真空自耗電弧爐真空系統(tǒng)的檢漏

1、第卷第期真空，年月真空自耗電弧爐真空系統(tǒng)的檢漏李軍仁，付寶全，李強(qiáng)，周濤，葛正福西安（西部超導(dǎo)材料科技有限公司，陜西）摘要：主要論述了用于生產(chǎn)鈦及鈦合金鑄錠的真空自耗電弧爐真空系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)，針對(duì)鈦、鈦合金的冶金特點(diǎn)及生產(chǎn)實(shí)際，闡述真空系統(tǒng)漏率對(duì)于生產(chǎn)鈦、鈦合金的意義；應(yīng)用最新技術(shù)的萊寶型檢漏儀，對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)漏，總結(jié)了檢漏方法，此法對(duì)真空自耗電弧爐真空系統(tǒng)或類似的真空設(shè)備測(cè)點(diǎn)的設(shè)計(jì)、檢漏具有指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：鈦合金；真空；漏率；逆流特性；氦質(zhì)譜檢漏儀中圖分類號(hào)：；文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào)：（），（，）：，：；鈦元素具有高的化學(xué)活性，鈦在高溫下能與氧、氮、氫及其它氣態(tài)化合物發(fā)生反應(yīng)，大量氣態(tài)

2、化合物被鈦吸收生成鈦的化合物，引起鈦的嚴(yán)重缺陷，在鈦的熔融狀態(tài)下，這些反應(yīng)更為劇烈；而在一定條件下進(jìn)行的真空熔煉，對(duì)于有氣態(tài)物質(zhì)生成的冶金反應(yīng)都起良好的促進(jìn)作用。在真空下熔煉鈦及鈦合金對(duì)于鈦及鈦合金的脫氣、分解、揮發(fā)、和脫氧過程要比在大氣壓下進(jìn)行的更加充分，能夠獲得更好的精煉效果，因而，鈦、鈦合金的生產(chǎn)必須、而且只能在一定真空狀態(tài)下進(jìn)行。在當(dāng)今世界范圍內(nèi)，工業(yè)化生產(chǎn)鈦、鈦合金的主要設(shè)備，仍是真空自耗電弧爐，簡(jiǎn)稱鑄錠爐。真空電弧爐的結(jié)構(gòu)如圖所示。驅(qū)動(dòng)電機(jī)電極桿動(dòng)密封觀察孔玻璃爐室行走立柱熔化站出水口熔化站鑄錠旋轉(zhuǎn)立柱閉鎖閥電弧無法生成；太高的壓力，爐室中的氣體對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量造成危害，失去精煉的意義

3、。科研及多年的生產(chǎn)實(shí)踐已證明：熔煉鈦及鈦合金的爐室壓力最佳范圍為，生產(chǎn)工藝決定了真空系統(tǒng)的配置。真空自耗電弧爐真空系統(tǒng)的組成電弧爐爐室的壓力越低，爐室的空氣就越稀大蝶閥油增壓泵大羅茨泵小羅茨泵機(jī)械泵圖真空自耗電弧爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖薄，爐室中的氣體電離的機(jī)率就越少，壓力太低收稿日期：作者簡(jiǎn)介：李軍仁（），男，陜西省寶雞市人，本科，工程師。真空第卷電弧爐的真空系統(tǒng)一般由機(jī)械泵、羅茨泵、油增壓泵、擋板閥、蝶閥等組成。最典型的真空系統(tǒng)是以羅茨泵和油增壓泵相并聯(lián)，二者在不同的壓力范圍內(nèi)交替工作的真空系統(tǒng)，如圖所示，這樣的優(yōu)點(diǎn)是：充分考慮了熔化鈦合金時(shí)，海綿鈦具有放氣量大的特點(diǎn)，在爐室壓力突然增高的情況下，發(fā)揮羅

4、茨泵在范圍內(nèi)抽速大的特點(diǎn)，迅速排出爐室內(nèi)的氣體，在爐室壓力小于的情況下，通過壓力控制開關(guān)，打開油增壓泵進(jìn)氣口，關(guān)閉羅茨泵進(jìn)氣口，充分發(fā)揮油增壓泵在范圍內(nèi)抽速大的特點(diǎn)，保證了生產(chǎn)工藝所需的爐室真空度。（）真空管道、閥門之間存在著可拆卸的連接，連接之間用丁晴橡膠作為密封件的；爐室存在運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)動(dòng)部件與爐室之間存在動(dòng)密封。隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，密封橡膠必然要老化，其密封可靠性要降低。（）金屬管道之間存在著焊縫，鈦在熔化過程中有氯氣放出，效。目前，用于檢漏最為普及的儀器是氦質(zhì)譜檢漏儀。它具有性能穩(wěn)定、靈敏度高的特點(diǎn)。氦在大氣中含量少（僅二十萬分之一），離子質(zhì)量與其它氣體離子質(zhì)量相差很大，不易受干擾，不

5、會(huì)錯(cuò)判。適用于大漏率、真空衛(wèi)生較差的真空系統(tǒng)的檢漏，其靈敏度可達(dá)不能排除氯氣對(duì)焊縫的腐蝕，從而引起有腐蝕的氣體環(huán)境，焊縫的失××。典型的真空系統(tǒng)的抽空爐室壓力曲線在真空系統(tǒng)工作過程中，首先啟動(dòng)的是油封式機(jī)械泵，在爐室壓力達(dá)到×時(shí)，再啟動(dòng)小羅茨泵，當(dāng)爐室壓力達(dá)到×時(shí)，機(jī)械泵波紋管小羅茨泵大羅茨泵真空擋板閥油增壓泵維持泵氣動(dòng)蝶閥檢漏儀圖電弧爐真空示意圖啟動(dòng)大羅茨泵。在爐室壓力達(dá)到時(shí)，啟動(dòng)油增壓泵（油增壓泵需提前抽空和預(yù)熱）。直至壓力達(dá)到左右，在測(cè)定爐室漏率小于工藝所允許的數(shù)值后，即可起弧生產(chǎn)了。爐室壓力的變化如圖所示。在正常情況下，電弧爐抽空時(shí)間是一定的，爐

6、室的漏率是一定的，當(dāng)真空系統(tǒng)存在漏點(diǎn)時(shí)，它的抽空時(shí)間變長(zhǎng)，若爐室漏率增大，則爐室存在著漏點(diǎn)；若爐室漏率無變化，則真空管道或真空泵存在漏點(diǎn)或真空泵有故障，需用檢漏儀檢漏，找到漏點(diǎn)，處理漏點(diǎn)，若無漏點(diǎn)，則是真空泵抽氣效率降低，需檢修、更換真空泵。電弧爐的檢漏一個(gè)配置科學(xué)、合理的真空系統(tǒng)，不僅要求抽空時(shí)間（從泵啟動(dòng)到達(dá)工藝所要求的真空度）短，而且要求真空系統(tǒng)有較好的氣密性，有生產(chǎn)工藝所允許的最大漏率。實(shí)際生產(chǎn)中，爐室的體積是固定的，因而，漏率是按每分鐘爐內(nèi)壓力變化量變化來計(jì)算的。如圖所示，當(dāng)閥、閥關(guān)閉后，真空爐室壓力在一分鐘內(nèi)的變化量就是爐室的漏率。不同的金屬熔煉工藝，有著不同的漏率，對(duì)于鈦及鈦合金

7、，漏率以下，是能夠滿足工藝需要的。檢漏的目的，在于發(fā)現(xiàn)真空爐室和真空系統(tǒng)的漏氣點(diǎn)，及時(shí)處理漏點(diǎn)，處理的結(jié)果：一方面，使?fàn)t室的漏率控制在工藝所允許的范圍內(nèi)；另一方面，使真空管道、真空閥門及真空泵的漏氣點(diǎn)得以消除，提高了真空系統(tǒng)的抽氣速率，縮短了真空爐室的抽空時(shí)間。任何一個(gè)真空系統(tǒng)，漏氣是絕對(duì)的，不漏是相對(duì)的，這是因?yàn)椋簣D電弧爐抽空壓力曲線氦質(zhì)譜檢漏儀的連接萊寶型檢漏儀內(nèi)部也有一個(gè)真空系第期李軍仁，等：真空自耗電弧爐真空系統(tǒng)的檢漏統(tǒng)，如圖所示，因?yàn)橘|(zhì)譜室需要的真空，才能正常工作。出于保護(hù)，要求使用的入口壓力不能大于，否則，進(jìn)氣口電磁閥會(huì)自行關(guān)閉。氦質(zhì)譜檢漏儀有一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)，即逆流特性，氦氣可逆著

8、真空管道中空氣的流向，經(jīng)過、閥，流入渦輪分子泵中，再進(jìn)入到質(zhì)譜室中。這是其它的檢漏儀沒有的功能。在使用過程中，檢漏儀有兩種接法，一種是接在機(jī)械泵進(jìn)氣口，如圖所示，此法在機(jī)械泵和爐室漏率小的情況下，此處的壓力小于，檢漏儀能夠打開，可進(jìn)動(dòng)，它的入口壓力一般是在左右的。檢測(cè)小羅茨泵、機(jī)械泵漏點(diǎn)時(shí)，氦氣是沿漏點(diǎn)逆著真空管道中的空氣流向，由機(jī)械泵漏點(diǎn)沿真空管道經(jīng)小羅茨泵、測(cè)點(diǎn)流入檢漏儀的。在檢測(cè)爐室時(shí)，氦氣是沿空氣流向，流入檢漏儀中的。逆流檢漏儀大大提高了檢漏的工作效率，電弧爐的檢漏，一般十分鐘左右可找到漏點(diǎn)。檢漏儀的使用噴吹法是最常用、最簡(jiǎn)便的檢漏方法（也稱真空法）。待檢漏儀的入口壓力小于時(shí)，啟動(dòng)檢漏

9、儀，在懷疑的地方用噴槍噴吹氦氣，噴氣的原則是：先高后低，先近后遠(yuǎn)。噴氣的量原則是：先用大氣流檢出漏孔所在的區(qū)域，再用小氣流精檢，找到漏孔確切的位置。大氣流就是能聽到氦氣流動(dòng)的氣流聲，小氣流就是用舌尖能感受到噴槍出氣口有氣流流出。電弧爐的檢漏路線是：電極桿動(dòng)密封處觀察孔玻璃處爐頭法蘭閉鎖閥密封處真空管道波紋管處真空?qǐng)D檢漏儀真空示意圖擋板閥增壓泵維持泵大羅茨泵小羅茨泵機(jī)械泵。檢漏儀是一個(gè)智能化的儀器，它具有操作簡(jiǎn)單、直觀、響應(yīng)快的特點(diǎn)，當(dāng)有漏點(diǎn)時(shí)，氦氣通過漏點(diǎn)進(jìn)入檢漏儀中，檢漏儀的液晶顯示屏就會(huì)立刻顯示氦氣的流量。結(jié)論真空檢漏：圖檢漏儀接在機(jī)械泵進(jìn)氣口（）首先要有真空知識(shí)，清楚設(shè)備的真空組成；特性，會(huì)熟練的操作（）明白檢漏儀的原理、檢漏儀；（）氦氣分子量小，黏度小，與其他氣體之間的摩擦力小，具有逆流特性。對(duì)于復(fù)雜的高真空系統(tǒng)，要充分利用氦氣這一特性，選擇設(shè)置好測(cè)點(diǎn)位置，能大大提高檢漏的效率和準(zhǔn)確性；（）業(yè)務(wù)上，操作人員要有責(zé)任心，這樣，才會(huì)提高檢漏效率，不至于錯(cuò)過漏點(diǎn)。圖檢漏儀接在羅茨泵進(jìn)氣