真空自耗
真空自耗电弧炉
1 VAR的结构组成及其特点
VAR 炉由真空系统、电极驱动机械系统、铜坩埚及冷却循环系统、直流电源、自动和手动控制系统、稳弧搅拌系统、检测和自动记录系统等部分组成。VAR 炉现已处于较为完善的阶段，在结构上具有同轴性、再现性和灵活性特征，正在向更大容量和远距离精确操作发展。VAR炉采用先进的计算机自动电控和数据收集系统，能够对给定的合金和铸锭规格建立良好的熔炼模式，并分析熔炼过程中出现的问题，获得良好的铸锭表面质量和内在冶金质量，提高金属成品率。
2 真空自耗炉的工作原理
真空自耗炉主要用于钛和钛合金的生产。
图1所示为真空自耗炉原理示意图。该炉有一个结晶器，结晶器装入水冷的外套里，并与熔炼电源的正极相接。电源的负极与活塞即“拉杆”连接，该拉杆通过滑动的真空密封进入炉内。待熔炼的钢材(即电极)夹紧在控制活塞的机座上，并且在炉膛抽空以后，下降电极与在结晶器底部的同样材料的金属垫料触发电弧。当电极由于输人功率而熔化时，就可通过液压控制系统下降活塞，以便保持电极同由此而形成的熔池之间的距离不变。当熔炼继续进行时，在结晶器里就逐渐地形成了一支新的锭料。
3 VAR基本的工艺流程：
工艺流程：混料一压制电极一电极和残料焊接成自耗电极一熔炼一铸锭处理一检验。
3.1 真空自耗原料由纯料、合金元素、返回料等组成。
3.2 电极制备
经过混料后，添加或未添加残料的原料通过压制、焊接，制成自耗电极。焊接方法为自耗电弧焊或等离子焊，焊接应进行充分的保护或在惰性气氛下的容器里进行，以避免污染和难熔氧化物或氮化物的形成。应严禁使用钨极氩弧焊。制备的自耗电极必须具备足够的机械稳定性，即使在熔炼过程中加热时也不会开裂．并确保电流畅通无阻地通过。
3.3 熔炼过程
炉子采用真空系统，是为了避免空气污染，同时有效去除氢气和氯化物。水冷铜坩埚给金属的熔炼提供了适宜的容器，只要冷却适当，熔融金属就在其表面形成一层“渣壳”．既保护坩埚，又不被坩埚污染。
生产中，应对重熔电极和炉室彻底清理，清除外来物和炉室中的冷凝物，诸如氧化物、氯化物等。这些是造成氧、氮含量增加、引起铸锭冶金质量问题的潜在来源。熔炼的初始电流设置应低一些，电压在30V～5OV 之间，主要取决于电极和炉室中的气体含量、电流大小、电弧间隙、电极的电阻及铸锭的尺寸。形成熔池后，将熔炼功率增加到高于主熔炼期所预定的水平．以弥补坩埚底部的激冷效应。
熔炼期间，功率应保持不变，直到熔炼末期，这时按照预定热封顶工艺降低功率，以便把锭料头部缩孔和偏析减少到最小。
对于特定的合金和锭料直径．一旦确定了合适的熔炼条件，较大锭料所要求的电流通常可以简单地按比率推算。因为锭料单位面积的功率维持不变．电流与面积保持正比关系。表1为电流和电流密度值对比数据
3吨真空自耗炉
一设备基本参数 1 熔炼金属：钛、钛合金 2 铸锭最大重量：3000kg 3 熔炼电源参数: 6KV,三相 频率:50Hz 硅整流输出电压:20～60V(直流)，25000A,功率因数≥0.9 4 熔炼工作电压: 20～40V(直流) 5 熔炼电流: 24000A 6 低压电源：380V,三相50Hz,200KVA 7 极限真空度： 6.67×10-3Pa 8 升压率：≤4PaL/s, 9 抽气速度： 1.33Pa小于等于10分钟 10 冷却水: 水压0.2～0.4M Pa 水温≤30℃ 流量：20M3/h 11 压缩空气：0.4～0.6 M Pa，耗量：3L/s 12设备占地空间: 主机9m×7.5m×10m(最高)，地下深4 m 13 生产能力: 一次熔炼量为3000Kg； 14工作制度与时间：周期式工作，工作周期约5个小时； 15 设备总装机容量：2000KV A 16 起重设备：5吨 17 成套设备总重量：45T 18 稳弧电流：0—10A,强度，0—70高斯，搅拌时间间隔10s-1200s 19 坩埚尺寸：φ570mm×3200mm, φ660mm×2400mm 20 炉头行程：2500mm
21 电极杆行程：3000mm 熔炼速度：0—300mm/min可调， 快速提升：1m/min 22 双工位角度：90度，转换时间：60s, 速度，2.5m/min 23 X-Y轴调整：速度：0.1-1mm/s 范围: 0-10mm 24 炉头内净空间：高度：2400mm 二、设备描述 1、设计概述 1．1 本炉由真空熔炼室、滑轨导向联接体、真空系统、气动系统、水冷系统、电控系统和光学监视系统组成，设备设计蓝图如下： 1．2 该真空电弧熔炼炉是双工位结构，具有提升和旋转能力，可以在一个工位处取出锭料和装载下一个电极，同时在另一个工位处进行熔炼。 1．3 该设备地下深4米，地面高度10米。 1．4 真空熔炼室由炉体、电极杆、熔炼电源、电极升降装置、结晶器组件等系统组成。1．5 真空系统安装在地面上，以方便操作和维修。 2、结构描述 2．1 炉体为双层炉壁（内层1Cr18Ni9Ti、外层Q235），立式圆筒焊接结构，壁中间通冷却水。炉体上设有两个观察窗，熔炼时通过此窗可观察到电弧放电状态，并通过光学摄相头传送到控制室监视器显示屏上，炉体真空接管上设有真空测量规管、真空放气阀、充气阀、炉体上端设有供电极升降用的密封装置和两个观察窗及阳极（+）接线端子。阳极（+）电流流经炉体和下法兰弹性触头导入结晶器创造电弧放电条件，和电极料棒形成同轴供电。 2．2 电极杆为双层无缝管夹层水套（内管为紫铜管，外管为不锈钢管），适合于承载24000A 的连续的大电流，外径为φ300，内有滚珠丝杠，上端外有气缸，通过中空拉杆为下端的气动夹头提供夹紧（自耗电极）料棒的动力。熔炼时滚珠丝杠旋转带动电极升降，并有双立柱滚轮导向，通过炉体上部动密封进入炉体。电极杆上部安装升降装置。双立柱导向机构保证电极杆传动的稳定性。通过铜排组件将负极（—）电流的电缆连接在电极杆的顶部。在电极杆的下端安装有用于啮合与脱离辅助电极的电极夹紧装置，该装置在控制台通过按钮控制。
真空自耗电弧炉操作规程
真空自耗电弧炉操作规程 一、操作步骤： 1.真空机组启动前，应全面检查冷却水和油，冷却水应畅通，油应超过油液面线，机械泵、增压泵进出水阀门打开。 2.开启水泵，检查冷却水出水应畅通，水压不低于2kg。同时，检查补给水闸是否打开。 3.炉体处于大气密封状态，增压泵处于大气（或真空）状态下的操作： （1）启动机械泵（机械泵未启动前，绝对不能开启V2）； （2）炉体与增压泵均为大气状态时（此种情况可能是长期不开泵、不抽真空、真空系统漏气造成，或要检修、换油，更换某一部件如真空规头等造成），先开V2（蝶阀2）对增压泵抽真空，等到机械泵出口无冒烟或机械泵声音已正常，再打开V1抽炉体。如果此时炉体处于大气状态，原则上不能先开V1再开V2，因为先开V1增压泵内的大气会向上顶φ300阀门，如经常这样操作，φ300阀门极易损坏； （3）当低真空压力表达到-0.1Pa时，打开增压泵开始加热，增压泵加热30分钟左右，关闭V1并打开V3（φ300阀门），对炉体进行抽高真空。 （4）如果对增压泵油进行检查，等到油完全冷却后，必须要先对炉子破真空，然后再对增压泵破真空。 4.炉体与增压泵处于热态，即炉子连续生产时，真空操作如下： （1）关闭V2(此时V3处于关闭状态)； （2）打开V1对炉子抽低真空； （3）当机械泵出口不冒烟，低真空压力表读数为-0.1Pa时，打开V2并关闭V1后打开V3，对炉体进行抽高真空； 5.放气操作 （1）关闭真空仪表； （2）关闭V3（φ300阀门）； （3）打开V4电动放气阀； （4）放气完毕，关闭V4电动放气阀。（注意：用手按电动放气阀按钮时，不能超过2秒钟，否则放气阀线圈容易烧毁。） 6.检漏操作 （1）测漏气率必须在0.133Pa~1.33Pa（即1μ~10μ）压力范围内进行； （2）打开V3； （3）测完关闭V3； （4）漏气率E＝，E的单位为μ（或Pa）·升/秒 ΔP为检漏时真空度下降值（μ或Pa） V为炉体总体积（升） t为检漏时真空度下降所需时间（秒） 10Kg真空自耗电弧炉在熔炼前漏气率应达15μ（或Pa）·升/秒（以熔炼工艺流程卡要求为准） 7.停止真空系统运转的操作 （1）关闭增压泵加热30分钟后才能关闭V1、V2、V3阀门。此前增压泵和炉体内均为真空状态； （2）关闭机械泵运转；
非自耗真空电弧炉
东西仪器科技有限公司 产品名称：非自耗真空电弧炉 产品货号： wi69773 产地：国产 价格： 235000增票 详细说明 非自耗真空电弧炉是在真空条件下充入氩气熔炼各种金属样品的设备，适用于金属材料的研究、实验工作。可以广泛应用于高纯金属，难熔金属，半导体材料及放射性材料的冶炼及稀土材料的熔炼。主要特点: https://www.360docs.net/doc/9b6831802.html, ? 功率大，性能稳定，操作简便；? 熔点高，含氧量低，杂质少；功能多：熔炼，吸铸，压片，任客户选择。技术指标：https://www.360docs.net/doc/9b6831802.html, 熔化物料（g）7×70 电极最大电流（A） 550 引弧方式手动工作气体 Ar 真空度（Pa） 2x10-3 分子泵5x10-4 （价格另加）冷却方式水冷自动报警搅拌方式手动功能熔炼及成型特殊配置增加柱状和片状模具各一个，尺寸：4×70，1×10×70，其它同配630A电焊机、JK—200真空机组。注：图片及文字介绍仅供参考，请以实物为准
东西仪器科技有限公司 产品名称：非自耗真空电弧炉/真空熔炼炉 产品货号： wi58557 产地：中国 价格：215000增票 详细说明 非自耗真空电弧炉是在真空条件下充入氩气熔炼各种金属样品的设备，适用于金属材料的研究、实验工作。可以广泛应用于高纯金属，难熔金属，半导体材料及放射性材料的冶炼及稀土材料的熔炼。https://www.360docs.net/doc/9b6831802.html, 一、设备配置: 1.卧式真空熔炼室一个; 2.电源:630A直流焊机一台; 3.真空设备:真空机组一套. 4.控制柜一个（内含复合真空计一台）； 5.备用密封胶圈以及工具各一套。注:氩气瓶和气表自备. 二．应达到的技术指标和参数: https://www.360docs.net/doc/9b6831802.html, 1.电源极限电流:630A.使用电流400－500A 2.真空度:2×10－3Pa; 3.冷却方式：水冷，含自动报警功能； 4.熔炼样品重量：7×70（g）; 5.具有手动引弧,弧光保护，水压保护及机械手翻转系统。注：图片及文字介绍仅供参考，请以实物为准
真空自耗电弧炉熔炼钛铸锭的质量控制
真空自耗电弧炉熔炼钛铸锭的质量控制 安红刘俊玲范丽颖/AnHongLiuJunlingFanLiying Technology&Equipment 真空白耗电弧炉 熔炼钛铸锭的质量控制Qualitycontrolinsmeltingtitaniumingotsinvacuumarc-meltingfurnace 目前,我国生产钛及钛合金铸锭的基本方法仍为 真空白耗电弧炉熔炼法,该方法可满足一般工业的要 求,是一种成熟的工业熔炼方法(如下图). 评价钛及钛合金铸锭冶金质量的好坏,主要有以 下几点: ①化学成分均匀,各合金元素含量不仅达到标准 要求,而且要稳定地控制在一个最佳的含量水平. ②主要杂质(Fe,O等)控制适当范围,其它杂质 符合标准要求. ③铸锭内部无杂质,偏析,气孔,裂纹,缩孔和疏 松等冶金缺陷. ④铸锭表面光滑,无冷隔,折皱等表面缺陷,头 部缩孔切除量小,铸锭成品率高. ⑤合理的形状和精确的尺寸,适合压力加工的要
求,否则会增加工艺废品,降低成本. 图1钛及钛合金铸锭生产工艺流程图 影响铸锭质量的主要因素 Mainfactorsinfluencing价equalityofingots 原料,熔炼工艺参数(熔炼电流,电弧电压,真空 度,漏气率,冷却速度,搅拌磁场强度)选择的合理性 以及工艺过程控制的严密性决定着钛及钛合金铸锭的冶金质量.下面分别进行论述. (1)海绵钛海绵钛中常含有H,MgC1 (NaC1),Fe和H,O等杂质.当H含量高时,它将在熔炼过程大量排出,会使电弧不稳;氯化物含量多时,熔炼 过程操作困难,并会影响设备的寿命;铁含量高时,会 使材料耐腐蚀性能降低;原料潮湿将使钛锭含氧,氢量增高,从而降低其强度.因此,海绵钛必须满足相关标 准的要求,如纯度,均匀性和粒度.最为重要的是不能 含有高熔点钛的氧化物,氮化物或者其它高熔点颗粒. 这些高熔点颗粒有可能在最终产品中成为裂纹源. 据资料,分析高间隙缺陷发现,这些区域含有较 高的O,N,C,认为这些颗粒的来源之一就是海绵 钛.海绵钛生产过程中漏气或者污染的反应剂,有可 能导致N,O与产品反应. 迄今为止没有自动方法检验原料,并剔除这些污
自耗电极真空电弧炉控制系统的设计
收稿日期:2007-03-10. 作者简介:宁欣(1976-),女,河南长垣人,讲师,河南科技大学在读硕士研究生。 自耗电极真空电弧炉控制系统的设计 宁 欣 1,2 ,李建朝 1 (1.河南科技大学,河南洛阳471003;2.河南科技学院,河南新乡453003) 摘要:针对纯模拟器件自耗电极真空电弧炉电极升降控制系统故障率高、维护量大等一系列问题,设计出了由P LC 和模糊控制组成的电极升降控制系统。介绍了系统主要硬件配置,并给出了主程序循环块方框图。该系统控制算法采用模糊控制算法,且根据现场工艺要求实现了从手动到自动的无扰切换功能。实验运行数据表明,基于模糊控制规律的电弧炉电极升降P LC 控制系统运行稳定可靠,操作方便,维护量小,对同行业的生产将起到推动作用。 关键词:电极升降;模糊控制;P LC;触摸屏 中图分类号:T M924.42 文献标识码:A 文章编号:167326060(2007)022******* D esi gn of Con sumable Vacuum Arc Furnace Electr i c Con trol System N ing Xin 1,2 ,et al . (1.Henan University of Science and Technol ogy,Luoyang,Henan 471003,China;2.Henan I nstitute of Science and Technol ogy,Xinxiang,Henan 453003,China ) Abstract:A i m ing at a series of p r oblem s such as high failure rate,a great deal of maintenance resulting fr om the self 2con 2su mp ti on electric pole vacuu m arc furnace electric pole fluctuati on contr ol syste m consisting of si m p le anal og device,the e 2lectric pole fluctuati on contr ol system consisting of P LC and fuzzy contr ol is designed .The main hard ware of the system and the skelet on diagra m of the main p r ogra m circulati on bl ock is als o given .Fuzzy algorith m is adop ted in the syste m,and the functi on of non 2disturbance shifting fr om manual mode t o aut omatic mode is realized according t o field p r ocess require ment .The date got fr om field manifests that arc furnace electric pole fluctuati on P LC contr ol system based on fuzzy contr ol rule has features of stable running,convenient operati on and little maintenance .The syste m will p r omote and i m pulse functi on t o p r o 2ducti on advance ment of the sa me trade . Key words:electric pole fluctuati on;fuzzy contr ol;P LC;t ouch screen 目前,自耗电极真空电弧炉电极升降控制系统一般采用模拟器件控制方式,实践证明,这种模拟器件 的控制方式带来了诸如故障率高、维护量大、生产成本高等一系列问题。为了解决这些问题,必须采用一种新的控制方式。考虑到P LC 功能齐全、应用灵活、操作方便、稳定可靠,是现代控制系统设备的发展方向,并且已经成功应用于冶金、石化、机械等多种工业场合,因此,选择P LC 设计出了电极升降的控制系统。 1 控制系统的设计 1.1 控制系统简介 本操作系统是采用触摸屏(A I GT3100B )结合松 下P LC (FPG 2C24R2)对电弧炉三个电极的数据采集仪表进行检测、控制,系统以P LC 为核心,由A,B ,C 三相电流互感器检测电极电流,后由智能仪表分别对A,B ,C 三相电流进行A /D 采样,采样信号由RS 2485总线送入P LC,P LC 根据采集到的信号按预置模糊控制算法进行运算,运算后由P LC 分别驱动六个液压换向阀进行相应时间的动作,进而控制各电极的自动升降速度及位置,同时使电弧炉满足所输入功率,从而达到了低电耗、高熔化率的炼钢目的。同时具有电流、功率、限位保护等功能。1.2 控制系统的硬件配置1.2.1 可编程控制器 FPG 2C24R2P LC 属于小型 4 6第35卷 第2期Vol .35 No .2河南科技学院学报(自然科学版) Journal of Henan I nstitute of Science and Technol ogy 2007年6月Jun .2007
KG钛及钛合金真空自耗熔炼工艺规程
本规程适用于技术（研发）中心钛及钛合金电极的熔炼。编制依据：《钛镍加工材项目初步设计》 GB/T2524-2010《海绵钛》 设备合同 1.主要设备性能 1.1 真空自耗电弧炉技术性能。 设备主要技术参数
2．原料 原料来自315T制样用自耗电极成形液压机压制的￠30X390的电极 3.钛及钛合金熔炼 3.1 钛及其合金的熔炼工艺流程 水、电、气输送正常—开机—装炉—抽真空—熔炼—坩埚冷却—破真空—取出铜坩锅倒出钛锭—停止工作—关水、关电、关气。 3.2 熔炼工艺参数 3.2.1 熔炼工艺参数。
3.2.2熔铸前检查系统并进行预抽空，炉内预真空度不得低于0.133Pa，泄漏率不得大于0.667Pa/min。 3.2.3在熔炼过程中，熔炼电流需逐渐增加。 3.2.4在结晶器周围设有稳弧线圈，以保证熔炼电弧的稳定。通过“稳弧调节”电位器调节其电流，最大电流为5A。 3.2.5电弧电压的大小代表电弧的长短，熔炼过程中保证弧压的稳定非常重要。熔炼过程中弧压的大小为0-40V。 3.2.6 补缩工艺参数实际生产中生产。 3.3 引弧料 同批号的钛料、铺满坩埚底为益。
3.4 注意事项 3.4.1 压制完的电极在熔炼前必须放入干燥箱内干燥20~40min，干燥温度在90～105℃之间。 3.4.2 在熔炼开炉前，必须对真空自耗电弧炉的传动系统、冷却系统、电控系统、真空系统及炉体进行检查，检查无误，方可开炉熔炼。 3.4.3抽空 真空泵使用必须遵照使用说明书的要求，进行启动、停泵、维护。 3.4.4每炉熔炼工作完成后，必须清洗结晶器。防止熔炼时电极与结晶器侧壁放电。 3.4.5熔炼期间冷却水不能间断。 3.4.6熔炼进行时，现场要有操作控制人员，观察炉内熔炼情况和监视冷却水水温水压等。 3.4.7 在熔炼完的铸锭或扒完皮的铸锭上，必须有明显的标记。 3.4.8试锭和试样的制备严格按GB/T2524-2010进行。 4．主要工模具
自动称重真空自耗电弧炉
目前，航空航天、深水探测、国防军工等多项事业都在高速发展, 对高性能的钛、锆等活泼金属材料的各项性能提出了更高、更苛刻的要求, 原有的真空自耗电弧炉由于其结构和功能设计上的限制, 已经无法满足这些要求, 因而研制技术先进、自动化程度高、 满足工艺要求的真空自耗电弧炉已势在必行。真空自耗电弧炉的电子称重系统用于称量电极在熔化过程中的剩余重量, 一方面与计算机控制系统相配合, 实现恒熔速控制, 另一方面对熔炼工艺进行量化,即准确知道熔化过程是否该结束及结束前进行自动降电流补缩, 即对熔炼工艺过程进行量化控制。 以ALD的真空自耗电弧炉为例(见下图)，在炉头上一般装有三个高精度传感器, 信号进入PLC 系统，工业控制计算机实现恒熔速、恒熔池深度控制,同时可使操作人员在熔炼过程中随时在计算机液晶显示屏上直接看到自耗电极的剩余重量, 当自耗电极重量为零时电源自动跳闸, 有利于安全操作。对于称重传感器的要求非常高-----高精度、抗干扰性强，另外称重系统的动态测量特性要好。
恰好，森玛特的丹麦Eilersen（艾勒森）全数字称重系统可以很好的满足以上要求， 与传统的应变式称重系统相比，艾勒森采用了电容式测量技术，拥有国际专利，测量精度高，传感器本身精度可达 1.5/10000，传感器变形量极小只有0.1mm， 称量速度快，最高可达1000次/S,传感器输出数字信号，抗干扰性能强，分辨率高，传感器本身分辨率可达100kg 分辨到200mg。实际应用稳态可达1/50000。 目前在光伏行业的蓝宝石晶体生长炉上应用广泛！ 效果显著！
下图为基于两种不同测量技术的常规悬臂梁传感器。图2为传统的应变式传感器，应变计通过特殊的胶粘贴在弹性体表面，弹性体受力产生应变时会使得应变计电桥的电阻值发生变化，传感器的过载能力不允许超过额定载荷的200%，否则会损坏传感器的测量特性。 图1为 Eilersen 基于电容式测量原理的传感器，其核心为一陶瓷厚膜电容测量元件，放置在传感器弹性体内，并不与弹性体直接接触，因而完全不受过载、冲击和焊接电压的影响。工业测力、称重应用的最佳选择 电容式传感器受力产生的应变使得电容测量元件的电容参数发生变化。 电容测量技术简介 DIGITAL CAPACITIVE BASED MEASURING TECHNOLOGY Etc. 数字电容式称重传感器>> 传统应变式称重传感器>> 传感器弹性体受压变形产生内部测量元件电容的变化，测量元件直接将电容的变化转换成相应的RS485数字信号。通过单根RG-58同轴电缆将力的信号传输给传感器接口单元，经过接口单元对信号补偿和滤波处理再提供给控制单元使用，如PLC、PC、重量终端仪表等。接口单元能提供多种形式输出接口，如Profibus DP、DeviceNet、Modbus ASCII/RTU、RS232、RS485/422、4-20mA/0- 10VDC等，使得信号的处理更为灵活和方便。 电容测量元件对力的作用非常敏感。在相同力作用下，应变式传感器通常仅有0.1%的电阻变化，而电容测量元件的信号变化量为10%，相同量程规格的电容式 传感器所需弹性体的变形要求非常小，比应变式传感器变形量要小5至10倍。因此，极小的弹性体变形量以及测量元件与弹性体非接触的特点，使得电容式传感器与应变式传感器相比具备极强的抗冲击、抗过载能力。 艾勒森——全数字测力传感器信号处理过程 图1. 图2.
真空自耗
真空自耗电弧炉 1 VAR的结构组成及其特点 VAR 炉由真空系统、电极驱动机械系统、铜坩埚及冷却循环系统、直流电源、自动和手动控制系统、稳弧搅拌系统、检测和自动记录系统等部分组成。VAR 炉现已处于较为完善的阶段，在结构上具有同轴性、再现性和灵活性特征，正在向更大容量和远距离精确操作发展。VAR炉采用先进的计算机自动电控和数据收集系统，能够对给定的合金和铸锭规格建立良好的熔炼模式，并分析熔炼过程中出现的问题，获得良好的铸锭表面质量和内在冶金质量，提高金属成品率。 2 真空自耗炉的工作原理 真空自耗炉主要用于钛和钛合金的生产。 图1所示为真空自耗炉原理示意图。该炉有一个结晶器，结晶器装入水冷的外套里，并与熔炼电源的正极相接。电源的负极与活塞即“拉杆”连接，该拉杆通过滑动的真空密封进入炉内。待熔炼的钢材(即电极)夹紧在控制活塞的机座上，并且在炉膛抽空以后，下降电极与在结晶器底部的同样材料的金属垫料触发电弧。当电极由于输人功率而熔化时，就可通过液压控制系统下降活塞，以便保持电极同由此而形成的熔池之间的距离不变。当熔炼继续进行时，在结晶器里就逐渐地形成了一支新的锭料。
3 VAR基本的工艺流程： 工艺流程：混料一压制电极一电极和残料焊接成自耗电极一熔炼一铸锭处理一检验。 3.1 真空自耗原料由纯料、合金元素、返回料等组成。 3.2 电极制备 经过混料后，添加或未添加残料的原料通过压制、焊接，制成自耗电极。焊接方法为自耗电弧焊或等离子焊，焊接应进行充分的保护或在惰性气氛下的容器里进行，以避免污染和难熔氧化物或氮化物的形成。应严禁使用钨极氩弧焊。制备的自耗电极必须具备足够的机械稳定性，即使在熔炼过程中加热时也不会开裂．并确保电流畅通无阻地通过。 3.3 熔炼过程 炉子采用真空系统，是为了避免空气污染，同时有效去除氢气和氯化物。水冷铜坩埚给金属的熔炼提供了适宜的容器，只要冷却适当，熔融金属就在其表面形成一层“渣壳”．既保护坩埚，又不被坩埚污染。 生产中，应对重熔电极和炉室彻底清理，清除外来物和炉室中的冷凝物，诸如氧化物、氯化物等。这些是造成氧、氮含量增加、引起铸锭冶金质量问题的潜在来源。熔炼的初始电流设置应低一些，电压在30V～5OV 之间，主要取决于电极和炉室中的气体含量、电流大小、电弧间隙、电极的电阻及铸锭的尺寸。形成熔池后，将熔炼功率增加到高于主熔炼期所预定的水平．以弥补坩埚底部的激冷效应。 熔炼期间，功率应保持不变，直到熔炼末期，这时按照预定热封顶工艺降低功率，以便把锭料头部缩孔和偏析减少到最小。 对于特定的合金和锭料直径．一旦确定了合适的熔炼条件，较大锭料所要求的电流通常可以简单地按比率推算。因为锭料单位面积的功率维持不变．电流与面积保持正比关系。表1为电流和电流密度值对比数据
真空自耗炉知识
ZH—0.001型真空自耗电极电弧炉主要用于熔炼钛、铌、锆等活泼金属和钨、钼等难熔金属，除此之外，也用来熔炼铁基、镍基、钴基等合金材料。 其特点是可以进行高温，高速熔化，脱气效果显著，熔融金属不受耐火材料污染，能够减少金属中的非金属夹杂物。由于本设备采用了比较新式的电控系统，电极升降即可以手动控制，又可以自动控制，均匀调节熔化速度：追踪灵敏，没有扰动，运行可靠。 本设备型号意义；Z-“真空”H-“自耗电弧” 0.001-“锭重”（以钛计）“吨”。 本设备适合于下列条件工作： 1．环境温度在5~40℃范围内。 2．海拔不超过1400米。 3．相对湿度不超过90%。 4．在没有剧烈震动和颠簸，没有导电尘埃，爆炸性气体和能破坏金属及绝缘的腐蚀性气体的房间。 二、主要技术数据 1．熔炼金属量：1kg（以钛计） 2．工作电压：20~45V 3．最大工作电流：1200A 4．极限真空度：6.6X10-3Pa。 5．熔炼前真空度：1.33X10-2Pa 6.压升率：<4 Pa/H。 7．自耗电极规格：?25~?40X400mm。 8．铸锭规格：?60X100mm。 9．冷却水消耗量：6m3/H。 10．冷却水进口水压：2.5~3.5kg/cm2。 11．冷却水进口水温：<25℃。 12．操作，控制交流电源为三相四线制380/220V，50HZ。 三、工作原理 ZH-0.001真空自耗电极电弧炉是利用压制成的被熔金属棒料，在真空或保护气氛下进行熔炼的。在工作过程中金属棒料本身作为上电极（负极），在电流电源作用下与置于结晶器中的下电极（正极）产生电弧，利用电弧的高温使上电极本身熔化，并在水冷结晶器中被迅速冷却凝固，而得到金属或合金的锭子。 四、结构概述 ZH-0.001真空自耗电极电弧炉主要由九个部分组成：炉体、上电极升降机构、结晶器、下电极装置、底架及操作台、真空系统、水冷系统、电控系统和直流电源等。 1、炉体是一个立式圆筒形容器，炉体顶盖上装有观察装置。 炉体的右侧面为排气口，与真空系统连接。在炉体的后侧面设有炉门，其上有视察窗，便于安装上电极和观察熔炼情况。此外在炉体的左侧面设有防爆孔，以备意外发生而保护设备和人身的安全。 2、极杆及升降机构：上电极杆由紫铜管制成，其中通水冷却，电极杆下端用夹头固定自耗电极。电极杆上端被升降机构卡箍卡住，两者之间用绝缘套筒绝缘，
WS-4 型非自耗真空熔炼炉操作流程(供参考)
WS-4型非自耗真空熔炼炉操作流程(供参考) 一、开机：打开冷却水(注意水龙头方向)，关闭大碟阀，推进直阀，关闭高真空 碟阀。打开电源总开关，开启面板上的水压开关、机械泵电源，再开 启扩散泵电源。对扩散泵预热30分钟以上方可使用扩散泵。 二、装料：打开炉门螺丝，打开充气阀至压力表为0，关上充气阀。此时打开炉 门，擦洗炉膛、坩埚，装料，拧紧螺栓。 三、抽低真空：扩散泵加热半个小时后，拉出直阀，缓慢打开大碟阀、吸铸阀、 进气阀，对炉膛，吸铸充气管道抽低真空。过几分钟关闭进气阀跟吸 铸阀。 四、抽高真空：当电阻真空计显示低于3Pa时，可启用扩散泵，推进直阀，打开 高真空阀碟。 五、高真空表校对：当真空至0.1Pa时，过1-2分钟即可打开高真空表。 六、氩洗：当真空度达到5x10-3MPa时，先关闭高真空蝶阀、大碟阀，再关闭两 个真空表，充氩气清洗炉膛 七、充气：充气至0Pa(一般为-0.4Pa左右)为止，关闭充气阀 八、缓缓打开大碟阀，利用上述方法3、4步骤重新抽至高真空(一般重复3遍) 九、关闭高真空阀碟，关闭大碟阀，关闭两个真空表(为熔炼结束后排气准备) 十、熔炼：先对炉膛充氩气至-0.05MPa~ -0.025MPa为止，关闭充气阀。打开循 环冷却水。将电极放在钨柱上方1~2mm处，打开遥控电源开关(近控)， 起弧电流设为120A以下(现在一般为150A)，将电极轻触钨柱，迅速将 电极提起放进坩埚中熔炼，弧长为20mm左右。 十一、当材料表面呈液体后，移至下一坩埚熔炼 十二、初炼完成后，将电源缓缓调至0，关闭电源，等3-5分钟后利用机械手翻转式样，若炉膛很脏，可重新抽气、充气，若无需高真空时可关闭扩散泵。十三、依上述步骤重新熔炼一次或多次，一般为5次以上 十四、吸铸：将样品放在吸铸坩埚内，熔化至熔融状态，拉出直阀，迅速打开吸铸阀，同时关闭熔炼电流 十五、开炉：缓慢打开大碟阀，抽走脏的炉气，拧松螺栓，关闭大碟阀，充入氩气，十分钟后取出试样，并清洗炉膛 十六、扩散泵冷却以后才能关闭冷却水及机械泵，扩散泵的冷却标准为手能较长时间贴在扩散泵上，方为冷却，否则不能关闭机械泵和冷却水。
真空自耗电极熔炼炉直流电源稳定性的影响因素分析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/9b6831802.html, 真空自耗电极熔炼炉直流电源稳定性的影响因素分析 作者：李增锋 来源：《中国高新科技·下半月》2018年第02期 摘要：文章在综合分析真空熔炼直流供电电源设计原理的基础上，对真空自耗电极熔炼炉对电流稳定性和供电直流电源电压造成的影响进行全面的阐述，尤其是对坩锅比对电流和电压造成的影响进行了全面的分析，并提出了最佳的解决办法。 关键词：真空自耗电极熔炼炉；直流电源输出；实验操作文献标识码：A 中图分类号：TF345 文章编号：2096-4137（2018）04-028-03 DOI：10.13535/https://www.360docs.net/doc/9b6831802.html,ki.10-1507/n.2018.04.09 直流真空熔炼是稀贵金属和高级合金钢熔炼时的常用技术，与该技术相匹配的装备主要包括两个主要部分：供电直流电源和真空熔炼炉。而真空熔炼炉中比较常见的类型有两类：浇铸模型件的真空浇铸凝壳炉和以熔锭为主的真空自耗电极电弧炉。 1 直流真空熔炼炉的工作原理以及直流电源的标准 真空自耗电极凝壳炉和真空自耗电极电弧炉具有相同的工作流程，即工作过程中自耗电极主要包括起弧和熔炼两个阶段，两者的不同点主要体现在对熔化炼锭的要求不同。自耗电极熔炼炉在对化料成品率进行提高的过程中，在成品锭熔化快要结束时，需要补缩技术加入其中，且额定电流的工作时间需达到1h以上。凝壳炉熔化的主要目的是精密铸造，其工作时间较短，通常在十几分钟内即可完成，熔化过程中电流的密度需要非常大。其工作原理详见图1。 综上所述，直流真空熔炼炉使用的直流供电电源一定要满足以下三点要求： （1）具有最佳的空载起弧电压。国内最早使用的起弧电压为82V，这是由德国人创造的，经过不断的研究和探索，现如今我国已将凝壳炉降到65V，将自耗炉降到50V。 （2）稳流特性需要较硬。在稳流特性比较好的情况下，直流电压会比较稳定。 （3）保护性能一定要快速。在出现特殊情况时，能快速及时地切断熔炼电源供电。 2 直流电源输出电压、电流的大小及稳定性 通过分析图1可发现，电流稳定性对直流熔炼炉供电电源输出的电压起到了至关重要的促进作用，主要表现在以下6点：
1KG钛及钛合金真空自耗熔炼工艺规程
编制依据：《钛镍加工材项目初步设计》GB/T2524-2010《海绵钛》 设备合同 1.主要设备性能 1.1 真空自耗电弧炉技术性能。
2．原料 原料来自315T制样用自耗电极成形液压机压制的￠30X390的电极 3.钛及钛合金熔炼 3.1 钛及其合金的熔炼工艺流程 水、电、气输送正常—开机—装炉—抽真空—熔炼—坩埚冷却—破真空—取出铜坩锅倒出钛锭—停止工作—关水、关电、关气。 3.2 熔炼工艺参数
3.2.2 熔铸前检查系统并进行预抽空，炉内预真空度不得低于0.133Pa，泄漏率不得大于0.667Pa/min。 3.2.3 在熔炼过程中，熔炼电流需逐渐增加。 3.2.4 在结晶器周围设有稳弧线圈，以保证熔炼电弧的稳定。通过“稳弧调节”电位器调节其电流，最大电流为5A。 3.2.5 电弧电压的大小代表电弧的长短，熔炼过程中保证弧压的稳定非常重要。熔炼过程中弧压的大小为 0-40V。 3.2.6 补缩工艺参数实际生产中生产。 3.3 引弧料 同批号的钛料、铺满坩埚底为益。
3.4 注意事项 3.4.1 压制完的电极在熔炼前必须放入干燥箱内干燥20~40min，干燥温度在90～105℃之间。 3.4.2 在熔炼开炉前，必须对真空自耗电弧炉的传动系统、冷却系统、电控系统、真空系统及炉体进行检查，检查无误，方可开炉熔炼。 3.4.3 抽空 真空泵使用必须遵照使用说明书的要求，进行启动、停泵、维护。 3.4.4每炉熔炼工作完成后，必须清洗结晶器。防止熔炼时电极与结晶器侧壁放电。 3.4.5熔炼期间冷却水不能间断。 3.4.6 熔炼进行时，现场要有操作控制人员，观察炉内熔炼情况和监视冷却水水温水压等。 3.4.7 在熔炼完的铸锭或扒完皮的铸锭上，必须有明显的标记。 3.4.8 试锭和试样的制备严格按GB/T2524-2010进行。 4．主要工模具 4.1 熔炼坩埚 坩埚的主要结构材质为铜。必须保证坩埚的清洁、干燥及完整性。 4.2引弧料 同批号的钛料