用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法
【專利摘要】用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，涉及電子束冷床熔煉爐熔煉純鈦的方法，所述方法包括原料制備、選取配料、混料機(jī)混料、抽真空和使用電子束冷床爐熔煉抽真空后的原料，以獲取廢料回收熔煉的扁錠；本發(fā)明有效提高了塊狀鈦廢料的利用率，縮短了工藝流程，不但降低了成本，有效了清除廢料中的高低密度夾雜，且提高了廢料回收熔煉的質(zhì)量。
【專利說明】用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子束冷床熔煉爐熔煉純鈦的方法，具體地說本發(fā)明涉及用電子束冷床熔煉爐冷床熔煉技術(shù)熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]公知的，鈦是一種金屬元素，由于具有較高的強(qiáng)度和耐熱性能而被廣泛用于石油、化工、冶金、電力、船舶等各個(gè)領(lǐng)域，由于鈦的價(jià)格比較昂貴，對(duì)鈦進(jìn)行廢料回收是每個(gè)鈦加工企業(yè)控制成本的必須途徑；現(xiàn)有常用的熔煉技術(shù)主要是通過真空電弧爐(VAR)將鈦的廢料進(jìn)行回收熔煉，這種方法不僅需要將塊狀的鈦廢料破碎成屑狀后與海綿鈦混合，還得再壓制成電極塊后進(jìn)行焊接，焊接完才能進(jìn)行真空電弧爐(VAR)熔煉，不但原料的加工費(fèi)用較高，而且壓制成電極時(shí)使用的比例也受限制，工序也較為復(fù)雜，且鈦廢料利用率較低；由于鈦廢料中的高低密度夾雜在VAR爐熔煉中很難清除，化學(xué)成分波動(dòng)大，大大降低了鈦廢料回收的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服【背景技術(shù)】中的不足，本發(fā)明公開了用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，所述方法通過將鈦屑及薄鈦板純鈦廢料粉碎后，通過轉(zhuǎn)鼓上料的方式與海綿鈦進(jìn)行混料，使用電子束冷床爐將抽真空后的原料熔煉為扁錠，本發(fā)明有效提高了塊狀鈦廢料的利用率，縮短了工藝流程，不但降低了成本，有效了清除廢料中的高低密度夾雜，且提高了廢料回收熔煉的質(zhì)量。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案 如下:
用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，所述方法包括原料制備、選取配料、混料機(jī)混料、抽真空和使用電子束冷床爐熔煉抽真空后的原料，以獲取廢料回收熔煉的扁錠，具體操作步驟如下:
1)原料制備:
a、將純鈦鈦屑利用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，鈦屑粉碎規(guī)格<50mm，并進(jìn)行磁選除塵；將厚度為小于4mm的純鈦薄板利用剪板機(jī)進(jìn)行剪切粉碎,薄鈦板剪切的規(guī)格為小于IOOxlOOmm ；
b、接上一步驟，將上一步驟中獲取的粉碎后的純鈦廢料進(jìn)行酸洗、脫脂、清洗、烘干之后裝入海綿鈦桶中，每桶標(biāo)重100kg，在海綿鈦桶外部標(biāo)注牌號(hào)，生產(chǎn)日期和重量，備用；
2)選取配料:
a、接上一步驟，一次選用4個(gè)以內(nèi)同等級(jí)且化學(xué)成分和硬度相近的海綿鈦批次，并選取粉碎后的鈦屑或粉碎后的薄板；
b、接上一步驟，每桶原料配制一個(gè)二氧化鈦料包，并在二氧化鈦料包上標(biāo)注相應(yīng)重量，根據(jù)混料時(shí)的海綿鈦批次選取對(duì)應(yīng)料包進(jìn)行混料；
3)混料機(jī)混料:
a、接上一步驟，上料:利用液壓油桶搬運(yùn)車將海綿鈦桶放至混料機(jī)輥道上，并利用混料機(jī)的自動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將海綿鈦桶中的原料倒入上料斗中，上料斗從地平面以下上升至混料轉(zhuǎn)筒的進(jìn)料口，上料斗底板自動(dòng)打開成斜板，原料通過斜板進(jìn)入混料轉(zhuǎn)筒中，混料機(jī)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)3-5秒鐘，使原料攤平，然后將屬于該桶配重的二氧化鈦料包均勻撒入原料中，其余的海綿鈦桶裝的原料根據(jù)以上方法連續(xù)上料；
b、接上一步驟，混料:全部上料完畢后，需將轉(zhuǎn)鼓混料機(jī)的前后料口用蓋板蓋住，以防止二氧化鈦粉塵溢出，轉(zhuǎn)筒正轉(zhuǎn)為混料，翻轉(zhuǎn)為出料，混料時(shí)間為3-6分鐘，混料時(shí)間滿3-6分鐘后轉(zhuǎn)筒自動(dòng)停止；
C、接上一步驟，出料:待轉(zhuǎn)筒混料停止后，將海綿鈦桶放至出料口漏斗下方接料，料滿之后，按停止出料按鈕，用液壓油桶搬運(yùn)車將其移走，然后接下一桶，出料分三次進(jìn)行，分別裝入3個(gè)海綿鈦桶中；
d、接上一步驟，密封:為防止海綿鈦吸氣吸潮，在混料結(jié)束之后，將海綿鈦桶密封好，并在桶蓋上標(biāo)注混料批號(hào)；
4)抽真空:
接上一步驟，將轉(zhuǎn)鼓放氣，并將6-10桶混好的料通過上料小車裝入轉(zhuǎn)鼓中并進(jìn)行抽真空，隨后每次加料都需重新進(jìn)行放氣，上料，抽真空至(I~8)X KT2Pa ;將電子束冷床爐的熔煉室、加料室和拉錠室抽真空至(I~8) X W2Pa,然后打開拉錠室板閥，將拉錠底墊升入水冷銅坩堝中；
5)使用電子束冷床爐熔煉抽真空后的原料:
a、接上一步驟，確認(rèn)電子槍的工作狀態(tài):打開1#、2#、3#、4#、5#、6#電子槍，選擇“電子束定位”步驟，對(duì)各個(gè)電子槍工作狀態(tài)和頻閃觀察儀的清晰程度及角度進(jìn)行確認(rèn)；` b、接上一步驟，接上一步驟，預(yù)熱:將1#、2#、3#、4#、5#、6#電子槍的GIP調(diào)至“預(yù)熱”步驟對(duì)熔化冷床、精煉冷床或溢流冷床中的鈦凝殼進(jìn)行緩慢預(yù)熱使其緩慢膨脹；
C、接上一步驟，電流測(cè)試:待鈦凝殼上形成熔池通道，開始將1#、2#、3#、4#、5#、6#槍的GIP調(diào)至“電流測(cè)試步驟”，對(duì)電子槍所能夠達(dá)到的最大發(fā)射電流進(jìn)行測(cè)試；
d、接上一步驟，持續(xù)熔煉:將1、2、3#電子槍的GIP調(diào)至“持續(xù)熔煉”步驟，利用大電流將原料熔化為鈦液；
e、接上一步驟，填充坩堝:待鈦液流至坩堝處，將4、5、6#電子槍的GIP調(diào)至“填充坩堝”步驟，將坩堝底墊填充滿后，將4、5、6#電子槍GIP調(diào)至“持續(xù)熔煉”步驟后，開始自動(dòng)拉錠至需要的長(zhǎng)度；
f、接上一步驟，關(guān)閉1#、2#、3#、4#電子槍:待自動(dòng)拉錠至需要的長(zhǎng)度后關(guān)閉1#、2#、3#、4#電子槍，留5#、6#電子槍；
g、接上一步驟，清邊:將4#、5#、6#電子槍GIP調(diào)至“清邊”步驟使用專用掃描圖形對(duì)坩堝流道及坩堝邊部進(jìn)行清理；
h、接上一步驟，熱封頂:將4#、5#、6#電子槍GIP調(diào)至“熱封頂”步驟對(duì)扁錠頂部進(jìn)行熱封頂；
1、接上一步驟，熱封頂完畢后，所有電子槍停止工作，真空系統(tǒng)保持運(yùn)行，扁錠在拉錠室內(nèi)冷卻6-10個(gè)小時(shí)，然后開爐放氣，進(jìn)行出錠。
[0005]所述的用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，步驟I中所述的粉碎機(jī)的內(nèi)壁為不銹鋼板。[0006]所述的用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，步驟2中所述混料步驟中每次最多投料三桶，混料方法為兩桶海綿鈦(500Kg/l桶)加一桶粉碎后的原料(100Kg/l桶)、一桶海綿鈦(250Kg/l桶)加一桶粉碎后的原料(100Kg/l桶)或不同比例的添加。
[0007]所述的用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，所述混料步驟中，每三桶進(jìn)行混料時(shí)，其中任意兩桶海綿鈦選用不同批次的海綿鈦。
[0008]所述的用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，步驟5中所述的電子束冷床爐包括六個(gè)電子槍，所述電子槍的工作區(qū)域分布為.Λ#、2#電子槍工作區(qū)域?yàn)槿蹮捓浯玻?#、4#電子槍為精煉冷床，5#、6#電子槍為溢流冷床和1#2#結(jié)晶器，所述1#、2#、3#電子槍由1#電腦的GIP程序控制，所述4#、5#、6#電子槍由2#電腦的GIP程序控制。
[0009]所述的用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，在步驟5中的持續(xù)熔煉步驟中，坩堝鈦液的溫度為190-200°C。
[0010]所述的用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，所述電子束冷床爐的型號(hào)為 EBCHR 6/200/3600O
[0011]通過上述公開內(nèi)容，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明所述的用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，所述方法通過將鈦屑及薄鈦板純鈦廢料粉碎后，通過轉(zhuǎn)鼓上料的方式與海綿鈦進(jìn)行混料，使用電子束冷床爐將混料后的原料熔煉為扁錠，本發(fā)明添加回收廢料的比例高達(dá)17%-29%，實(shí)現(xiàn)雙錠熔煉產(chǎn)量為13.5噸/天，回收料添加量達(dá)3.9噸，本發(fā)明有效的提高了回收效率和速度，縮短了工藝流程，降低了成本，同時(shí)經(jīng)過混料生產(chǎn)的板坯化學(xué)成分均勻，避免了直接熔煉回收料造成的化學(xué)成分劇烈波動(dòng)，有效了清除廢料中的高低密度夾雜，且提高了廢料回收熔煉的質(zhì)量。
[0012]扁錠化學(xué)成分控制可以達(dá)到下表1的規(guī)定。
[0013]表1
【權(quán)利要求】
1.用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，所述方法包括原料制備、選取配料、混料機(jī)混料、抽真空和使用電子束冷床爐熔煉抽真空后的原料，以獲取廢料回收熔煉的扁錠，其特征是:具體操作步驟如下: 1)原料制備: a、將純鈦鈦屑利用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，鈦屑粉碎規(guī)格<50mm，并進(jìn)行磁選除塵；將厚度為小于4mm的純鈦薄板利用剪板機(jī)進(jìn)行剪切粉碎,薄鈦板剪切的規(guī)格為小于1OOxlOOmm ； b、接上一步驟，將上一步驟中獲取的粉碎后的純鈦廢料進(jìn)行酸洗、脫脂、清洗、烘干之后裝入海綿鈦桶中，每桶標(biāo)重100kg，在海綿鈦桶外部標(biāo)注牌號(hào)，生產(chǎn)日期和重量，備用； 2)選取配料: C、接上一步驟，一次選用4個(gè)以內(nèi)同等級(jí)且化學(xué)成分和硬度相近的海綿鈦批次，并選取粉碎后的鈦屑或粉碎后的薄板； d、接上一步驟，每桶原料配制一個(gè)二氧化鈦料包，并在二氧化鈦料包上標(biāo)注相應(yīng)重量，根據(jù)混料時(shí)的海綿鈦批次選取對(duì)應(yīng)料包進(jìn)行混料； 3)混料機(jī)混料: e、接上一步驟，上料:利用液壓油桶搬運(yùn)車將海綿鈦桶放至混料機(jī)輥道上，并利用混料機(jī)的自動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將海綿鈦桶中的原料倒入上料斗中，上料斗從地平面以下上升至混料轉(zhuǎn)筒的進(jìn)料口，上料斗底板自動(dòng)打開成斜板，原料通過斜板進(jìn)入混料轉(zhuǎn)筒中，混料機(jī)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)3-5秒鐘，使原料攤平，然后將屬于該桶配重的二氧化鈦料包均勻撒入原料中，其余的海綿鈦桶裝的原料根據(jù)以上方法連續(xù)上料； f、接上一步驟，混料:全部上料完畢后，需將轉(zhuǎn)鼓混料機(jī)的前后料口用蓋板蓋住，以防止二氧化鈦粉塵溢出，轉(zhuǎn)筒正轉(zhuǎn)為混料，翻轉(zhuǎn)為出料，混料時(shí)間為3-6分鐘，混料時(shí)間滿3-6分鐘后轉(zhuǎn)筒自動(dòng)停止； g、接上一步驟，出料:待轉(zhuǎn)筒混料停止后，將海綿鈦桶放至出料口漏斗下方接料，料滿之后，按停止出料按鈕，用液壓油桶搬運(yùn)車將其移走，然后接下一桶，出料分三次進(jìn)行，分別裝入3個(gè)海綿鈦桶中； h、接上一步驟，密封:為防止海綿鈦吸氣吸潮，在混料結(jié)束之后，將海綿鈦桶密封好，并在桶蓋上標(biāo)注混料批號(hào)； 4)抽真空: 接上一步驟，將轉(zhuǎn)鼓放氣，并將6-10桶混好的料通過上料小車裝入轉(zhuǎn)鼓中并進(jìn)行抽真空，隨后每次加料都需重新進(jìn)行放氣，上料，抽真空至(I~8)X KT2Pa ;將電子束冷床爐的熔煉室、加料室和拉錠室抽真空至(I~8) X W2Pa,然后打開拉錠室板閥，將拉錠底墊升入水冷銅坩堝中； 5)使用電子束冷床爐熔煉抽真空后的原料:L、接上一步驟，確認(rèn)電子槍的工作狀態(tài):打開1#、2#、3#、4#、5#、6#電子槍，選擇“電子束定位”步驟，對(duì)各個(gè)電子槍工作狀態(tài)和頻閃觀察儀的清晰程度及角度進(jìn)行確認(rèn)； j、接上一步驟，接上一步驟，預(yù)熱:將1#、2#、3#、4#、5#、6#電子槍的GIP調(diào)至“預(yù)熱”步驟對(duì)熔化冷床、精煉冷床或溢流冷床中的鈦凝殼進(jìn)行緩慢預(yù)熱使其緩慢膨脹； k、接上一步驟，電流測(cè)試:待鈦凝殼上形成熔池通道，開始將1#、2#、3#、4#、5#、6#槍的GIP調(diào)至“電流測(cè)試步驟”，對(duì)電子槍所能夠達(dá)到的最大發(fā)射電流進(jìn)行測(cè)試；L.接上一步驟，持續(xù)熔煉:將1、2、3#電子槍的GIP調(diào)至“持續(xù)熔煉”步驟，利用大電流將原料熔化為鈦液； m、接上一步驟，填充坩堝:待鈦液流至坩堝處，將4、5、6#電子槍的GIP調(diào)至“填充坩堝”步驟，將坩堝底墊填充滿后，將4、5、6#電子槍GIP調(diào)至“持續(xù)熔煉”步驟后，開始自動(dòng)拉錠至需要的長(zhǎng)度； η、接上一步驟，關(guān)閉1#、2#、3#、4#電子槍:待自動(dòng)拉錠至需要的長(zhǎng)度后關(guān)閉1#、2#、3#、4#電子槍，留5#、6#電子槍； O、接上一步驟，清邊:將4#、5#、6#電子槍GIP調(diào)至“清邊”步驟使用專用掃描圖形對(duì)坩堝流道及坩堝邊部進(jìn)行清理； P、接上一步驟，熱封頂:將4#、5#、6#電子槍GIP調(diào)至“熱封頂”步驟對(duì)扁錠頂部進(jìn)行熱封頂； q、接上一步驟，熱封頂完畢后，所有電子槍停止工作，真空系統(tǒng)保持運(yùn)行，扁錠在拉錠室內(nèi)冷卻6-10個(gè)小時(shí)，然后開爐放氣，進(jìn)行出錠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，其特征是:步驟I中所述的粉碎機(jī)的內(nèi)壁為不銹鋼板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，其特征是:步驟2中所述混料步驟中每次最多投料三桶，混料方法為兩桶海綿鈦(500Kg/l桶)加一桶粉碎后的原料(100Kg/l桶)、一桶海綿鈦(250Kg/l桶)加一桶粉碎后的原料(100Kg/l桶)或不同比例的添加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述`的用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，其特征是:所述混料步驟中，每三桶進(jìn)行混料時(shí)，其中任意兩桶海綿鈦選用不同批次的海綿鈦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，其特征是:步驟5中所述的電子束冷床爐包括六個(gè)電子槍，所述電子槍的工作區(qū)域分布為:1#>2#電子槍工作區(qū)域?yàn)槿蹮捓浯玻?#、4#電子槍為精煉冷床，5#、6#電子槍為溢流冷床和1#2#結(jié)晶器，所述1#、2#、3#電子槍由1#電腦的GIP程序控制，所述4#、5#、6#電子槍由2#電腦的GIP程序控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，其特征是:在步驟5中的持續(xù)熔煉步驟中，坩堝鈦液的溫度為190-200°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用電子束冷床熔煉爐熔煉鈦屑及薄鈦板純鈦廢料的方法，其特征是:所述電子束冷床爐的型號(hào)為EBCHR 6/200/3600。
【文檔編號(hào)】C22B34/12GK103866130SQ201410100895
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】朱俊杰, 劉茵琪, 吳勝男, 穆曉輝, 趙向宇 申請(qǐng)人:洛陽雙瑞精鑄鈦業(yè)有限公司