[发明专利]一种电子束冷床熔炼炉铸锭质量控制装置和方法

说明书

本发明公开一种电子束冷床熔炼炉铸锭质量控制装置和方法，该方法通过重力传感器对精炼冷床中溶体重量的变化进行实时监测，然后将监测数据实时发送到信号转换器，信号转换器根据当时熔炼金属液态时的密度和结晶器的尺寸将重量变化转化为拉锭速度发送至控制器，控制器向拉锭系统发送拉锭信号，从而达到拉锭速度与熔炼速度精确匹配、提升铸锭质量的目的。

技术领域

本发明涉及一种控制装置，特别是涉及一种电子束冷床熔炼炉铸锭质量控制装置，还涉及其控制方法，属于熔炼领域。

背景技术

钛及其合金因其具有比强高、耐高温、耐腐蚀、生物相容性好，机械性能和工艺性能好等优点而被广泛应用于航空航天、海洋、石油化工、生物医疗等行业。世界各国经济发展表明，先进的钛工业是综合国力提升的重要标志。

目前钛及其合金主要是通过EB、VAR炉熔炼或EB+VAR连铸的方式进行熔炼，EB炉(电子束冷床熔炼炉)熔炼作为钛及其合金一种主要熔炼方式，具有生产效率高、高低密度夹杂去除能力强等优点。EB炉在熔炼钛及其合金时，为保证铸锭质量，除对电子枪参数、真空度、冷却速率、温度梯度等有较高的要求外，拉锭速度与熔炼速度的精确匹配对铸锭质量也起着重要的作用。若拉锭速度与熔炼速度不能很好的匹配，可造成裂口、折层等铸锭质量缺陷。

目前的熔炼过程中，拉锭速度一般是通过观测结晶器内液位的变化来实时调整的，这有一定的滞后性，而且人为不可控因素也有一定影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供，一种电子束冷床熔炼炉铸锭质量控制装置和方法，从而减少EB炉熔炼时的人为不可控因素，精确匹配拉锭速度与熔炼速度，减少质量缺陷，提高钛及其合金的铸锭质量。

本发明的技术方案具体如下：

一种电子束冷床熔炼炉铸锭质量控制装置，包括设于精炼冷床下的重力传感器，与重力传感器连接的信号转化器，与信号转化器连接的控制器和与控制器连接的拉锭系统；

重力传感器对精炼冷床中溶体重量的变化进行实时监测，然后将监测数据实时发送到信号转换器；

信号转换器根据实时熔炼金属液态时的密度和结晶器的尺寸将重量变化转化为拉锭速度，拉锭速度计算方式按下式进行：

其中，ΔG为熔炼开始时，重力传感器记录精炼冷床中溶体重量单位时间内的变化量；L表示结晶器截面长度；B表示结晶器截面宽度；ρ为待熔金属液态时的密度。

控制器向拉锭系统发送拉锭信号，使得拉锭速度与熔炼速度精确匹配。可根据重力变化实时调整拉锭速度，避免人为操作误差引起的铸锭质量缺陷。

进一步地，重力传感器与精炼冷床之间应有隔热层。

进一步地，熔炼金属为钛及钛合金。

本发明还涉及一种电子束冷床熔炼炉铸锭质量控制方法，包括如下步骤：

步骤(1)、加料前测得待熔炼金属液态时的密度ρ，并记录所选结晶器的尺寸L×B；

步骤(2)、熔炼开始时，通过重力传感器记录精炼冷床中溶体重量单位时间内的变化量ΔG，并将监测数据实时发送到信号转换器；

步骤(3)、信号转换器根据步骤(1)测得的熔炼金属液态时的密度ρ和结晶器的尺寸L×B，测算出拉锭速度，按下式进行：

拉锭速度

步骤(4)、信号转换器将转化后的拉锭速度发送至控制器，控制器向拉锭系统发送拉锭信号，精确匹配拉锭速度与熔炼速度。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：