【技术实现步骤摘要】
制备钛棒的方法、钛棒、钛合金及钛合金器件
本专利技术涉及金属的提纯及熔炼
，尤其涉及一种制备钛棒的方法、钛棒、钛合金及钛合金器件。
技术介绍
金属钛及其合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀、生物相容性强等特点，广泛应用于航天、航空、航海、兵器、石油、化工、冶金、医学等行业，金属钛已经成为国民经济中不可或缺的战略资源。我国钛的储量占世界第一，但是生产能力严重不足，尤其是纯度较高的纯钛。在高端结构材料中，钛合金中的氧含量会严重影响钛合金的性能，对纯度较高钛合金的需求巨大。传统的金属钛的提炼方法为Kroll法，主要通过镁或者钠来从氯化钛熔体中还原钛，该方法能耗高，污染重，目前该方法需要向大型化、自动化、更加节能的方向发展。目前新的提炼方法有20多种，例如TiO2的直接还原法（FFC）、钙热还原电解法（OS）、金属氢化物还原法（MHR）、Armstrang法（ITP）。TiO2的直接还原法（FFC）由于TiO2不导电，在电解初期需要很大的电流使得氧原子离子化，在钛还原过程中如何使得其他杂质原子不被还原是一个难题，另外还存在...
【技术保护点】
1.一种制备钛棒的方法，其特征在于：所述方法使用制备钛棒的装置，包括如下步骤：/n首先给整体体系通入循环水，抽真空至10
【技术特征摘要】
1.一种制备钛棒的方法，其特征在于：所述方法使用制备钛棒的装置，包括如下步骤：
首先给整体体系通入循环水，抽真空至10-1Pa至10-3Pa，然后将高纯钛支撑杆（18）顶端置于第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）内的平衡界面位置处，高纯钛支撑杆（18）与下拉杆（19）相连，在电极熔炼水冷铜坩埚（4）内放置初始纯钛料，启动氩氢等离子炬（1），使其工作，待初始纯钛料熔炼平衡后，通过送料管（2）不断的将氧化钛或者金红石投入到电极熔炼水冷铜坩埚（4）中，此时的钛熔体表层部分的温度达到2400℃，高温下氧化钛或者金红石溶解在纯钛熔体中，氧及铁等杂质以原子形式进入钛熔体中，炉体内气氛中的氢原子在高温下溶解在钛熔池（5）中，溶解到钛熔体中的氢元素将熔体中的氧元素、氮元素和碳元素除去；随着熔炼的进行电极熔炼水冷铜坩埚（4）中的钛元素的不断增加，钛熔池（5）中的钛熔体溢出流入到第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）中，通过第一观察管（23）观察第一感应熔炼水冷铜坩埚（9），当溢入第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）中的钛熔体达到其内部空间的一半时，启动第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）周围的水冷铜坩埚感应线圈，在电磁感应的作用下，流入的熔体继续处于熔化状态，高纯钛支撑杆（18）上的钛熔体与其熔接在一起；
待第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）中的熔体驼峰与第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）的上沿平齐以后，下拉杆（19）不断的向下运动，随着下拉杆（19）的运动，从第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）的底部排出的钛熔体凝固成钛棒，根据下拉杆（19）运动距离，当高纯钛支撑杆（18）的原有上端面位置位于第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）的上端面时，停止下拉杆（19）的运动，同时停止送料管（2）中的投料，启动第二感应线圈（14）对钛棒进行感应加热直至其熔化并熔断，然后驱动下拉杆（19）运动，待下拉杆（19）上熔断钛棒的上表面与第二感应熔炼水冷铜坩埚（9）内的平衡界面相齐平后，停止下拉杆运动，启动第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）外侧的水冷铜坩埚感应线圈，然后向送料管（2）中投料同时启动第一夹持导向轮（12）使得第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）内的钛棒不断边凝固边进入第二感应线圈（14）区域内，并通过第二感应线圈（14）对其加热形成稳定的钛熔体液滴（29），钛熔体液滴（29）滴落入第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）内；
通过第二观察管（21）观察钛棒的熔化情况以及第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）内的情况，待第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）中的熔体驼峰与第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）的上沿平齐以后，下拉杆（19）不断的向下运动，从第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）的底部排出的钛熔体凝固成钛棒，根据下拉杆（19）运动距离，当高纯钛支撑杆（18）的原有上端面位置位于第三感应熔炼水冷铜坩埚（11）的上端面时，停止下拉杆（19）的运动，同时停止送料管（2）中的投料并停止第二感应线圈（14）的感应加热以及第一夹持导向轮（12）的驱动；启动第四感应线圈（15）对钛棒进行感应加热直至其熔化并熔断，然后驱动下拉杆（19）运动，待下拉杆（19）上熔断钛棒的上表面与第三感应熔炼水冷铜坩埚（11）内的平衡界面相齐平后，停止下拉杆运动，启动第三感应熔炼水冷铜坩埚（11）外侧的水冷铜坩埚感应线圈；然后向送料管（2）中投料同时启动第一夹持导向轮（12）使得第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）内的钛棒不断边凝固边进入第二感应线圈（14）区域内，并同时启动第二夹持导向轮（13）使得第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）内的钛棒不断边凝固边进入第四感应线圈（15）区域内，通过第二感应线圈（14）对第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）排出的钛棒进行加热形成稳定的钛熔体液滴（29），钛熔体液滴（29）滴落入第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）内，同时通过第四感应线圈（15）对第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）排出的钛棒进行加热形成稳定的钛熔体液滴（29），钛熔体液滴（29）滴落入第三感应熔炼水冷铜坩埚（11）内；
通过第三观察管（22）观察钛棒的熔化情况以及第三感应熔炼水冷铜坩埚（11）内的情况，待第三感应熔炼水冷铜坩埚（11）中的熔体驼峰与第三感应熔炼水冷铜坩埚（11）的上沿平齐以后，下拉杆（19）开始向下运动，伴随着下拉杆（19）的向下运动，第三感应熔炼水冷铜坩埚（11）内的钛熔体将被以钛棒的形式拉出，实现了从氢去除氧等非金属杂质，到第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）、第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）及第三感应熔炼水冷铜坩埚（11）中的分级凝固排杂过程，当第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）和第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）内部熔池的杂质过多时，将其倾倒至第一积渣池（16）和第二积渣池（17）中，然后重复上述整个过程，最后获得的钛棒经过高温真空除氢，实现钛棒的制备。
2.如权利要求1所述的制备钛棒的方法，其特征在于所述方法还包括如下步骤：
随着第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）和第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）内的钛棒定向凝固，第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）和第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）内部熔池的杂质越来越多，通过停止送料管（2）的投料、下拉杆（19）、第一夹持导向轮（12）、第二夹持导向轮（13）的运动，停止第二感应线圈（14）、第四感应线圈（15）的加热，待钛熔池（5）、第二感应线圈（14）、第四感应线圈（15）区域内无熔滴滴下后，通过旋转驱动电机（31），将第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）和第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）内含杂质较多的熔体倾倒至第一积渣池（16）和第二积渣池（17）中；而倾倒的时机，主要根据某一杂质含量的氧化钛或者金红石的情况进行选择，选择的方案为：在高纯钛支撑杆（18）运动运至第三感应熔炼水冷铜坩埚（11）中的平衡界面位置时，运动距离为L，进行熔体倾倒；或者在高纯钛支撑杆（18）运动2L，3L，.....或者nL（n为整数）时，进行熔体倾倒；
熔体倾倒完毕后，通过水冷铜坩埚支撑杆（35）将第一感应熔炼水冷铜坩埚（9）以及第二感应熔炼水冷铜坩埚（10）旋转竖起；启动送料管（2）的投料，同时启动第二感应线圈（14）和第四感应线圈（1...
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