專利名稱：真空自耗電弧爐的熔煉起弧工藝及熔煉工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種真空自耗電弧爐的熔煉技木，更具體地講，涉及ー種適用于通過真空自耗電弧爐來冶煉金屬材料(如鈦及鈦合金、特殊鋼、高溫合金等)的熔煉起弧エ藝及熔煉エ藝。
背景技術(shù)：
真空自耗電弧爐(VAR)熔煉是在真空條件下，依靠電弧的熱能，把已知化學(xué)成分的金屬電極熔化，在水冷銅結(jié)晶器內(nèi)重熔成錠。電極熔化的金屬液在滴入熔池的過程中，經(jīng)過電弧區(qū)被加熱至高溫，在真空條件下金屬中的氣體和雜質(zhì)得到進ー步去除，使金屬的質(zhì)量得到提高。金屬材料在VAR熔煉的全過程中，可分為起弧、正常熔煉、頭部補縮三個階段。起弧是VAR熔煉的第一個階段，其主要目的是在自耗電極與結(jié)晶器底座之間引燃電弧并迅速過渡到穩(wěn)定燃燒階段，同時建立起具有一定深度的熔池，為過渡到正常熔煉期創(chuàng)造條件。在實際生產(chǎn)中采用起弧方法是在低壓(小于60V)下先將兩電極短路后再拉開，瞬間兩極間電流密度極大而產(chǎn)生高溫，陰極發(fā)射電子而產(chǎn)生電弧。起弧吋，在強電流的作用下，結(jié)晶器底座容易燒壞而污染熔煉金屬，還可能造成結(jié)晶器破損而導(dǎo)致安全事故，這在電弧不穩(wěn)定的情況更為嚴重。為減輕起弧對結(jié)晶器底座所造成的損害，常用的保護方法是在結(jié)晶器底座上添加引弧劑。但隨著VAR熔煉的發(fā)展，這種方法所起的保護作用越來越小一方面，VAR的錠型越來越大，直徑已超過lm，而引弧劑只能從結(jié)晶器外緣50mm寬的縫隙加入，因此結(jié)晶器底座大部分面積不能被引弧劑覆蓋，起弧時結(jié)晶器底座會暴露在電弧之下。另ー方面，VAR熔煉控制已形成自動控制，起弧吋，自耗電極與結(jié)晶器底座的間隙不斷變化，導(dǎo)致電弧不穩(wěn)定， 加重了結(jié)晶器底座的損傷。由于以上原因，每個結(jié)晶器底座的使用壽命<30次。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種可減輕起弧對真空自耗電弧爐結(jié)晶器底座的損傷并増大結(jié)晶器底座使用次數(shù)的熔煉起弧エ藝及包括所述熔煉起弧エ藝的熔煉エ藝。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了ー種真空自耗電弧爐的熔煉起弧エ 藝。所述熔煉起弧エ藝包括使自耗電極緩慢下降并且在自耗電極與結(jié)晶器底座之間引燃電弧，然后立即關(guān)閉電弧爐的進料開關(guān)，使自耗電極停止下降以保持電弧穩(wěn)定，待所述結(jié)晶器底座上形成熔池后，打開進料開關(guān)進行正常熔煉。根據(jù)本發(fā)明所述的真空自耗電弧爐的熔煉起弧エ藝，其中，所述熔煉起弧エ藝還包括，在引燃電弧之前沿所述自耗電極和結(jié)晶器底座之間的間隙填入引弧劑，密封電弧爐并且抽真空。其中，所述引弧劑的粒徑為20mm 30mm。根據(jù)本發(fā)明所述的真空自耗電弧爐的熔煉起弧ェ藝，其中，所述熔煉起弧ェ藝還包括，在自耗電極緩慢下降之前，控制電弧爐的真空度和真空泄漏率達到熔煉ェ藝要求，控制自耗電極的下端面與結(jié)晶器底座之間的間距為50mm 70mm。根據(jù)本發(fā)明所述的真空自耗電弧爐的熔煉起弧エ藝，其中，所述熔煉起弧エ藝還包括，在保持電弧穩(wěn)定時按預(yù)設(shè)的熔煉エ藝增大熔煉電流。本發(fā)明的另一方面提供了ー種真空自耗電弧爐的熔煉エ藝。所述真空自耗電弧爐的熔煉エ藝順次包括起弧階段、正常熔煉階段和頭部補縮階段，其中，所述起弧階段采用如上所述的真空自耗電弧爐的熔煉起弧エ藝來實現(xiàn)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠有效減輕起弧時電弧對結(jié)晶器底座的損傷，將結(jié)晶器底座的使用壽命提高到60次以上；由于結(jié)晶器底座(純銅)是真空自耗電弧爐熔煉的消耗品，是真空自耗熔煉成本的重要組成，因此減少結(jié)晶器底座的消耗可有效地降低熔煉成本。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的真空自耗電弧爐的熔煉起弧エ藝及熔煉エ藝進行詳細地描述。根據(jù)本發(fā)明的真空自耗電弧爐的熔煉エ藝順次包括起弧階段、正常熔煉階段和頭部補縮階段，其中，所述起弧階段可通過以下的熔煉起弧エ藝來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的真空自耗電弧爐的熔煉起弧エ藝包括以下幾個步驟。首先，在真空自耗電弧爐中將自耗電極與電極卡頭連接安裝好，按照自耗電極的規(guī)格選擇并設(shè)置好相應(yīng)的結(jié)晶器，密封電弧爐并抽真空。其中，優(yōu)選地，在沿自耗電極與結(jié)晶器底座之間的間隙填入引弧劑。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)熔煉エ藝要求選擇引弧劑的種類。引弧劑粒徑為20mm 30mm。在起弧之前，控制自耗電極的下端面與結(jié)晶器底座之間的間距為50mm 70mm。具體地，可先將自耗電極下降，待其與結(jié)晶器底座接觸后再提升自耗電極，使自耗電極的下端面與結(jié)晶器底座之間的間距為50mm 70mm。同吋，還需控制電弧爐的真空度和真空泄漏率達到熔煉的エ藝要求，以保證熔煉質(zhì)量。起弧吋，先控制自耗電極緩慢下降并且在自耗電極與結(jié)晶器底座之間引燃電弧， 然后立即關(guān)閉電弧爐的進料開關(guān)，使自耗電極停止下降并保持電弧穩(wěn)定，待所述結(jié)晶器底座上形成熔池后，再打開進料開關(guān)進行正常熔煉。其中，在保持電弧穩(wěn)定時，需按預(yù)設(shè)的熔煉エ藝増大熔煉電流。由于現(xiàn)在的真空自耗電弧爐均為自動控制系統(tǒng)，具體操作可包括①啟動自動起弧模式，使自耗電極緩慢下降；②引燃電弧后立即關(guān)閉進料開關(guān)，進料轉(zhuǎn)為手動控制操作，使自耗電極停止下降并保持電弧穩(wěn)定，即保持自耗電極與結(jié)晶器底座之間的間距不變；③計算機控制并按預(yù)設(shè)的エ藝増大熔煉電流；④待結(jié)晶器底上有金屬液流動或形成熔池后，保持2分鐘，然后打開進料開關(guān)，轉(zhuǎn)化為自動控制模式，繼續(xù)進行正常熔煉。根據(jù)本發(fā)明的具體設(shè)備操作可不限于此。本發(fā)明的起弧ェ藝關(guān)鍵在于在引燃電弧后需先保持自耗電極與結(jié)晶器底座之間的間距不變，待自耗電極熔融形成一定的熔池后再繼續(xù)進行正常熔煉，通過該步驟可以使起弧階段的電弧穩(wěn)定，減少甚至避免電弧對結(jié)晶器底座的損傷。根據(jù)本發(fā)明的真空自耗電弧爐的熔煉起弧エ藝，其有益效果包括①結(jié)晶器底座平整，沒有明顯的凹坑；②結(jié)晶器底座的平均壽命増加，由之前的不足30次増加至60次以上。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體實施方式
做進ー步的描述。實施例1自耗電極直徑D= Φ 470mm，重量為3噸。使用直徑D= Φ 570mm結(jié)晶器底座。起弧エ藝改進前，結(jié)晶器底座的平均壽命為27次；改進后結(jié)晶器底座的平均壽命為76次。實施例2自耗電極直徑D = Φ 820mm，重量為10噸。使用直徑D = Φ 920mm結(jié)晶器底座。 起弧エ藝改進前，結(jié)晶器底座的平均壽命為21次；改進后結(jié)晶器底座的平均壽命為65次。實施例3自耗電極直徑D = Φ 900mm，重量為10噸。使用直徑D = Φ IOOOmm結(jié)晶器底座。 起弧エ藝改進前，結(jié)晶器底座的平均壽命為23次；改進后結(jié)晶器底座的平均壽命為69次。綜上所述，本發(fā)明在不增加任何成本的前提下，通過改變自耗電極的進料方式減少對結(jié)晶器底座的損傷，使其壽命増加了一倍以上。本發(fā)明不僅可用于鈦及鈦合金的熔煉， 也可用于特殊鋼、高溫合金和其它難熔金屬的真空自耗熔煉，具有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明不限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求保護范圍的情況下，可以進行各種變形和修改。
權(quán)利要求
1.ー種真空自耗電弧爐的熔煉起弧エ藝，其特征在干，使自耗電極緩慢下降并且在自耗電極與結(jié)晶器底座之間引燃電弧，然后立即關(guān)閉電弧爐的進料開關(guān)，使自耗電極停止下降以保持電弧穩(wěn)定，待所述結(jié)晶器底座上形成熔池后，打開進料開關(guān)進行正常熔煉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空自耗電弧爐的熔煉起弧エ藝，其特征在干，所述熔煉起弧エ藝還包括，在引燃電弧之前沿所述自耗電極和結(jié)晶器底座之間的間隙填入引弧劑，密封電弧爐并且抽真空。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空自耗電弧爐的熔煉起弧エ藝，其特征在干，所述引弧劑的粒徑為20_ 30_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空自耗電弧爐的熔煉起弧エ藝，其特征在干，所述熔煉起弧エ藝還包括在自耗電極緩慢下降之前，控制電弧爐的真空度和真空泄漏率達到熔煉エ 藝要求，控制自耗電極的下端面與結(jié)晶器底座之間的間距為50mm 70mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空自耗電弧爐的熔煉起弧エ藝，其特征在干，所述熔煉起弧エ藝還包括，在保持電弧穩(wěn)定時按預(yù)設(shè)的熔煉エ藝增大熔煉電流。
6.ー種真空自耗電弧爐的熔煉エ藝，所述エ藝順次包括起弧階段、正常熔煉階段和頭部補縮階段，其特征在干，所述起弧階段采用如權(quán)利要求1至5中任意一項所述的真空自耗電弧爐的熔煉起弧ェ藝來實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種真空自耗電弧爐的熔煉起弧工藝及熔煉工藝。所述熔煉起弧工藝包括使自耗電極緩慢下降并且在自耗電極與結(jié)晶器底座之間引燃電弧，然后立即關(guān)閉電弧爐的進料開關(guān)，使自耗電極停止下降以保持電弧穩(wěn)定，待所述結(jié)晶器底座上形成熔池后，打開進料開關(guān)進行正常熔煉。所述熔煉工藝順次包括起弧階段、正常熔煉階段和頭部補縮階段，起弧階段采用所述熔煉起弧工藝來實現(xiàn)。本發(fā)明在不增加任何成本的前提下，通過改變自耗電極的進料方式減少對結(jié)晶器底座的損傷，使其壽命增加了一倍以上。本發(fā)明不僅可用于鈦及鈦合金的熔煉，也可用于特殊鋼、高溫合金和其它難熔金屬的真空自耗熔煉，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C22B9/20GK102560136SQ20111044636
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者王懷柳, 翟信杰, 陳鑫 申請人:攀鋼集團江油長城特殊鋼有限公司