真空自耗電極電弧爐,又稱VAR(vacume are remelting)。將海綿鈦和其合金料按一定化學成分比例配好,混合均勻后壓制成不同形狀塊,用真空等離子焊箱把這些塊焊成電極,在真空或惰性氣體保護下經二次熔煉成鑄錠。特用途的鑄錠需經三次熔煉。工業(yè)規(guī)模錠重量一般為3~6t,大型鑄錠可達15t。
真空自耗電弧爐熔煉操作分五步進行:電極焊接、引弧、正常熔煉、封頂、冷卻。
(1)電極焊接。電極焊接要達到焊直、焊牢、焊縫能通過工作電流。電極焊接具體操作:先將自耗電極與輔助電極裝入爐內,并調整到使其處于坩堝中心,進行爐體組裝,預抽真空后,在真空下進行電弧對焊,瞬間即可完成使自耗電極與輔助電極焊接在一起,重熔電極多采用爐內對焊。
(2)引弧。電弧引燃的方法是在底結晶器上面直接放置一些引弧劑(海綿鈦),并使引弧劑和自耗電極端面距離一般為20~30mm。為了順利起弧,必須把空載電壓(即開路電壓)提高到70V。在空載電壓下,借助于自耗電極與引弧劑之間瞬間接觸而產生弧光放電進而達到穩(wěn)定的電弧燃燒,造成一定量的金屬熔池,為過渡到正常熔煉創(chuàng)造條件。生產實際中要求引弧期盡量短并迅速形成金屬熔池,以減緩電弧對結晶器底部的沖擊。
(3)正常熔煉。當引弧后逐漸增加熔煉電流,迅速轉入正常熔煉。熔煉期操作是否準確,直接影響到熔煉產品的質量。待熔池覆蓋坩堝底后,迅速將電流升到工藝要求的設定值,進行正常熔煉。同時要控制好電壓、真空度、熔煉速率等其他工藝參數。熔煉電流一經確定,熔煉是否正常就取決于電弧的長度。電弧過長,熱量不集中,表現為金屬熔池呆滯,表面有漂浮的雜質花膜,使金屬的玷污程度增加;弧長過短,會造成電弧頻繁短路而使熔池溫度急劇變化,同時會發(fā)生嚴重噴濺;弧長正常時,熔池十分清晰活躍,熔液徐徐波動并將雜質膜推向結晶器壁。
?。?)封頂,又稱補縮。封頂的目的是為了減少鑄錠頭部的縮孔和疏松,降低鈦錠的切頭量,提高錠坯的成材率。從正常熔煉進入封頂后,熱封項的電流逐漸遞降,分別從正常熔煉電流的1/3減低,最后達1/10;熱封頂時間一般占總熔煉時間的1/4~1/3。為了確定最佳封項開始時間,一般采用電極桿行程或平均速熔法計算確定預留電極量。
(5)冷卻。鑄錠在真空或惰性氣體保護下冷卻至400°C以下溫度出爐,一般來說,惰性氣體保護冷卻效果比真空冷卻好。
熔煉的鈦錠經過扒皮就形成鈦光錠。