一种高品质难熔金属铸锭的制备方法技术

本发明专利技术属于有色金属熔炼技术领域，涉及高品质难熔金属铸锭的制备方法，包括：先采用电子束冷床炉熔炼法制备难熔金属或难熔金属合金的一次锭；再将一次锭进行真空自耗电弧熔炼得到二次锭；然后在真空自耗电弧炉内对机加后的多个二次锭进行焊接，形成成品熔炼用电极；最后将成品熔炼用电极在真空自耗电弧炉内进行成品熔炼，获得高品质难熔金属铸锭

【技术实现步骤摘要】
一种高品质难熔金属铸锭的制备方法


[0001]本专利技术属于有色金属熔炼
，涉及一种高品质难熔金属铸锭的制备方法
。

技术介绍

[0002]难熔金属一般指熔点高于
1650℃
并具有一定储存量的金属，包括钨
、
钽
、
钼
、
铌
、
铪
、
铬
、
钒
、
锆和钛，具有良好的高温强度和耐腐蚀性等优点，在冶金工业
、
石油化工
、
电子光源及机械制造等领域有广泛的应用前景
。
[0003]目前，随着难熔金属应用范围的不断扩大，其生产制备技术也多种多样，主要包括粉末冶金工艺
(PM)、
电子束冷床炉熔炼法
(EBM)、
真空自耗电弧炉熔炼法
(VAR)、
等离子束冷床炉熔炼法
(PAM)、
电渣熔炼法
(ESR)
等
。
其中，真空自耗电弧炉熔炼法存在高密度夹杂不易去除的风险；而采用电子束冷床炉熔炼法制备的金属铸锭具有高的纯洁度与良好的铸态组织，从而具有高的机械性能，特别是高的韧塑性及各向同性，且熔炼过程中对合金中的高低密度夹杂有显著的去除效果，提高了熔炼过程中残料的利用率，但电子束熔炼的铸锭表面易产生一些表面冶金缺陷，如表面不光滑
、
冷隔及横向裂纹等
。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高品质难熔金属铸锭的制备方法，有效解决了现有电子束冷床炉熔炼法生产的铸锭表面不光滑
、
冷隔及横向裂纹等冶金缺陷，以及真空自耗电弧炉熔炼中高密度夹杂不易去除的风险等问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]这种高品质难熔金属铸锭的制备方法，包括：先采用电子束冷床炉熔炼法制备难熔金属或难熔金属合金的一次锭；再将所述一次锭进行真空自耗电弧熔炼得到二次锭；然后在真空自耗电弧炉内对机加处理后的多个所述二次锭进行焊接，形成成品熔炼用电极；最后将所述成品熔炼用电极在真空自耗电弧炉内进行熔炼，获得高品质难熔金属铸锭
。
[0008]进一步，所述二次锭的头
、
尾端设置有方便焊接的凹凸连接部
。
[0009]进一步，所述制备方法具体包括以下步骤：
[0010]步骤
1、
根据电子束冷床炉和真空自耗电弧炉的熔炼能力和投料量确定不同熔炼方法所需要的坩埚规格；
[0011]步骤
2、
根据成品铸锭的化学成分确定投料铸锭的成分配比；
[0012]步骤
3、
根据步骤2确定的成分配比值计算所需原料重量，原料出库后经称重
、
测量尺寸后采用电子束冷床炉进行一次熔炼获得一次锭；
[0013]步骤
4、
对所述一次锭进行表面清理，并在其头
、
尾设置倒角，采用真空自耗电弧炉进行二次熔炼获得二次锭；
[0014]步骤
5、
将步骤4中所述二次锭头
、
尾端面车平后，再机加处理形成方便焊接的凹凸连接部；
[0015]步骤
6、
采用真空自耗电弧炉将机加处理后的多个二次锭进行焊接，然后焊接检查
、
清理焊瘤继续抽空，形成成品熔炼用电极；
[0016]步骤
7、
采用真空自耗电弧炉对所述成品熔炼用电极进行熔炼；
[0017]步骤
8、
熔炼完成后冷却出炉，获得高品质难熔金属铸锭
。
[0018]进一步，所述步骤4中二次熔炼的相关工艺参数为：熔炼电流为5～
12KA
，熔炼电压为
28
～
35V
，稳弧电流为
(5
～
12)A/(30
～
60)s
，熔前真空度
≤0.5Pa
，漏气率
≤0.3Pa/min。
[0019]进一步，所述步骤4中倒角为
10mm
×
45
°
。
[0020]进一步，所述步骤6中焊接参数为：真空度
≤1.0Pa
，漏气率
≤1Pa/min
，焊接电流2～
12KA
，焊接电压
20
～
40V。
[0021]进一步，所述步骤7中熔炼参数为：熔炼电流8～
13KA
，熔炼电压
28
～
35V
，稳弧电流为
(8
～
12)A/(30
～
60)s
，熔前真空度
≤0.5Pa
，漏气率
≤0.3Pa/min。
[0022]进一步，所述步骤8具体为：
[0023]步骤
8.1、
熔炼完成后得三次锭，在真空条件下冷却至
400℃
以下出炉；
[0024]步骤
8.2、
将步骤
8.1
中的三次锭扒皮
、
探伤后切除冒口，获得高品质成品铸锭
。
[0025]进一步，所述难熔金属铸锭纵向主元素的成分偏差
≤0.3
％
。
[0026]进一步，采用真空自耗电弧炉熔炼时，坩埚底部均放置有底垫，且所述底垫的厚度
≥30mm。
[0027]与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案包括以下有益效果：
[0028]1)
本专利技术对现有单一的难熔金属的熔炼方法进行了优化，一次锭采用电子束冷床炉熔炼，二次
/
三次锭采用真空自耗熔炼炉熔炼，成品熔炼用电极的二次锭之间采用凹凸接触的形式进行炉内焊接，一方面增大了电极间的接触面积，提高了焊接强度，另一方面熔融的难熔金属液不会外溢，形成的焊瘤或焊屑减少，降低难熔金属及合金中的高密度夹杂风险，提高了合金的成分均匀性
。
[0029]2)
本专利技术将电子束冷床炉熔炼法
(EBM)+
真空自耗电弧熔炼法
(VAR)
两种工艺方法相结合，为生产高品质的转子叶片级难熔金属棒材提供标准工业级的生产方法，确保了铸锭产品质量的稳定性和外观质量
。
[0030]3)
本专利技术能够实现难熔合金铸锭洁净化
、
均匀化的目的，且铸锭纵向主元素成分偏差控制在
0.3
％以内，操作工艺简单，成本低，有利于实现难熔金属铸锭的规模化制备
。
附图说明
[0031]此处的附图被并入说明书中并构成本说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高品质难熔金属铸锭的制备方法，其特征在于，包括：先采用电子束冷床炉熔炼法制备难熔金属或难熔金属合金的一次锭；再将所述一次锭进行真空自耗电弧熔炼得到二次锭；然后在真空自耗电弧炉内对机加处理后的多个所述二次锭进行焊接，形成成品熔炼用电极；最后将所述成品熔炼用电极在真空自耗电弧炉内进行成品熔炼，获得高品质难熔金属铸锭
。2.
根据权利要求1所述的高品质难熔金属铸锭的制备方法，其特征在于，所述二次锭的头
、
尾端设置有方便焊接的凹凸连接部
。3.
根据权利要求1所述的高品质难熔金属铸锭的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：步骤
1、
根据电子束冷床炉和真空自耗电弧炉的熔炼能力和投料量确定不同熔炼方法所需要的坩埚规格；步骤
2、
根据成品铸锭的化学成分确定投料铸锭的成分配比；步骤
3、
根据步骤2确定的成分配比值计算所需原料重量，原料出库后经称重
、
测量尺寸后采用电子束冷床炉进行一次熔炼获得一次锭；步骤
4、
对所述一次锭进行表面清理，并在其头
、
尾设置倒角，采用真空自耗电弧炉进行二次熔炼获得二次锭；步骤
5、
将步骤4中所述二次锭头
、
尾端面车平后，再机加处理形成方便焊接的凹凸连接部；步骤
6、
采用真空自耗电弧炉将机加处理后的多个二次锭进行焊接，然后焊接检查
、
清理焊瘤继续抽空，形成成品熔炼用电极；步骤
7、
采用真空自耗电弧炉对所述成品熔炼用电极进行成品熔炼；步骤
8、
熔炼完成后冷却出炉，获得高品质难熔金属铸锭
。4.
根据权利要求3所述的高品质难熔金属铸锭的制备方法，其特征在于，所述步骤4中二次熔炼的相关工艺参数为：熔炼电流为5～
12KA
，熔炼电压为
28
～
35V
，稳弧电流为
(5

【专利技术属性】
技术研发人员：薛祥义，侯林涛，刘娣，张利军，白钰，
申请(专利权)人：西安超晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：