一种新型全自动称重真空自耗电弧炉的研制

简述了国内外真空自耗电弧炉的现状以及最新技术,详细介绍了最新研制的真空自耗电弧炉的结构与特点,对电极称重、恒熔速、X-Y调节及全过程计算机控制系统做了重点介绍.     

来稿摘登

熔速控制的真空自耗电弧炉系统真空自耗电弧炉是钛冶炼的关键设备 ,冶炼过程中钛锭的熔化速度是影响产品质量的重要因素 ,合理的熔化速度能够减少甚至消除铸锭的内部偏析 ,提高一次成品率 ,大大降低能源与材料的浪费。目前国内的真空自耗炉采用控制电弧电流间接开环控制熔速 ,而熔化速度这个重要的参数没有作为给定直接体现在控制系统中 ,由此带来一系列的问题 ,如电弧电流的变化到熔速的变化是一个大滞后的过程 ,难于控制以及因为电弧电压和电流的耦合 ,一旦产生扰动就会导致电弧电压和电流的剧烈波动等。在电极熔炼的过程中熔化速度是通过…     

大吨位双炉室真空自耗电弧炉的研制

通过分析目前国内外大吨位真空自耗电弧炉普遍采用的结构型式,指出了这些型式的电弧炉存在的缺陷和不足,提出了一种双炉室真空自耗电弧炉结构。详细介绍了该SZHL8双炉室真空自耗电弧炉的主体设计方案、主要技术特点和性能指标,重点介绍了研制过程中主要解决的技术难点,包括双炉室共用整流电源技术、水冷炉室结构的优化、坩埚冷却系统、智能熔速控制系统、充氩熔炼实时控制系统等。     

真空自耗电弧炉动态无功补偿和谐波抑制系统

真空自耗电弧炉在熔炼过程中,功率因数低、谐波含量高,严重影响电弧炉稳定生产和电网电能质量。针对真空自耗电弧炉生产过程和熔炼电源特点,开发研制了基于静止无功发生器(SVG)与晶闸管投切滤波器(TS-HPF)混合的动态连续无功补偿和谐波抑制系统。系统智能补偿综合控制器采用数字信号处理器(DSP),通过CAN总线对TS-HPF与SVG的混合投切控制,实现对电弧炉熔炼全过程动态连续无功功率补偿和谐波抑制。实际运行表明,系统可以有效抑制谐波,提高功率因数,改善电网电能质量,对真空自耗电弧炉安全稳定生产具有重要意义。     

钛及钛合金真空自耗熔炼爆炸预警系统研制

钛及钛合金主要采用真空自耗电弧炉熔炼,但熔炼过程中存在严重的爆炸风险。通过对钛及钛合金真空自耗熔炼爆炸机理及征兆要素的分析,提出一种钛及钛合金真空自耗熔炼爆炸预警系统。系统采集真空度、熔炼电压、熔炼电流、冷却水温度和冷却水流量等征兆参数,构建了基于模糊神经网络的爆炸预警模型,依据爆炸征兆要素实现钛及钛合金真空自耗熔炼爆炸风险预警。实际运行结果表明,该预警系统能够实现真空自耗电弧炉爆炸预警,提高钛及钛合金冶炼的安全性。     

宝鸡大型真空—氩弧焊箱投产

为制备真空自耗电弧炉熔炼用大规格、优质自耗电极,宝鸡有色金属加工厂从国外引进二手设备真空-氩弧焊接箱后,经过改造,重新设计了真空系统和模具,现已完成了配套、完善工作,并成功地投入了生产.最近成批焊制了大直径钛及钛合金自耗电极,熔炼出重达6.2t、直径各为720mm和820mm的钛及钛合金锭.该焊箱既适合为原有真空自耗电弧炉焊制熔炼用自耗电极,又适合为新投产的我国最大的6t级熔钛真空自耗电弧炉焊制自耗电极用.该设备也适于为大规格锆锭生产焊制自耗电极用.可以说,我国的钛锭生产工艺可以较圆满地达到国内外对航空和宇航用高质量标准要求了,其钛锭和相应的加工材除了满足国内优质材应用外,还出口到国外.该真空-氩弧焊箱由4大部分组成:长卧式焊箱、短卧式焊箱,1套共用电源和1套公用真空系统.设备的构成和性能简述如下:     

钛及钛合金真空自耗熔炼坩埚自动清洗机研制

钛及钛合金真空自耗电弧炉熔炼时,坩埚内壁喷溅物会严重影响熔炼过程安全和铸锭质量,因此坩埚清洗是重要的工艺环节。针对钛及钛合金真空自耗电弧炉熔炼特点与坩埚清洗工艺要求,研制了钛及钛合金真空自耗熔炼坩埚自动清洗机。设备主要由刷组件旋转系统、刷组件升降系统、台车移动与锁紧机构及电气控制系统等4部分构成,采用PLC进行坩埚清洗过程自动化控制。实际运行表明,该设备可满足钛及钛合金真空自耗熔炼坩埚清洗的控制需要,实现了不同规格坩埚的自动化清洗,提高了真空自耗熔炼坩埚清洗质量和效率。     

不同冶炼工艺对硫化物夹杂形态特征的影响

利用扫描电镜和能谱分析等检测手段研究了"真空感应 真空自耗重熔"和"电弧炉 VOD 真空自耗重熔"两种工艺冶炼的G50超高强度钢中夹杂物形态和尺寸分布.研究结果表明:"真空感应 真空自耗重熔"冶炼的钢中硫化物夹杂物尺寸较小、平均间距较小,纵横比较大,尤其是细夹杂物较多,相应的细央杂物密集区域较多,而"电弧炉 VOD 真空自耗重熔"冶炼的钢中MnS夹杂物均匀弥散分布,复合夹杂物中Ca含量较高,MnS变形困难,纵横比较小,导致央杂物尺寸与平均间距较大.     

不同冶炼工艺对硫化物形态及尺寸分布的影响

利用扫描电镜和能谱分析等检测手段研究了"真空感应 真空自耗重熔"和"电弧炉 VOD 真空自耗重熔"两种工艺冶炼的G50超高强度钢中夹杂物形态和尺寸分布,结果表明 "真空感应 真空自耗重熔"冶炼的钢中硫化物夹杂物尺寸较小、平均间距较小,纵横比较大,尤其是细夹杂物较多,相应的细夹杂物密集区域较多,而"电弧炉 VOD 真空自耗重熔"冶炼的钢中MnS夹杂物均匀弥散分布,复合夹杂物中Ca含量较高,MnS变形困难,纵横比较小,导致夹杂物尺寸与平均间距较大.     

真空自耗熔炼钛合金的偏析缺陷及控制研究进展

钛合金的冶金质量决定了材料的力学性能和服役的稳定性。然而在目前普遍采用真空自耗电弧炉熔炼的钛合金中仍存在微观及宏观偏析缺陷，严重危害产品的使用安全。在总结前人研究与实践的基础上，综述了真空自耗熔炼钛合金中偏析缺陷的类型、危害和控制手段。重点利用熔池流动理论分析了偏析形成的原因，讨论了数值模拟对偏析的控制作用，总结了原料品质、熔炼工艺和熔炼设备层面的控制方法，以期为优化钛合金生产工艺、提高真空自耗熔炼产品品质提供参考。     

真空自耗炉自动控制系统

以真空自耗炉为背景，针对其独特的工艺特征，利用可编程控制器（PLC）实现了对原控制系统的改造，提高了产品质量和控制系统的可靠性。     

Control of vacuum arc furnaces

Control of a vacuum arc furnace by means of a programmed step in the melting process is described. A model of voltage control in a vacuum arc furnace was considered in [1, 2]. However, the control algorithm is associated with considerable static error. The error may be reduced using a programmed step, corresponding to previously calculated motion of the consumable electrode so as to maintain constant melting rate and a specified range of the electrode gap. By this means, blind control of melting in the vacuum arc furnace, without any feedback, is possible for ideal electrodes. In the case of nonideal (real) electrodes, however, such blind control cannot maintain the required melting parameters. Therefore, in that case, voltage feedback must be employed. Matlab software is used for simulation of the process in the case of ideal and nonideal consumable electrodes.     

中国现代电弧炉炼钢废钢快速熔化技术进展

在钢铁行业结构转型关键时期,提高电弧炉短流程工艺比例是降低钢铁行业温室气体排放、脱碳化的有效措施。为了推动短流程炼钢工艺发展,近年来电弧炼钢在废钢快速熔化方面取得明显进展。在回顾前人对废钢熔化速率研究的基础上,全面概述了废钢熔化机理以及影响因素,并结合近年来国内电弧炉炼钢在装备、工艺以及技术上就废钢快速熔化方面取得的进展,探讨了制约电弧炉废钢快速熔化的限制性环节,为废钢快速熔化在电弧炉炼钢装备、工艺、技术方面未来发展提供可行方向。     

Φ300 mm S53 马氏体时效强化钢环状花样低倍组织分析及工艺改进

6 t真空自耗炉冶炼的S53钢在Φ300 mm锻材低倍组织检测时发现了环状花样组织,组织及扫描电镜能谱分析表明:Cr、Mo等元素的偏析是造成环状花样组织的原因。通过调整真空自耗熔炼参数,熔滴短路时间由平均0.8 s降低到0.3 s,电压值由平均26 V降低到25 V,熔速由平均6 kg/min降低到4.8 kg/min,电流值由平均11 500 A降低到7 500 A,氦气压力由平均600 Pa降低到300 Pa,消除了S53钢环状花样组织。     

电弧炉的模糊控制

以广泛应用于化工和冶金行业的电弧炉为对象，通过采用模糊聚类分析的方法，对几种主要随机干扰进行辩识；总结了模糊控制在电弧炉中的应用方法，对电弧炉降低能耗、提高控制质量具有指导意义，实践证明效果良好。     

Video detection of problems in the melting of consumable electrodes in a vacuum arc furnace

Methods are proposed for the detection of problems in vacuum arc melting. Video cameras are mounted on the vacuum arc furnace in order to monitor the melting process. Usually, the automatic control system for the melting process only measures the quantities required for direct control. In some cases, those measurements do not permit the detection of specific nonstandard melting conditions. However, on the basis of the video images, the supervisor can identify and eliminate such problems. The video feed is divided into frames. Each frame is a matrix consisting of pixels. On the basis of the sum of pixels in the image, anomalous melting conditions may be determined. Algorithms are proposed for analysis of the video images so as to detect anomalous melting conditions.     

钢液中废钢熔化行为的热模拟试验

 废钢熔化过程是控制转炉炼钢过程温度轨迹和废钢比以及电弧炉炼钢能耗和生产率的限制因素。为研究废钢在钢液中的熔化机理,考虑了废钢熔化过程中的传热传质过程,并基于废钢熔化理论分析模型,在实验室中进行了废钢熔化的热模拟试验。研究结果表明,当钢棒浸泡在熔池中较短时间时,钢棒外层形成凝固层。由于激冷效应,在凝固层与钢棒之间形成气隙;在钢棒浸泡过程中,钢棒的组织发生变化,由珠光体和铁素体转变为奥氏体。水淬后,渗碳层中生成针状马氏体,钢棒内层形成板条马氏体。当钢棒在熔池中浸泡时间过长时,钢棒外层形成高温铁素体和液相。     

电炉水冷设备漏水与炉门吹氧关系探讨

观察统计160吨电炉水冷设备漏水损伤特征、分布规律,研究炉门自耗式碳氧枪吹氧与水冷设备漏水故障的关系,理论分析和现场观察,分析设备漏水机理,炉门吹氧使得高温钢水喷溅到水冷设备上,熔融氧化水冷管壁,是电炉设备漏水的主要原因,针对性改进工艺设备后,设备故障率大幅下降.     

Influence of the composition of high-temperature nickel-alloy electrodes on the ingot composition in vacuum arc remelting

Statistical analysis of the chemical composition of high-temperature VZh159 nickel alloy in vacuum-induction melting and vacuum arc remelting yields regression equations that may be used to predict the metal composition in the ingots obtained by vacuum arc remelting as a function of the components in the consumable electrodes. The variation in oxygen, carbon, nitrogen, sulfur, and phosphorus concentrations in remelting is determined. The results are used in the design of production processes for high-temperature nickel-alloy ingots at PAO Ruspolimet.     

真空蒸馏技术在低熔点金属提纯中的应用

真空蒸馏方法以其流程短、消耗少、对环境无污染等优点,成为高纯金属,特别是低熔点金属的研究热点和工业生产中的最主要的方法之一.综述了真空蒸馏技术在高纯金属提纯方面的现状与前景,详细介绍了真空蒸馏技术的分馏机理和影响因素,包括饱和蒸气压、分离系数和蒸发速率3个方面对真空蒸馏提纯效果和效率的影响.介绍了真空蒸馏技术在高纯金属铋、锑、铟3种低熔点金属制备中的应用,并探讨了采用多种方法联合提纯获得超高纯金属的可行性,通过真空蒸馏与区域熔炼两种方法相结合制备了纯度大于99.999 9 %的超高纯铋.