摘要
钛及钛合金因其优异的综合性能在航空、航天、海洋和生物医疗领域具有广泛的应用.工程化制备钛合金铸锭一般采用三次真空自耗电弧熔炼.熔炼起弧阶段由于强烈的冷却边界和较低的能量输入,熔池建立缓慢,高温熔液不能快速铺开等因素,一般在铸锭尾部形成因凝固时间差异导致的冷隔、疏松等问题,影响铸锭尾部冶金质量和成品率.本文采用数值模拟技术,通过分析影响铸锭尾部冶金质量的因素,从工艺参数优化角度对成品铸锭起弧工艺进行优化.模拟结果表明,常规起弧工艺下起弧阶段熔池温度上升缓慢、坩埚边缘温度较低,主要原因为升电流缓慢,起弧电流小.因此提升熔炼电流,缩短熔池健全时间,延长稳弧周期,熔池温度上升明显.并且提高起弧阶段熔炼电流,有利于提升熔炼初期的温度场,并且对坩埚底部也有烘烤效应.结合生产现场实际情况,采用优化后的起弧工艺,通过起弧阶段较大电弧烘烤底部,同时加热电极端面,合适时机快速升电流达到快速健全熔池的目的.经过多炉次的实验验证,结果表明,真空自耗电弧熔炼起弧阶段采用优化后的工艺参数,能够加快熔池建立的速度,降低铸锭尾部冷隔和疏松,有利于最终成品棒材的组织均匀性和成品率的提升.优化工艺操作无质量和安全风险,设备适应性强.
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