本發(fā)明涉及一種TC11屑料的回收重熔處理工藝，特別是涉及一種電子束冷床爐回收重熔TC11屑料的工藝，屬于鈦合金鑄錠制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

再生資源回收、物資不斷循環(huán)利用的經(jīng)濟發(fā)展模式，目前正成為全球潮流，走可持續(xù)發(fā)展道路的再生資源回收行業(yè)成為國家重點扶持對象。鈦合金廢料作為一種再生資源，對他的綜合利用比開發(fā)原生礦要節(jié)約大量能源。TC11合金熔點高耐腐蝕性強、比強度高、塑性好，是較為理想的航天工程結(jié)構(gòu)材料，從TC11毛錠到光錠，鉆銑產(chǎn)生的屑量占鑄錠總量的7%以上，回收重熔TC11屑料意義重大。

鈦合金熔煉以真空自耗爐和電子束冷床爐熔煉為主，傳統(tǒng)的真空自耗電弧熔煉工藝的固有缺陷，雜質(zhì)只能通過一個有底的結(jié)晶器的側(cè)壁和自耗爐電極之間的狹窄圓形缺口排出，這個缺口寬度通常不會超過30~50mm，這樣生產(chǎn)的鈦合金鑄錠存在低密度夾雜等冶金缺陷，宏觀偏析也比較嚴重。另一方面，真空自耗爐熔煉需要提前焊接電極，對物料的形狀尺寸要求較高，TC11屑料彈性模量高、比強度大，壓制電極極為困難，真空自耗電弧熔煉回收殘料的能力極低。

電子束冷床爐熔煉技術(shù)最大的特點是將熔化區(qū)、精煉區(qū)和結(jié)晶區(qū)進行了分離。除能比較好地消除高密度和低密度夾雜，獲得細晶均質(zhì)鑄錠外，還可以大幅度降低鈦合金材的生產(chǎn)成本，并且電子束冷床爐具有較強的殘料回收能力，用電子束冷床爐回收重熔TC11屑料具有強大的技術(shù)優(yōu)勢。但由于TC11屑料中的主要合金元素Al遠大于基體元素，若直接重熔，Al元素必然大面積揮發(fā)損失導致最終的TC11鑄錠化學成分無法達標。Al元素的補加量及補加方式困難，以至于，電子束冷床爐回收重熔TC11屑料的技術(shù)尚未見諸報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中回收重熔TC11屑料存在的上述問題，提供了一種能夠降低生產(chǎn)成本、能夠一次熔煉成合格鑄錠的電子束冷床爐回收重熔TC11屑料的工藝。

本發(fā)明的目的可以通過采用如下技術(shù)方案達到：

一種電子束冷床爐回收重熔TC11屑料的工藝，包括如下流程：備料→鈦框焊接→Al板的裁剪→擺料→烘干→入爐熔煉。其工藝步驟包括：步驟1：結(jié)合料箱尺寸，選用薄鈦板焊接成鈦框，并稱重；步驟2：根據(jù)TC11屑料的堆積密度，估算鈦框中可盛裝TC11屑料的重量，計算Al板添加量并按要求裁剪；步驟3：采用TC11屑料與Al板疊加的方式擺放到鈦框中，并對物料進行烘干；步驟4：將烘干的物料送入電子束冷床爐進行熔煉，一次熔煉得到TC11鈦合金。

進一步的，步驟1中鈦框的焊接，包括以下步驟：

步驟11：選用純度大于99.7%，厚度為1.5mm的鈦板；

步驟12：根據(jù)料箱尺寸，確定鈦框的尺寸，鈦框的高度與料箱高度平齊，寬度較料箱小30mm左右，長度較料箱小200mm（保證鈦框能正常推動的情況的下，鈦框的容積盡可能大）；

步驟13：按要求對鈦板進行裁剪；

步驟14：以鈦絲作為焊條，采用點焊的方式按要求對鈦框進行焊接，在保證強度的情況的下，焊點盡可能少。

進一步的，步驟2中所述的TC11屑料化學成分符合國標GB/T3620.1－2007：其具體成分含量為：Al的含量為5.8%～7.0%，Mo的含量為2.8%～3.8%，Zr的含量為0.8%～2.0%，Si的含量為0.2%～0.35%，O的含量為≤0.15%，F(xiàn)e的含量為≤0.25%，N的含量為≤0.05%，C的含量為≤0.08%，H的含量為≤0.015%；

所述Al板的純度大于99.7%，厚度為1.5mm。

所述步驟2中對Al板進行裁剪，包括如下步驟：

步驟21：根據(jù)估算的TC11屑料堆積密度，結(jié)算料箱的高度確定物料的擺放長度，即確定好Al板的長度；

步驟22：按步驟21中Al板長度，再結(jié)合其總重量和厚度，計算Al板的總寬度，再根據(jù)料箱的寬度，確定Al板的塊數(shù)和規(guī)格；

步驟23：按步驟22中Al板塊數(shù)和規(guī)格要求，對Al板進行裁剪。

進一步的，所述步驟3中采用TC11屑料與Al板疊加的方式進行擺料并烘干，包括如下步驟：

步驟31:將稱重好的TC11屑料和裁剪好的Al板，以疊加的方式，進行擺放，擺放時，保證TC11屑料堆積致密均勻，其與Al板的接觸面應平整。

步驟32：將擺放好的物料進行烘干，烘干時長2～4h，溫度115～125℃。

進一步的，所述步驟4電子束冷床爐爐熔煉，包括如下步驟：

步驟41：將裝好的物料，利用天車吊入兩側(cè)進料室，封閉好爐膛，抽取真空；

步驟42：檢查電子束冷床爐的設(shè)備狀況（水、電、氣），待一切正常（特別是真空度和漏氣率），啟動熔化區(qū)和精煉區(qū)電子槍，進行烘爐；

步驟43：爐內(nèi)真空穩(wěn)定，且高于1.0×10^-2 Torr，提高熔化區(qū)和精煉區(qū)電子槍功率，同時啟動結(jié)晶區(qū)電子槍，并調(diào)節(jié)其功率，進行制底工作；

步驟44：完成電子槍啟動工作后開始進料，正常熔煉時，提高熔化區(qū)、精煉區(qū)和結(jié)晶區(qū)電流，保證物料正常熔化、合金液順利流入結(jié)晶器，冷床結(jié)晶器內(nèi)無冷區(qū)，正常熔煉過程中，物料熔化區(qū)獲得功率占總功率的65%，精煉區(qū)功率占比為15%，凝固區(qū)功率占比為25%～20%。熔煉完成后，第一時間關(guān)閉所以電子槍。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

1、本發(fā)明提供的一種電子束冷床爐回收重熔TC11屑料的工藝，設(shè)計合理、制備工藝步驟簡單且操作方便，且使用效果好。

2、本發(fā)明提供的一種電子束冷床爐回收重熔TC11屑料的工藝，解決了現(xiàn)有技術(shù)中真空自耗爐對強度大、彈性模量高的TC11屑料無法壓制電極及熔鑄過程中除雜不徹底的問題。

3、本發(fā)明提供的一種電子束冷床爐回收重熔TC11屑料的工藝，第一次提出了電子束冷床爐回收重熔TC11屑料的完整工藝，并且已經(jīng)投入生產(chǎn)，能一次熔煉得到高潔凈度、高表面質(zhì)量、化學成分符合國標的TC11合金鑄錠。

4、本發(fā)明提供的一種電子束冷床爐回收重熔TC11屑料的工藝，解決了現(xiàn)有技術(shù)中電子束冷床爐回收重熔TC11屑料物料擺放及Al元素添加量難易控制的問題。本專利，同樣適用于其他鈦合金屑料的回收重熔，其實際意義十分重大，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益非常明顯。

附圖說明：

圖1為料箱中物料擺放示意圖；

圖2為冷床中物料擺放示意圖；

圖3為本發(fā)明中電子束冷床爐爐內(nèi)真空變化擬合曲線圖；

圖4為本發(fā)明左右兩側(cè)進料速度的擬合曲線圖；

圖5為本發(fā)明鑄錠長度和拉錠速度變化曲線。

具體實施方式

一種電子束冷床爐回收重熔TC11屑料的工藝，包括如下流程：備料→鈦框焊接→Al板的裁剪→擺料→烘干→入爐熔煉。其工藝步驟包括：步驟1：結(jié)合料箱尺寸，選用薄鈦板焊接成鈦框，并稱重；步驟2：根據(jù)TC11屑料的堆積密度，估算鈦框中可盛裝TC11屑料的重量，計算Al板添加量并按要求裁剪；步驟3：采用TC11屑料與Al板疊加的方式擺放到鈦框中，并對物料進行烘干；步驟4：將烘干的物料送入電子束冷床爐進行熔煉，一次熔煉得到TC11鈦合金。

進一步的，步驟1中鈦框的焊接，包括以下步驟：

步驟11：選用純度大于99.7%，厚度為1.5mm的鈦板；

步驟12：根據(jù)料箱尺寸，確定鈦框的尺寸，鈦框的高度與料箱高度平齊，寬度較料箱小30mm左右，長度較料箱小200mm（保證鈦框能正常推動的情況的下，鈦框的容積盡可能大）；

步驟13：按要求對鈦板進行裁剪；

步驟14：以鈦絲作為焊條，采用點焊的方式按要求對鈦框進行焊接，在保證強度的情況的下，焊點盡可能少。

進一步的，步驟2中所述的TC11屑料化學成分符合國標GB/T3620.1－2007：其具體成分含量為：Al的含量為5.8%～7.0%，Mo的含量為2.8%～3.8%，Zr的含量為0.8%～2.0%，Si的含量為0.2%～0.35%，O的含量為≤0.15%，F(xiàn)e的含量為≤0.25%，N的含量為≤0.05%，C的含量為≤0.08%，H的含量為≤0.015%；

所述Al板的純度大于99.7%，厚度為1.5mm。

所述步驟2中對Al板進行裁剪，包括如下步驟：

步驟21：根據(jù)估算的TC11屑料堆積密度，結(jié)算料箱的高度確定物料的擺放長度，即確定好Al板的長度；

步驟22：按步驟21中Al板長度，再結(jié)合其總重量和厚度，計算Al板的總寬度，再根據(jù)料箱的寬度，確定Al板的塊數(shù)和規(guī)格；

步驟23：按步驟22中Al板塊數(shù)和規(guī)格要求，對Al板進行裁剪。

進一步的，所述步驟3中采用TC11屑料與Al板疊加的方式進行擺料并烘干，包括如下步驟：

步驟31:將稱重好的TC11屑料和裁剪好的Al板，以疊加的方式，進行擺放，擺放時，保證TC11屑料堆積致密均勻，其與Al板的接觸面應平整。

步驟32：將擺放好的物料進行烘干，烘干時長2～4h，溫度115～125℃。

進一步的，所述步驟4電子束冷床爐爐熔煉，包括如下步驟：

步驟41：將裝好的物料，利用天車吊入兩側(cè)進料室，封閉好爐膛，抽取真空；

步驟42：檢查電子束冷床爐的設(shè)備狀況（水、電、氣），待一切正常（特別是真空度和漏氣率），啟動熔化區(qū)和精煉區(qū)電子槍，進行烘爐；

步驟43：爐內(nèi)真空穩(wěn)定，且高于1.0×10^-2 Torr，提高熔化區(qū)和精煉區(qū)電子槍功率，同時啟動結(jié)晶區(qū)電子槍，并調(diào)節(jié)其功率，進行制底工作；

步驟44：完成電子槍啟動工作后開始進料，正常熔煉時，提高熔化區(qū)、精煉區(qū)和結(jié)晶區(qū)電流，保證物料正常熔化、合金液順利流入結(jié)晶器，冷床結(jié)晶器內(nèi)無冷區(qū)，正常熔煉過程中，物料熔化區(qū)獲得功率占總功率的65%，精煉區(qū)功率占比為15%，凝固區(qū)功率占比為25%～20%。熔煉完成后，第一時間關(guān)閉所以電子槍。

綜上所述，本實例提供了一種電子束冷床爐回收重熔TC11屑料的方法，現(xiàn)有技術(shù)中真空自耗爐對比強度大、彈性模量大的TC11屑料無法焊制電極及除雜不徹底的問題。以及現(xiàn)有技術(shù)中電子束冷床爐回收重熔TC11屑料無法正常推料和鋁元素揮發(fā)率無法控制，得到的TC11合金鑄錠成分不合格的問題。而且對其他鈦合金回收重熔得到高質(zhì)量、高潔凈度、成分合格的鈦合金鑄錠具有指導意義。TC11鈦合金屑料作為一種再生資源，對他的綜合利用比開發(fā)原生礦要節(jié)約大量能源。同時，大大降低了生產(chǎn)成本。

以上所述，僅為本發(fā)明優(yōu)選的實施例，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明的保護范圍。