壓28-30V和穩弧電流2-8A，保持8-15min；

S34：建立熔池階段1：設定起弧電流20-35kA、起弧電壓32-37V和穩弧電流8-25A，保持1-2min；

S35：建立熔池階段2：設定起弧電流≥20kA、起弧電壓≥32V和穩弧電流≥8A，保持≥5min；

所述輔助階段和鑄錠預熱階段為所述臺階電流。