一種tc4鈦合金鑄錠的eb冷床爐熔煉方法
【專利摘要】一種TC4鈦合金鑄錠的EB冷床爐熔煉方法，采用電子束冷床熔煉爐，熔煉大尺寸：1050mm×210mm×8000mmTC4鈦合金錠；其方法是：選用不同比例的海綿鈦、鈦殘料以及純鋁、鋁釩中間合金等作為原料，在用電子束冷床熔煉爐熔煉TC4時，先將原料放入進料器；然后將爐子各部分獨立封閉并分別進行抽真空；等等。本發(fā)明具有能夠提高鈦合金熔煉效率，提高鑄錠質量，顯著縮短生產時間，提高熔煉品質，降低能耗；單次能熔煉10000kg以上鈦合金鑄錠的優(yōu)點。
【專利說明】一種TC4鈦合金鑄錠的EB冷床爐熔煉方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于鈦合金熔煉工藝方法【技術領域】。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的鈦合金熔煉均采用水冷銅坩堝，熔煉工藝主要有三種方式:
(1)非自耗電極電弧爐熔煉。合金熔煉在真空或惰性氣體保護下進行，該工藝主要為自耗電極熔煉制備電極；
(2)真空自耗電極電弧爐熔煉。以鈦或鈦合金制成的自耗電極為陰極，以水冷銅坩堝為陽極。熔化了的電極以液滴形式進入坩堝，形成熔池。熔池表面被電弧加熱，始終呈液態(tài)，底部和坩堝接觸的四周收到強制冷卻，產生自上而下的結晶。熔池內的金屬液凝固后成為欽徒;
(3)真空自耗電極凝殼爐熔煉。是一種將熔煉與離心澆注聯(lián)成一體的鑄造異形件的爐型。其最大的特點是在水冷銅坩堝與金屬熔體之間存在一層鈦合金固體薄殼，即所謂的凝殼，以此作為坩堝的內襯，用于形成熔池儲存溶液，避免了坩堝對鈦合金液的污染。澆注后，留在坩堝內的一層凝殼，可作為坩堝內襯繼續(xù)使用；
但是，以上這些方法過程復雜，操作不靈活，能耗較大，后續(xù)加工成本大，高、低密度夾雜去除效果差，無法大規(guī)模生產TC4鈦合金鑄錠。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為了提高產品質量、增大生產規(guī)模、降低生產成本；此方法操作靈活可控、無環(huán)境污染、能量利用效率高。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現的。
[0005]一種TC4鈦合金鑄錠的EB冷床爐熔煉方法，本發(fā)明采用電子束冷床熔煉爐，熔煉大尺寸:1050mmX210mmX8000mm TC4鈦合金錠；其方法是:
選用不同比例的海綿鈦、鈦殘料以及純鋁、鋁釩中間合金等作為原料，在用電子束冷床熔煉爐熔煉TC4時，先將原料放入進料器；然后將爐子各部分獨立封閉并分別進行抽真空；當真空達到電子槍的啟動條件時(真空度為1.0X10_3hpa)，開啟高壓電源，并開啟電子槍進行預熱，預熱完成后，開啟電子槍進行熔煉，將1、2號槍的功率保持在300-450kw，電壓為50kv對原料進行熔化，將3號槍的電子束功率保持在250-350kw，電壓50kv對熔化原料液態(tài)進行精煉提純；在合金液態(tài)裝滿整個冷床即將進入結晶器時，打開3號電子束槍的溢流圖形，待鈦液流進結晶器時，啟動4號槍，功率50kw，電壓35kv。將4號槍的電子束聚集到結晶器已覆蓋鈦液的位置，以保持鈦液的熔熔狀態(tài)，直至鈦液將結晶器完全覆蓋；并開始進行拉錠，在拉錠的同時并增加4號槍的功率和電壓；當拉錠長度達到10mm時，1、2、3號槍調整功率以匹配拉錠速度，調整4號槍的功率使電流到熔化原料的電流值時繼續(xù)熔化；當原料熔煉完后，關閉1、2、3號槍，關閉4號槍的熱斑點、溢流圖形，逐步降低4號槍圖形的大小和功率進行補縮。補縮完成后，利用1、2號槍將冷床四周清理干凈，然后關閉1-4號槍，最后冷卻出爐。
[0006]本發(fā)明的有益效果是，提高TC4鈦合金熔煉效率，提高鑄錠的質量，提高熔煉品質，降低能耗，減小成本。本發(fā)明在實際生產中實施后生產效率大幅提高，能耗下降5%，產能提高了 80%。生產出的TC4鑄錠符合國家要求，質量明顯提升。
【具體實施方式】
[0007]一種TC4鈦合金鑄錠的EB冷床爐熔煉方法，本發(fā)明采用電子束冷床熔煉爐，熔煉大尺寸:1050mmX 21mmX 8000mm TC4鈦合金錠。其方法是:
選用不同比例的海綿鈦、鈦殘料以及純鋁、鋁釩中間合金等作為原料，在用電子束冷床熔煉爐熔煉TC4時，先將原料放入進料器；然后將爐子各部分獨立封閉并分別進行抽真空；當真空達到電子槍的啟動條件時(真空度為1.0X10_3hpa)，開啟高壓電源，并開啟電子槍進行預熱，預熱完成后，開啟電子槍進行熔煉，將1、2號槍的功率保持在300-450kw，電壓為50kv對原料進行熔化，將3號槍的電子束功率保持在250-350kw，電壓50kv對熔化原料液態(tài)進行精煉提純；在合金液態(tài)裝滿整個冷床即將進入結晶器時，打開3號電子束槍的溢流圖形，待鈦液流進結晶器時，啟動4號槍，功率50kw，電壓35kv。將4號槍的電子束聚集到結晶器已覆蓋鈦液的位置，以保持鈦液的熔熔狀態(tài)，直至鈦液將結晶器完全覆蓋；并開始進行拉錠，在拉錠的同時并增加4號槍的功率和電壓；當拉錠長度達到10mm時，1、2、3號槍調整功率以匹配拉錠速度，調整4號槍的功率使電流到熔化原料的電流值時繼續(xù)熔化；當原料熔煉完后，關閉1、2、3號槍，關閉4號槍的熱斑點、溢流圖形，逐步降低4號槍圖形的大小和功率進行補縮。補縮完成后，利用1、2號槍將冷床四周清理干凈，然后關閉1-4號槍，最后冷卻出爐。
[0008]工藝流程方案
電子束熔煉爐是高溫難熔金屬熔煉和提純的專用設備。電子束熔煉在高真空下進行，熔煉時的過熱溫度高，維持液態(tài)時間長，使材料的精煉提純作用得以充分有效地進行。電子束熔煉時，材料主要發(fā)生脫氣、分解、脫氧、技術夾雜的揮發(fā)和不熔雜質的上浮等。其中，不熔雜質的上浮而富集在鑄錠的頂部，可以在切頭時去除。在真空下，電子槍的陰極被加熱產生熱電子逸出。在加速電壓(30kv)的作用下，電子束從陽極的中心孔穿過，向下繼續(xù)運動，經磁聚焦透鏡的多次聚焦和磁偏轉掃描透鏡的調節(jié)，使電子束準確而集中地轟擊到原料棒的表面。在原料和熔池的表面產生1400 V以上的溫度，原料表面被加熱、熔化、滴入熔池中。熔池就是錠上端的熔化部分，其周圍是水冷銅坩堝(結晶器)。由于電子束的加熱作用，熔池保持不斷地上下、內外對流。隨著熔化的原料不斷滴入，熔池表面不斷上升，拉錠裝置又將錠不斷向下拉動，使熔池表面保持一定的高度。
[0009]電子束熔煉是一種特殊真空冶金設備。利用爐中的電子槍可將幾十到數百千瓦的高能電子束聚焦在Icm2上，產生1400°C以上的高溫。當高能電子束聚焦在原料上時，就能將這些金屬熔化，達到熔煉和提純的目的。由于高溫區(qū)域有限，熔化的金屬需要一點一點地滴入下面的熔池，經結晶器冷卻，凝固成錠。在高真空和高溫的作用下，液態(tài)金屬中的氣體和雜質大量蒸發(fā)，從而得到高純度的致密的凝固態(tài)金屬錠。
[0010]設備基本參數 電子束冷床爐一座功率:3150kw產量:4000噸鑄錠產品重量:約10噸/根產品規(guī)格:1050mmX210mmX8000mm ?
【權利要求】
1.一種TC4鈦合金鑄錠的EB冷床爐熔煉方法，其特征是，采用電子束冷床熔煉爐，熔煉大尺寸:1050mmX210mmX8000mm TC4鈦合金錠；其方法是: 選用不同比例的海綿鈦、鈦殘料以及純鋁、鋁釩中間合金等作為原料，在用電子束冷床熔煉爐熔煉TC4時，先將原料放入進料器；然后將爐子各部分獨立封閉并分別進行抽真空；當真空達到電子槍的啟動條件時及真空度為1.0 X 10_3hpa，開啟高壓電源，并開啟電子槍進行預熱，預熱完成后，開啟電子槍進行熔煉，將1、2號槍的功率保持在300-450kw，電壓為50kv對原料進行熔化，將3號槍的電子束功率保持在250-350kw，電壓50kv對熔化原料液態(tài)進行精煉提純；在合金液態(tài)裝滿整個冷床即將進入結晶器時，打開3號電子束槍的溢流圖形，待鈦液流進結晶器時，啟動4號槍，功率50kw，電壓35kv ;將4號槍的電子束聚集到結晶器已覆蓋鈦液的位置，以保持鈦液的熔熔狀態(tài)，直至鈦液將結晶器完全覆蓋；并開始進行拉錠，在拉錠的同時并增加4號槍的功率和電壓；當拉錠長度達到10mm時，1、2、3號槍調整功率以匹配拉錠速度，調整4號槍的功率使電流到熔化原料的電流值時繼續(xù)熔化；當原料熔煉完后，關閉1、2、3號槍，關閉4號槍的熱斑點、溢流圖形，逐步降低4號槍圖形的大小和功率進行補縮；補縮完成后，利用1、2號槍將冷床四周清理干凈，然后關閉1-4號槍，最后冷卻出爐。
【文檔編號】C22C1/03GK104032151SQ201410236742
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權日:2014年5月30日
【發(fā)明者】劉路, 丁輝, 黃海廣, 李志敏, 曹占元, 張玉勤 申請人:云南鈦業(yè)股份有限公司