鈦熔煉電流是真空自耗熔煉的重要參數(shù),它與被熔煉材料、鑄錠直徑、坩堝與電極直徑比、爐內(nèi)壓力、極性、爐子結(jié)構(gòu)及電源類型有關(guān)。熔煉電流大小,除決定金屬的熔化速率和熔池溫度外,還直接影響到熔池的形狀、體積和深度。電流越大,金屬熔化速率越大,鑄錠表面質(zhì)量越好。同時(shí),隨著電流的增加,金屬熔池深度增加引起鑄錠組織變壞——粒狀晶粗大,徑向發(fā)展,疏松和偏析程度增加。熔煉電流小,則熔化速率低,金屬熔池淺,柱狀晶細(xì)小且軸向發(fā)展,有利于獲得疏松程度小、成分偏析度小、結(jié)晶構(gòu)造致密的鑄鈦錠。
鈦熔錠爐的功率:在真空自耗電弧熔煉時(shí),用于金屬熔化的功率僅占總輸入功率的30%~50%,有50%~70%的功率以各種形式損失掉。其中包括金屬揮發(fā)損失,電極熱損失,金屬表面熱損失和液體金屬導(dǎo)熱損失。熔煉所需的總輸入功率可按下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:
P總=P熔/=IV
P總——熔煉所需的總輸入功率,kW.h;
P熔——金屬熔化所需功率,kw.h; 熱效率,一般為30%~50%;
I——電弧電流,kA;
V——電弧電壓,V。
真空自耗電弧熔煉鈦的電壓通常為28~40V。惰性氣體保護(hù)熔煉的電壓比真空熔煉高6~8V。隨著電流的增大電弧電壓略有升高。
熔煉速度:真空自耗熔煉的速度與熔煉的電流大小有關(guān),如圖8—30所示。在保證鑄錠質(zhì)量的前提下,提高熔速有利于增加生產(chǎn)效率。提高熔煉速度的主要方法是增加電壓和電流,一般以增加電流為好。
坩堝比:電極直徑與坩堝直徑之比簡稱坩堝比,是影響鑄錠質(zhì)量和安全生產(chǎn)的重要參數(shù)之一。對于鈦而言,坩堝比一般在0.625~0.88之間。真空自耗熔煉時(shí)坩堝直徑與最小間隙的關(guān)系見圖8—31
目前有采用大斷面電極的傾向。大斷面電極的優(yōu)點(diǎn)在于電弧熱能均勻地分布在整個(gè)熔池表面,使金屬熔池呈扁平狀,增加了熔池固液兩相區(qū)的溫度梯度,有利于獲得成分偏析小、致密度高的優(yōu)質(zhì)鑄錠。
熔煉真空度:鈦及鈦合金的熔煉真空度一般為0.1~1.0Pa。
攪拌電流:金屬熔池的旋轉(zhuǎn),對鑄錠質(zhì)量既有好的作用,也有壞的影響。合適的攪拌電流,可以細(xì)化晶粒,減輕結(jié)晶偏析的程度。通常是根據(jù)所熔煉的合金來確定攪拌電流
的大小和頻率。一般地說,有正偏析特征組元的鈦合金,在二次重熔時(shí),選擇較低的頻率和較小的攪拌電流。
熔煉次數(shù):一般采用兩次自耗鑄錠出成品,也有極少數(shù)鈦合金需要三次熔煉。
一次錠處理:一次錠一般不必乎頭和扒皮,只需清刷表面附著物即可轉(zhuǎn)入二次熔煉。