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真空电弧重熔炉(VAR)

真空电弧重熔炉(简称自耗炉VAR),是一种二次真空重熔精炼设备,它采用电弧作为热源,在真空水冷结晶器中熔化金属,以提高金属材料的纯净度和均匀性。在真空环境下进行电弧重熔,还能有效的降低金属材料中氢、氧、氮等气体元素的含量。

真空电弧重熔炉在真空环境下,自耗电极在直流电弧的高温作用下迅速熔化,落下的金属熔点进入熔池,熔池的液态金属由于水冷作用很快便在铜结晶器中凝固。在重熔整个过程中,自耗电极与熔池之间始终被精确的控制,以保持动态电弧长度的稳定,同时保持自耗电极的恒熔速熔化。电弧重熔过程中会发生了一系列的物化反应,金属熔滴由于大电流的通过会瞬间爆裂,然后金属液滴落入熔池,该过程还会除去部分气体、易挥发元素,从而提高金属纯净度,改善锭子微观晶粒组织状态。

真空电弧重熔炉一般由炉头、炉头升降和回转机构、熔炼站、直流电源、短网系统、称重系统、X-Y对中调节系统、真空系统、冷却水系统和全自动恒熔速控制系统等部件组成。炉头位于整个设备上部,导电料杆直接与高精度伺服驱动系统相连,实现自耗电极的上下移动。导电料杆在电弧熔炼过程中形成短网的负极。静态熔炼站位于整个设备的下部,它由一个可吊装的水冷铜结晶器和固定的水冷套组成,工作时结晶器是放置在一个固定的不锈钢水冷套中。

炉头整体安装在箱型框架上,它与水冷铜结晶器共同组成了一个密封的真空腔室。铜导电料杆夹紧自耗电极后,铜导电料杆可以提升起自耗电极,然后落下炉头到结晶器法兰上。自耗电极和准备工序完成并形成了真空密封环境后,即可启动直流熔炼电源,控制系统自动控制自耗电极(负极)与结晶器铜底板(正极)之间的大电流电弧,在铜底板上快速形成金属熔池。

由于结晶器铜底板采用了强水冷却,金属熔池的钢液将以定向凝固的方式结晶。在可控的熔化速率和动态电弧长度下,这种可控定向凝固方法可不仅以防止严重宏观偏析,而且可以减少微偏析,从而大大提高铸锭金属材料的性能。

真空自耗炉主要特点和优势

  • 设备设计为自支撑结构,无需额外任何建筑物支撑,对厂房和基础要求低,适应性强;
  • 导电料杆采用单伺服电机驱动系统,可以实现自耗电极精度的快、慢速运动;
  • 辅助电极采用气缸夹紧,保证了辅助电极与导电料杆间的可靠连接和稳定接触;
  • 熔炼过程采用远程摄像视频系统监控,可实现远程操作和观察;
  • 工艺菜单可存储在上位机上,供操作人员随时调用、修改和查看;
  • 所有熔炼数据均存储在上位机数据采集系统中,并可工工艺人员调用进行分析;
  • 采用了高精度称重系统,可对整个生产过程中的自耗电极进行实时称重和反馈;
  • 采用高效、可靠、稳定的可控硅熔炼电源技术,并配有电容补偿装置;
  • 冷却水系统采用节能型闭式水系统,确保了恒温、恒压的结晶器供水;
  • 熔炼过程中采用先进的分压控制技术,可以消除或减少低蒸气压元素(锰、铜或氮)的挥发,确保了合金成分的可控性;
  • 熔炼过程采用氦气冷却系统,提高了真空下钢锭的传热效果,进而可形成较浅的熔池;
  • 整个设备导电短网采用全同轴导电设计,可最大程度消除电流产生的杂散磁场,避免不均匀磁场引起的熔池搅拌,进一步确保了重熔自耗钢锭的质量;
  • 采用炜麦科技新开发的全自动熔炼控制系统(含先进的熔滴控制技术):炜麦科技的全自动控制系统不仅吸收了国际先进的真空自耗炉供应商控制系统的优点,而且在消化吸收的基础上进行了大量再创新的优化设计。特别是在PID控制设计和熔滴短路控制的设计上,炜麦科技采用了更先进的算法,以确保控制系统更加灵敏和准确,最终使重熔后的自耗钢的性能更加稳定和可靠。
  • 炜麦科技最新的自动熔炼控制系统由可编辑逻辑控制器(PLC)、独立熔滴控制器和计算机PC组成。可编程逻辑控制器(PLC)不仅实现了工艺的逻辑功能和顺序控制,还能控制熔化速率的计算过程。熔滴控制器将连续监测金属熔滴产生的瞬时短路过程,生成的熔滴可划分为15类,每个熔点均可通过控制逻辑来维持电弧间隙。
  • 实际熔化速率为每分钟多次称重值计算的平均值,以保证实际熔化速率更接近设定的熔化速率。可在工艺菜单中预设置工艺,炉子可按设定的工艺实现全自动运行。
  • 炜麦科技还提供德国原装进口的可控硅直流熔炼电源,进一步保证了电源运行的稳定性和可靠性。
  • 真空电弧重熔炉(VAR)可提供以下标准尺寸以及定制尺寸

    产品类型 450mmVAR 600mmVAR 700mmVAR 900mmVAR 1000mmVAR 1100mmVAR 1200mmVAR
    最大铸锭重量 2,000KG 6,000KG 8,000KG 10,000KG 12,000KG 20,000KG 30,000KG
    最大坩埚直径 508mm 660mm 730mm 930mm 1030mm 1150mm 1250mm
    电源额定电流 15,000A 20,000A 25,000A 30,000A 35,000A 40,000A 40,000A
    料杆最大行程 1,800mm 1,800mm 1,800mm 1,800mm 1,800mm 1,800mm 1,800mm
    炉头行程 1,300mm 1,300mm 1,300mm 1,300mm 1,300mm 1,300mm 1,300mm