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电渣炉,电渣重熔炉,电渣炉结晶器

真空电渣重熔过程的影响因素

文章来源:潍坊市众诚佳合环保科技股份有限公司       人气:1136

          真空电弧重熔是当今冶炼优质特钢和超级合金的高精设备,在特种冶炼工艺中占据极其重要的地位,主要用于生产飞机制造工业中所需的高性能材料真空自耗熔炼过程是自耗电极加热、熔化、凝固的连续过程。输入能量主要取决于电压与有效电流,保证一个稳定的、形状规则的熔池取决于熔化速率、电流、弧间隙等因素。而要控制自耗电极和熔融金属熔池之间的电弧间隙是很困难的。当前对于电弧间隙的控制方式主要有以下几种方式:1)电极进给速度;2)平均电弧电压;3)熔滴短路频率近年来,随着计算机和工业控制水平的提高多数采用平均电弧电压和熔滴短路频率的方式来控制熔速

   1、弧长对重熔过程的影响

   如今,真空自耗重熔炉的主要作用在于控制凝固过程,特别是偏析敏感的合金。为得到高度均质化、完全致密的钢锭,必须控制凝固过程。而凝固过程中的变量是影响凝固状态的重要因素。这些变量主要有:1)弧长;2)熔速;3)冷却速度;4)炉压;5)电极质量等。这些变量主要影响凝固过程中电流、热能的分布及流向。电极间隙还决定着熔速,从而间接地影响重熔精炼的效果,因此,保持恒定的电弧长度,对于连续、安全、稳定的熔炼以及获得质地均匀的重熔锭十分重要

   当电极间隙恒定时,弧长可以认为与电极间隙正相关。电弧过长,电弧热量损失过大,金属熔池呆滞,表面有漂浮有杂质,“格架”被熔化,金属的玷污程度增加,并且容易发生边弧,造成事故。弧长过短,会造成电弧频繁短路而使熔池温度急剧变化,熔速随之波动大,喷溅现象严重。弧长正常时熔池十分清晰活跃,熔池呈“水纹”状波动,并将漂浮的杂质逐渐推向结晶器壁,电极末端出现“唇边”

   因此,真空自耗重熔过程中保持合适弧长是能否获得较好凝固质量的关键。控制通过监视电极间隙指示器来驱动控制料杆的位置和速度,以达到理想的电弧间隙,现普遍采用平均电压控制和熔滴短路频率来控制

   2、平均电弧电压控制冶炼特点

   弧压和弧长在一定范围内(弧长小于 25mm时有明显的依附关系。如果弧长超过一定值后,弧压的变化将趋于稳定值。当电弧过长时,在坩埚外壁安装的稳弧线圈,通以电流,产生纵向磁场就会抑制散乱的电弧,维持正常的电弧放电,避免熔池因过大的洛伦兹力被搅动,影响结晶质量

   现代真空自耗重熔炉自动化控制中,弧压将经滤波后的实际弧压同设定值比较,与比例积分特性弧压控制器比较后,分别产生一个构成进给速度输出信号,用于进给控制器的辅助速度,控制器根据闭环控制调节电极的升降来保持弧隙

   3、熔滴短路频率控制冶炼特点

   熔滴短路是金属的传递在电压波形上产生的一种特征波形。真空电弧重熔过程中,当从阴极顶部悬吊下来的金属熔柱由于磁力作用而与阴极分离以熔滴的形式落入熔池就发生了金属传递,传递过程中会使电弧熄灭毫秒级的时间间隔,随后电弧二次引燃后同时引起电压的陡增,将单位时间内重复发生这两种现象的次数称为熔滴短路频率真空自耗过程中,熔滴的过渡和炉中电弧的耦合现象有着重要的冶金意义。Frank J. Zanner 等建立了熔滴短路频率与自变量电弧电流、CO 压力和电极间距之间的定量关系模型。对于冶炼Φ410mm 的 In718得到如下幂函数关系式:

   f DS =56561( I arc ) -2.45 ( PCO ) -0.36 ( g e ) -1.44 ±0.88

   从公式可以看出:炉内压力,电流恒定的情况下熔滴短路频率与电极间距之间呈反比关系,真空度和电流对电弧产生影响,因此原始电极的气体含量和电流的波动将对熔滴短路频率有影响,实际上也是影响弧长,最终影响的是凝固质量。熔滴短路频率对弧长的微小变化和真空电弧的扰动极为敏感,几乎可以真实地反映弧长,并且熔滴短路信号响应速度非常快,且获得熔滴短路频率信号也较容易获得,因此在真空自耗冶炼过程采用熔滴短路频率控制,有利用保持恒定的弧长,目的在于维持稳定的熔化条件

   目前国际上先进的真空自耗设备普遍采取了熔滴短路频率控制。核心控制思想是记录熔滴在单位时间内的数量,将实际值和设定值进行对比,如果实际值高将抬升电极,如果实际值低将降低电极