[发明专利]一种高纯钒锭的VAR熔炼方法

说明书

一种高纯钒锭的VAR熔炼方法，采用油压机高纯钒压制成数块电极块，再将这些电极块焊接成自耗电极。将自耗电极采用真空自耗熔炼方法进行熔炼，得到一次锭，再进行二次熔炼，扒皮、切除冒口，获得成品铸锭。本发明不但实现了纯钒锭的洁净化、内部及表面质量好的目的，而且真空自耗熔炼方法技术成熟，工艺自动化程度高、操作简单，成本低，可实现工业规模铸锭的制备，为后续热加工及机械加工提供良好的坯料。

技术领域

本发明属于新材料制备领域，涉及一种高纯钒锭的VAR熔炼方法。

背景技术

钒是一种银灰色的金属。钒的密度为6.11g/cm3，熔点1919±2℃，属于高熔点稀有金属之列。纯钒具有良好的可塑性，在常温下可轧成片、箔和拉成丝。但其化学活性强，其性能对杂质的含量多少十分敏感，少量的杂质，特别是碳、氧、氮和氢等间隙元素，可使钒的可塑性降低，硬度和脆性增加。

目前，全球面临环境污染、气候变暖、能源紧缺等危机，导致各国纷纷加入寻找新的可持续发展能源的行列。核能具有清洁、高效、消耗资源少等突出优点已引起世界各国的持续关注。可控核聚变是人类能源发展的方向之一。钒及其合金具有低活化性、高热传导率、高蠕变强度、低热膨胀性、优良的力学性能和抗辐照肿胀性、可承受比不锈钢高4～7倍的热负荷等优点，不仅是核聚变反应堆第一壁包层的首选低活化结构材料，还可应用在航空国防和高温环境等领域。因此，获得高纯钒锭是获得结构材料的基础。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明目的是提供了一种成本低、技术成熟、操作简单、内部无气孔的高纯钒锭的VAR熔炼方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高纯钒锭的VAR熔炼方法，包括以下步骤：

步骤1：将纯度为99.99％的高纯钒压制成数块电极块，再将数块电极块焊接成自耗电极；

步骤2：将步骤1的自耗电极采用真空自耗熔炼方法进行一次熔炼，得到一次锭；其中，一次熔炼电流为2.0～4.0KA，熔炼电压为24～32V，稳弧电流为：直流2～3A；

步骤3：将步骤2得到的一次锭作为自耗电极进行二次熔炼，得到二次铸锭；

步骤4：将步骤3中的二次铸锭扒皮、探伤后切除冒口，获得高纯钒锭。

本发明进一步的改进在于，步骤1中，焊接在真空等离子焊箱中进行，焊接真空度≤5.0×10°Pa。

本发明进一步的改进在于，步骤2中，一次熔炼的坩埚比d/D为0.70～0.80，其中，d为电极直径，D为坩埚直径。

本发明进一步的改进在于，步骤3中，二次熔炼电流为2.5～5.0KA，熔炼电压为24～34V，稳弧电流为：直流3～4A，冷却时间≥2h。

本发明进一步的改进在于，步骤3中，二次熔炼的坩埚比d/D为0.70～0.75。

本发明进一步的改进在于，步骤2与步骤3中，熔炼过程中先采用大电流使熔池健全后，再降低至低熔炼电流直至熔炼结束，其中，大电流与低熔炼电流的差为0.2～0.5KA。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：本发明采用真空自耗电弧熔炼方法进行高纯钒锭的制备，由于选取较小熔炼电流、稳弧电流，减少喷溅物产生，锭冠高度控制在50mm范围内，提高了铸锭表面质量。本发明不但实现了纯钒锭的洁净化(V≥99.85％)、内部及表面质量好的目的，而且真空自耗熔炼方法技术成熟，工艺自动化程度高、操作简单，成本低，可实现工业规模铸锭的制备，为后续热加工及机械加工提供良好的坯料。

进一步的，由于钒的熔点较高，开始熔炼时熔池健全较慢，实际熔炼操作过程中先采用大电流使熔池健全后，再降低至较低熔炼电流直至熔炼结束。