一种采用TA2废料制备TC4铸锭的方法技术

本发明专利技术提供了一种采用TA2废料制备TC4铸锭的方法，通过步骤S1将TA2预制块和合金预制块依次层叠放置在进料箱中送入电子束冷床炉中进行熔炼，制备出成分均匀分布的预制铸锭；同时，采用电子束冷床炉能够将熔炼物料中的高低密度夹杂很好的去除；虽然，在步骤S1熔炼中会产生铝元素被烧损的问题区域，但是本发明专利技术通过步骤S2计算出问题区域中铝元素被烧损的质量M，并结合步骤S3补铝操作，获得补铝后的TC4铸锭，解决铝元素被烧损的问题。解决铝元素被烧损的问题。解决铝元素被烧损的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种采用TA2废料制备TC4铸锭的方法


[0001]本专利技术涉及钛材制备
，具体涉及一种采用TA2废料制备TC4铸锭的方法。

技术介绍

[0002]钛行业日常生产过程中会产生大量TA2块状废料，如板丝、热轧板头和废板等。由于TA2产品在延展性方面具有优良的性能。若将TA2废料熔炼在TA2铸锭中，则容易导致TA2铸锭氧含量偏高或出现夹杂情况，降低产品性能，使得产品售价降低。因此，如何将TA2废料有效回收利用，就显得尤为重要。
[0003]目前，国内钛合金中TC4合金所占比重较大，约占钛合金总量的50％。TC4加工件约占钛合金总加工件的95％，用途较广泛。在现有技术中常采用熔炼方法熔炼TC4废料制备TC4铸锭。然而，TC4废料来源限制较大，且在熔炼方法中采用电子束冷床炉熔炼法或者真空自耗电弧炉熔炼法，但是两种熔炼方法均存在缺陷。
[0004]其中，电子束冷床炉熔炼法仅去除了高低密度夹杂，成分均匀性较差；同时，使用电子束冷床炉熔炼法主要用于熔炼高熔点易氧化的纯金属，很少用来熔炼合金，主要原因是熔炼海绵钛及合金元素原料时，低熔点合金元素(如铝元素)易挥发，元素逸失规律难以获得，成分均匀性难以控制；另外，在熔炼过程中存在的铝元素烧损无法消除，迫使铸锭中的元素烧损部分必须切除，影响后续成材率。
[0005]相比较于电子束冷床炉熔炼法，采用真空自耗电弧炉熔炼法去除高低密度夹杂能力仍显不足，而且需要多次熔炼才能获得产品，增加了生产能耗和生产成本。
[0006]综上所述，为了解决TA2废料难以被回收利用的问题，以及在现有技术中制备TC4铸锭存在的问题，能否考虑在TA2废料中加入合金包，并组合采用电子束冷床炉熔炼法和真空自耗电弧炉熔炼法制备TC4铸锭，具有重要的意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于提供一种采用TA2废料制备TC4铸锭的方法，具体技术方案如下：
[0008]一种采用TA2废料制备TC4铸锭的方法，包括以下步骤：
[0009]步骤S1、将TA2预制块和合金预制块依次层叠放置在电子束冷床炉的进料箱中，并通过进料箱送入电子束冷床炉中进行熔炼，制备出预制铸锭；
[0010]其中，TA2预制块是将TA2废料锯切、酸洗后，挤压获得；合金预制块是将海绵钛、铝豆、铝钒合金、铁钉以及钛白粉混匀后，挤压获得；
[0011]步骤S2、采用光谱仪测定所述预制铸锭中的铝元素含量，获得铝元素被烧损的问题区域；采用表达式(1)计算出问题区域中铝元素被烧损的质量M；
[0012]其中，表达式(1)为M＝(Q
‑
P)
·
πR2L
·
2.7g/cm3；
[0013]在表达式(1)中，Q表示GB/T 3620.1
‑
2016标准中TC4规定的Al元素含量，P表示问题区域中铝元素的实际含量，R表示所述预制铸锭的半径，L表示问题区域的长度；
[0014]步骤S3、补铝操作
[0015]首先，选取质量为M，且长度至少为L，厚度为3
‑
5mm的纯铝片，将纯铝片分成多段后，均匀焊接在所述预制铸锭中问题区域对应的外圆周上；其次，采用真空自耗电弧炉对焊铝后的预制铸锭进行熔炼，获得补铝后的TC4铸锭。
[0016]可选的，在步骤S1中，所述电子束冷床炉采用的熔炼参数为启枪真空度＜0.02Pa；熔炼真空度＜0.01Pa；熔炼区电子枪电流3
‑
10A，电压30KV；结晶区电子枪电流3
‑
9A,电压30KV；漏气率＜3.5Pa/min；拉锭速度2
‑
8mm/min。
[0017]可选的，在步骤S1中，在每块所述TA2预制块中含有TA2废料的质量为1000
‑
1500kg，在每块所述合金预制块中含有海绵钛的质量为100
‑
500kg、铝豆的质量为50
‑
100kg、铝钒合金的质量为100
‑
120kg、铁钉的质量为1
‑
5kg以及钛白粉的质量为1
‑
5kg。
[0018]可选的，在步骤S1中，每块所述TA2预制块的尺寸为长度500
‑
1000mm，宽度100
‑
500mm，高度50
‑
150mm。
[0019]可选的，在步骤S1中，每块所述合金预制块的尺寸为长度550
‑
650mm，宽度300
‑
400mm，高度50
‑
150mm。
[0020]可选的，在步骤S2中，所述Q取值为5.5％
‑
6.75％；所述P取值为3％
‑
6％。
[0021]可选的，在步骤S3中还包括打磨处理，用于对所述纯铝片与所述预制铸锭的焊接位置出现的过度氧化的焊点进行打磨处理。
[0022]可选的，在步骤S3中，所述真空自耗电弧炉采用的熔炼参数为熔炼真空度＜3Pa；熔炼电流10
‑
20KA，电压20
‑
32V；漏气率＜1Pa/min；稳弧电流4.8A。
[0023]可选的，在步骤S1和步骤S3，在所述电子束冷床炉和所述真空自耗电弧炉进行熔炼作业时均采用坩埚接收熔炼后的物料。
[0024]可选的，在步骤S3中，所述真空自耗电弧炉在熔炼过程中保持纯铝片与坩埚的间隙不小于60mm。
[0025]应用本专利技术的技术方案，至少具有以下有益效果：
[0026]本专利技术中所述采用TA2废料制备TC4铸锭的方法，通过步骤S1将TA2预制块和合金预制块依次层叠放置在进料箱中送入电子束冷床炉中进行熔炼，制备出成分均匀分布的预制铸锭；同时，采用电子束冷床炉能够将熔炼物料中的高低密度夹杂很好的去除；虽然，在步骤S1熔炼中会产生铝元素被烧损的问题区域，但是本专利技术通过步骤S2计算出问题区域中铝元素被烧损的质量M，并结合步骤S3补铝操作，获得补铝后的TC4铸锭，解决铝元素被烧损的问题。具体的，在步骤S3中，将纯铝片分成多段后，均匀焊接在所述预制铸锭中问题区域对应的外圆周上，这一方面避免纯铝片在熔炼过程中脱焊造成与坩埚接触导致坩埚损坏，另一方面也便于纯铝片熔炼后的铝元素均匀分散在预制铸锭熔炼后的物料中，提高TC4铸锭中的铝元素分布均匀性，达到更好的补铝效果；同时，采用真空自耗电弧炉对焊铝后的预制铸锭进行熔炼，可以将熔池金属液搅拌以增加TC4铸锭成分的均匀性。因此，本专利技术结合步骤S1
‑
S3，不仅能够实现TA2废料有效回收利用，还能够在铝元素烧损时补充相应铝元素，并使得TC4铸锭成分更加均匀，提升产品价值。
[0027]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0028]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用TA2废料制备TC4铸锭的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、将TA2预制块和合金预制块依次层叠放置在电子束冷床炉的进料箱中，并通过进料箱送入电子束冷床炉中进行熔炼，制备出预制铸锭；其中，TA2预制块是将TA2废料锯切、酸洗后，挤压获得；合金预制块是将海绵钛、铝豆、铝钒合金、铁钉以及钛白粉混匀后，挤压获得；步骤S2、采用光谱仪测定所述预制铸锭中的铝元素含量，获得铝元素被烧损的问题区域；采用表达式(1)计算出问题区域中铝元素被烧损的质量M；其中，表达式(1)为M＝(Q
‑
P)
·
πR2L
·
2.7g/cm3；在表达式(1)中，Q表示GB/T3620.1
‑
2016标准中TC4规定的Al元素含量，P表示问题区域中铝元素的实际含量，R表示所述预制铸锭的半径，L表示问题区域的长度；步骤S3、补铝操作首先，选取质量为M，且长度至少为L，厚度为3
‑
5mm的纯铝片，将纯铝片分成多段后，均匀焊接在所述预制铸锭中问题区域对应的外圆周上；其次，采用真空自耗电弧炉对焊铝后的预制铸锭进行熔炼，获得补铝后的TC4铸锭。2.根据权利要求1所述的采用TA2废料制备TC4铸锭的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述电子束冷床炉采用的熔炼参数为启枪真空度＜0.02Pa；熔炼真空度＜0.01Pa；熔炼区电子枪电流3
‑
10A，电压30KV；结晶区电子枪电流3
‑
9A,电压30KV；漏气率＜3.5Pa/min；拉锭速度2
‑
8mm/min。3.根据权利要求1所述的采用TA2废料制备TC4铸锭的方法，其特征在于，在步骤S1中，在所述TA2预制块中含有TA2废料的质量为1000
‑
1500kg，在所述合金预制块中含有海绵钛的质量为100
‑
500kg、铝豆的质量为50
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄东亚，王言录，孔玢，刘正乔，余世伦，涂爱东，蒋孟玲，
申请(专利权)人：湖南湘投金天钛金属股份有限公司，
类型：发明
国别省市：