一种利用热阴极电子束冷床炉熔炼TA2铸锭的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用热阴极电子束冷床炉熔炼TA2铸锭的方法，该方法包括以下步骤：将散状海绵钛和二氧化钛粉按照比例混合均匀后，加入到热阴极电子束冷床炉中进行熔铸，即得TA2铸锭；热阴极电子束冷床炉的熔炼工艺包括启枪阶段、铸锭制底阶段和稳定熔炼阶段；热阴极电子束冷床炉包括依次毗邻的熔炼区、精炼区和结晶区，稳定熔炼阶段中的熔炼区的功率控制在1200～1800Kw，精炼区的功率控制在600～800Kw，结晶区的功率控制在600～1000Kw。本发明专利技术的有益效果为：应用本熔炼方法生产TA2铸锭与传统生产方法相比，显著缩减了熔炼工序，整个熔炼过程简单，操作简便，极大提升生产效率，生产的TA2铸锭产品有效满足市场需求，提高企业的经济效益，提升企业的市场竞争优势。

A METHOD OF MELTING TA2 INGOT USING HEAT CATHODE ELECTRON BEAM COLD BED FURNACE

The invention provides a method for melting TA2 ingots in a hot cathode electron beam cold bed furnace. The method comprises the following steps: mixing disperse sponge titanium and titanium dioxide powder in proportion evenly, adding them to the hot cathode electron beam cold bed furnace for melting and casting, thus obtaining TA2 ingots; the melting process of the hot cathode electron beam cold bed furnace includes the start-up stage, ingot bottom stage and stable melting. Stage: The hot cathode electron beam cold bed furnace consists of the melting zone, refining zone and crystallization zone adjacent to each other in turn. The power of the smelting zone in the stable melting stage is controlled at 1200-1800 Kw, the power of the refining zone is controlled at 600-800Kw, and the power of the crystallization zone is controlled at 600-1000Kw. The beneficial effects of the present invention are as follows: compared with the traditional production method, the smelting process is significantly reduced, the whole smelting process is simple, the operation is simple, and the production efficiency is greatly improved. The TA2 ingot products produced by the present smelting method can effectively meet the market demand, improve the economic benefits of enterprises and enhance the market competition advantages of enterprises.

【技术实现步骤摘要】
一种利用热阴极电子束冷床炉熔炼TA2铸锭的方法
本专利技术涉及钛基合金
，特别涉及一种利用热阴极电子束冷床炉熔炼TA2铸锭的方法。
技术介绍
钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域，特别是在多个领域的发动机系统中具有很高的使用频率。钛合金作为航空航天工业中的重要材料，伴随着各国在航空航天领域的高速发展，其用量也呈现快速增长的特点。为了生产优质、高洁净的航空发动机转动件用钛合金，在20世纪80年代末，国际上引入了冷床熔炼技术，由于它优异的低密度夹杂(简称LDI)和高密度夹杂(简称HDI)去除效果，在航空航天关键部件用钛合金铸锭的生产上具有独特的优势。电子束冷床炉熔炼技术(简称EB)除能比较好的消除高密度和低密度夹杂外，还能大量回收残料，降低生产成本，可生产扁锭、空锭，减少板材与管材生产时的后续加工，对某些用途的铸锭可以一次熔炼成型。然而，国内EB熔炼技术尚处于起步阶段，在钛及钛合金成型方面尚未形成大规模的应用。TA2钛合金是一种工业钛，单一α相。该合金中含有微量的Fe、C、N、H以及O，其耐蚀性能和综合力学性能适中，在化工、医疗、航空等领域已经得到了广泛应用。当前，国内已有的制备TA2铸件的技术是利用真空自耗炉(VAR)熔炼或选用块状料(海绵钛加入氧元素混合后压块)利用电子束冷床炉(EB)进行熔炼。其中，利用真空自耗炉(VAR)制备TA2铸件又包括两种熔炼方法。(1)真空自耗电极电弧炉熔炼。以钛或钛合金制成的自耗电极为阴极，以水冷铜坩埚为阳极。熔化了的电极以液滴形式进入坩埚形成熔池。熔池表面被电弧加热，始终呈液态，底部和坩埚接触的四周受到强制冷却，产生自上而下的结晶。熔池内的金属液凝固后成为钛锭。(2)真空自耗电极凝壳炉熔炼。是一种将熔炼与离心浇注联成一体的铸造异形件的炉型。其最大的特点是在水冷铜坩埚与金属熔体之间存在一层钛合金固体薄壳，即所谓的凝壳，以此作为坩埚的内衬，用于形成熔池储存溶液，避免坩埚对钛合金液的污染。浇注后，留在坩埚内的一层凝壳，可作为坩埚内衬继续使用。另外，选用块状料利用电子束冷床炉(EB)进行熔炼的方法，需先将海绵钛加入氧元素混合后，再经过一系列繁琐工序用专用设备压成块状并干燥，然后将块状的混料放入电子束冷床炉进行熔炼。采用真空自耗炉(VAR)熔炼或选用块状料(海绵钛加入氧元素混合后压块)利用电子束冷床炉(EB)进行熔炼，对应的熔炼工艺均存在如下问题：熔炼工艺繁琐、过程复杂、操作不灵活，整个熔炼过程耗时较长，费时费力，使得偏低的TA2铸件生产效率与国内市场的较大需求以及该产品的较高利润之间的矛盾愈发突出。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种利用热阴极电子束冷床炉熔炼TA2铸锭的方法。本专利技术具体技术方案如下：一种利用热阴极电子束冷床炉熔炼TA2铸锭的方法，该方法包括以下步骤：将散状海绵钛和二氧化钛粉按照比例混合均匀后，加入到热阴极电子束冷床炉中进行熔铸，即得TA2铸锭；所述热阴极电子束冷床炉的熔炼工艺包括启枪阶段、铸锭制底阶段和稳定熔炼阶段；所述热阴极电子束冷床炉包括依次毗邻的熔炼区、精炼区和结晶区，所述稳定熔炼阶段中的熔炼区的功率控制在1200～1800Kw，精炼区的功率控制在600～800Kw，结晶区的功率控制在600～1000Kw。进一步的，所述散状海绵钛选用0级或1级中的任意一种。进一步的，所述散状海绵钛与二氧化钛粉混合质量比为a，a介于320:1～440:1，优选的，a介于371：1～390:1。进一步的，所述散状海绵钛和二氧化钛粉的混料时间为t，t介于25S～40S，优选的，t为35S。进一步的，将混好的所述散状海绵钛和二氧化钛粉的混合物料依次装入对应不同编号的海绵钛桶内，并按照装入的先后顺序依次上料熔炼。进一步的，所述混合物料的进料速度V1为25～40kg/min，优选的，V1为30kg/min；所述热阴极电子束冷床炉熔炼工艺的拉锭速度V2为6～13mm/min，优选的，拉锭速度V2为9mm/min。优选的，所述稳定熔炼阶段中的熔炼区的功率控制在1400～1500Kw，精炼区的功率控制在650～750Kw，结晶区的功率控制在750～850Kw。进一步的，所述熔炼区设置第一电子枪和第二电子枪，所述精炼区设置第四电子枪、所述结晶区设置第六电子枪,第三电子枪为熔炼区和结晶区共用，第五电子枪为精炼区和结晶区共用；所述稳定熔炼阶段中的第一电子枪的功率控制在500～750Kw，第二电子枪的功率控制在500～750Kw，第三电子枪的功率控制在350～550Kw，第四电子枪的功率控制在350～550Kw，第五电子枪的功率控制在240～400Kw，第六电子枪的功率控制在360～600Kw，所述电子束冷床炉内真空度的值小于10.0×10-3hpa；优选地，所述稳定熔炼阶段中的第一电子枪的功率控制在600～650Kw，第二电子枪的功率控制在600～650Kw，第三电子枪的功率控制在390～430Kw，第四电子枪的功率控制在410～470Kw，第五电子枪的功率控制在300～350Kw，第六电子枪的功率控制在450～500Kw，所述电子束冷床炉内真空度的值小于8.0×10-3hpa。进一步的，所述稳定熔炼阶段中的第一电子枪、第二电子枪、第四电子枪、第五电子枪和第六电子枪的扫描周期均为1.26～1.46s，第三电子枪的扫描周期为1.33～1.53s；优选的，所述稳定熔炼阶段中的第一电子枪、第二电子枪、第四电子枪、第五电子枪和第六电子枪的扫描周期均为1.36s，第三电子枪的扫描周期为1.43s。进一步的，当原料熔炼完后，所述热阴极电子束冷床炉的熔炼工艺还包括补缩工艺；所述补缩工艺包括将所述第六电子枪的功率控制在400Kw，且功率每隔5min降低一次，每次降低20Kw；所述第六电子枪的X轴、Y轴在第六电子枪每次功率降低后同步定量微调收缩图形直至结束。本专利技术的有益效果如下：1)应用本熔炼方法生产TA2铸锭与传统生产方法相比，显著缩减了熔炼工序，整个熔炼过程简单，操作简便，极大提升生产效率，生产的TA2铸锭产品有效满足市场需求，提高企业的经济效益，提升企业的市场竞争优势。2)所生产的TA2铸锭内部化学成分氧含量需符合目标要求，氧含量稳定均匀，且沿铸锭长度方向上的氧含量浮动范围在0.04％以下。散状海绵钛与二氧化钛粉混合质量比为a，a介于320:1～440:1；优选的，a介于371：1～390:1。3)备料工作完成后进入搅拌阶段，需将散状海绵钛和二氧化钛粉放入混料装置中混合均匀后再装入对应不同编号的海绵钛桶内，并按照装入的先后顺序依次等待上料熔炼。其中，散状海绵钛和二氧化钛粉的混料时间为t，t介于25S～40S，优选的，t为35S。若混料时间t小于25S，则散状海绵钛和二氧化钛粉混合不均匀；若混料时间t大于40S，则散状海绵钛和二氧化钛粉的混合物料在搅拌过程中，因离心力的作用产生分层，无法均匀混合。同时，要求混料装置的搅拌速度不能过快，在对应的混料时间内的搅拌圈数n为7-7.5圈，优选搅拌7.5圈，以充分保证混合物料的搅拌均匀。若搅拌速度过快，由于混料中各成分的质量不同，在离心力的作用下极易导致分层，破坏混料的均匀性。4)本技术方案之所以选择热阴极电子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用热阴极电子束冷床炉熔炼TA2铸锭的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：将散状海绵钛和二氧化钛粉按照比例混合均匀后，加入到热阴极电子束冷床炉中进行熔铸，即得TA2铸锭；所述热阴极电子束冷床炉的熔炼工艺包括启枪阶段、铸锭制底阶段和稳定熔炼阶段；所述热阴极电子束冷床炉包括依次毗邻的熔炼区、精炼区和结晶区，所述稳定熔炼阶段中的熔炼区的功率控制在1200～1800Kw，精炼区的功率控制在600～800Kw，结晶区的功率控制在600～1000Kw。

【技术特征摘要】
1.一种利用热阴极电子束冷床炉熔炼TA2铸锭的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：将散状海绵钛和二氧化钛粉按照比例混合均匀后，加入到热阴极电子束冷床炉中进行熔铸，即得TA2铸锭；所述热阴极电子束冷床炉的熔炼工艺包括启枪阶段、铸锭制底阶段和稳定熔炼阶段；所述热阴极电子束冷床炉包括依次毗邻的熔炼区、精炼区和结晶区，所述稳定熔炼阶段中的熔炼区的功率控制在1200～1800Kw，精炼区的功率控制在600～800Kw，结晶区的功率控制在600～1000Kw。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述散状海绵钛选用0级或1级中的任意一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述散状海绵钛与二氧化钛粉混合质量比为a，a介于320:1～440:1，优选的，a介于371：1～390:1。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述散状海绵钛和二氧化钛粉的混料时间为t，t介于25S～40S，优选的，t为35S。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将混好的所述散状海绵钛和二氧化钛粉的混合物料依次装入对应不同编号的海绵钛桶内，并按照装入的先后顺序依次上料熔炼。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述混合物料的进料速度V1为25～40kg/min，优选的，V1为30kg/min；所述热阴极电子束冷床炉熔炼工艺的拉锭速度V2为6～13mm/min，优选的，拉锭速度V2为9mm/min。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，优选的，所述稳定熔炼阶段中的熔炼区的功率控制在1400～1500Kw，精炼区的功率控制在650～750Kw，结晶区的功率控制在750～850Kw。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔炼区设...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈生，孙少云，马小艳，王红钰，张银洪，王全权，李育贤，
申请(专利权)人：青海聚能钛业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：青海,63