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非自耗真空電弧熔煉爐特點(diǎn)
2024-08-15
非自耗真空電弧熔煉爐被廣泛用于提高標(biāo)準(zhǔn)空氣熔煉、真空感應(yīng)熔煉或ESR重熔鋼錠的清潔度和細(xì)化結(jié)構(gòu)。非自耗真空電弧熔煉爐鋼和高溫合金以及鈦、鋯及其合金被用于許多高度完整的應(yīng)用中，其基本要求是清潔度、均質(zhì)性、提高最終產(chǎn)品的疲勞和斷裂韌性。航空航天、發(fā)電、國(guó)防、醫(yī)療和核工業(yè)依賴于這些先進(jìn)重熔材料的性能。
非自耗真空電弧熔煉爐可加熱至1.800°C (3.272°F)，而實(shí)驗(yàn)室設(shè)備可超過3.000°C (5.432°F)。這種小型電弧熔煉爐可熔化各種難熔金屬。在電極下端形成熔滴的過程中，會(huì)發(fā)生一定的物理和化學(xué)反應(yīng)，去除一部分氣體雜質(zhì)。
【非自耗真空電弧熔煉爐】
非自耗真空電弧熔煉爐的工藝特點(diǎn)是在水冷銅結(jié)晶器中熔煉，克服了耐火材料污染金屬的缺點(diǎn)，同時(shí)在高水冷條件下，鋼液凝固結(jié)晶，可獲得均勻、無縮孔、致密的鋼錠。真空自耗電極電弧爐，是在低直流電壓、大電流電弧作用下進(jìn)行的。
自耗電極端部與熔池之間形成電弧等離子區(qū)，該區(qū)溫度很高，自耗電極端部可在此熔化，在真空和高溫條件下去除一些非金屬夾雜物，如氧化物和氮化物。
由于采用真空自耗電弧爐技術(shù)可以除去鋼中的氣體和非金屬夾雜物，除去一些低熔點(diǎn)的有害雜質(zhì)，使鋼的冷熱加工性能、塑性性能、力學(xué)性能和物理性能得到明顯改善，還原性除去了碳，達(dá)到了進(jìn)一步凈化的目的。
非自耗真空電弧熔煉爐的優(yōu)點(diǎn)
去除溶解的氣體，比如氫氣、氮?dú)夂投趸?/span>
減少高蒸氣壓下不期望的微量元素
提高氧化物清潔度
實(shí)現(xiàn)鋼錠從底部到頂部的定向凝固，從而避免宏觀偏析和減少微觀偏析
最大限度降低所有重熔工藝的能量輸入
完全無陶瓷熔煉工藝
非自耗真空電弧熔煉爐是指在真空條件下通過電弧連續(xù)重熔自耗電極。施加直流電以激發(fā)水套中所含銅模的電極和基板之間產(chǎn)生電弧。由電弧產(chǎn)生的強(qiáng)烈熱量在電極尖端消散，并在水冷模具中逐漸形成新的鑄錠。在整個(gè)重熔工藝中將保持高真空。
非自耗真空電弧熔煉爐的基本設(shè)計(jì)多年來不斷改進(jìn)，特別是在計(jì)算機(jī)控制和調(diào)節(jié)方面，旨在實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)重熔工藝。這也相應(yīng)地提高了產(chǎn)品質(zhì)量及其冶金性能的可重復(fù)性。為了可重復(fù)地生產(chǎn)無宏觀偏析且具有受控凝固結(jié)構(gòu)和優(yōu)異清潔度的均勻錠，需要嚴(yán)格控制所有重熔參數(shù)。
為了滿足當(dāng)今最嚴(yán)格的材料質(zhì)量規(guī)范，VAR爐采用計(jì)算機(jī)控制的工藝自動(dòng)化。邏輯控制功能、自耗電極的連續(xù)稱重、工藝參數(shù)(例如重熔速率、基于電弧電壓或滴出短脈沖速率的電弧間隙)的閉環(huán)控制、數(shù)據(jù)采集和管理將由專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理。操作界面PC(OIP)作為自動(dòng)熔體控制系統(tǒng)(AMC)的主機(jī)，采取分級(jí)操作，且用作操作員與VAR工藝之間的接口。OIP提供工藝可視化、參數(shù)指示、圖形顯示、操作員命令的軟鍵、重熔配方的編輯和處理、數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)以及熔體記錄的生成。OIP可選擇配備以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口，該以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口可用于向連接到局域網(wǎng)(例如：監(jiān)控電腦，客戶主機(jī)等)的其它計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。
氧化物的去除將通過化學(xué)和物理過程來實(shí)現(xiàn)。較不穩(wěn)定的氧化物或氮化物被合金中存在的碳熱解或還原，并通過氣相除去。然而，在特殊合金和高合金鋼中，非金屬夾雜物(例如氧化鋁和碳氮化鈦)非常穩(wěn)定。這些夾雜物中有一些將在重熔過程中通過浮選去除。其余夾雜物則被破碎并均勻分布在凝固鋼錠的橫截面上。
實(shí)驗(yàn)室真空電弧重熔爐主要用于生產(chǎn)小錠、試樣樣品和精密鑄造件。這些產(chǎn)品用于檢驗(yàn)鋼、活性金屬及其合金的機(jī)械、物理和化學(xué)性能。
非自耗真空電弧熔煉爐的特點(diǎn)
鋼錠具有化學(xué)和機(jī)械均勻性
鋼錠直徑高達(dá)1.500 mm
鋼錠重量高達(dá)50噸
電極在真空下通過DC電弧熔化(電極負(fù)極，熔池正極)
重熔電流高達(dá)48 kA
真空范圍：1 – 0.01 Pa
電極稱重系統(tǒng)
定位系統(tǒng)于電極中心線
穩(wěn)定獨(dú)立的龍門架設(shè)計(jì)
同軸大電流饋電系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)控制的重熔工藝配方(電弧間隙控制、熔化速率控制、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、熔融記錄打印輸出)
工藝氣體供應(yīng)以提高坩堝傳熱
工藝氣體供應(yīng)以穩(wěn)定真空度
用于攪拌的坩堝區(qū)域外部磁場(chǎng)
針對(duì)Ti、Ta、Zr、Fe和Ni基以及Cu合金的實(shí)驗(yàn)室VAR系統(tǒng)，錠直徑可達(dá)200 mm
采用非自耗電極技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室VAR LK6系統(tǒng)，用于試樣樣品熔煉
非自耗真空電弧熔煉爐的應(yīng)用
航空航天用高溫合金
航空、化工、石油和天然氣、核和電子工業(yè)用活性金屬(鈦、鋯、鉭及其合金)的熔煉
高壓斷路器用銅和銅合金
火箭助推器環(huán)、起落架和高壓管用高強(qiáng)度鋼
球軸承鋼
銑刀、鉆頭等用工具鋼(冷和熱加工鋼)
模具鋼
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