【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钛合金熔炼领域，涉及一种基于分层区域布料的钛合金铸锭重熔方法。
技术介绍
1、目前国内工业生产应用最广泛的钛合金铸锭重熔工艺主要为真空自耗电弧炉熔炼（简称var熔炼）和电子束冷床炉熔炼（简称ebchr熔炼），对于航空航天航海等高端领域用优质钛合金，两种熔炼方式存在以下局限：
2、1）var炉：钛合金自耗电极熔炼与铸锭结晶在同一个坩埚内完成，铸锭冶金质量受自耗电极、制备原料的纯净度、均匀性及过程防护影响显著，同时电弧精炼能力有限，无法完全溶解夹杂异物，铸锭存在较高夹杂风险。故var熔炼方式重熔优质铸锭仅能使用海绵钛及中间合金新料，无法实现钛合金返回炉料优质重熔，返回炉料重熔铸锭多用于一般低端领域；
3、2）ebchr炉：熔炼真空度高，电子束精炼能力突出，利用冷床使熔炼、精炼与结晶分开，可有效去除高低密度夹杂，提纯效果优良，但对于钛合金中铝等高饱和蒸汽压合金元素准确控制难度大，铸锭化学成分均匀性一般。故ebchr熔炼方式可优质重熔返回炉料，重熔铸锭无夹杂缺陷，但铸锭铝等部分元素含量波动大，无法满足高端领域应用要求。
4、同时，国外开发了一种新型真空熔炼设备，具备高效重熔返回炉料功能，但仍存在以下问题：
5、1）水冷铜坩埚横截面为长方形，钛合金自耗电极横截面无法覆盖整个坩埚内原料，坩埚比过小，熔炼过程实为区域熔炼，坩埚内一半区域依靠熔液传递热量熔化，存在原料未完全熔融风险，同时原料布料方式不合理，浇道一侧原料熔炼结束时，可能存在的杂存无法完全溶解及沉积吸附，此时水冷铜坩埚内
6、2）凝壳中已吸附夹杂颗粒，作为钛合金自耗电极重复使用，仍存在夹杂带入铸锭风险。
7、因此，如何实现钛合金返回炉料优质重熔，成为钛行业发展亟需突破的领域。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种基于分层区域布料的钛合金铸锭重熔方法。本专利技术通过分层布料，实现原料在水冷铜坩埚内自上而下以夹杂风险程度从低到高分布，使中、高风险原料中可能存在的夹杂异物更容易被坩埚底部凝壳吸附，有利于去除原料带入夹杂。通过区域布料，实现水冷铜坩埚内原料熔炼与精炼提纯分离，熔炼远离浇道，钛液溢流至浇道一侧有足够时间比重分离与溶解分离，使中、高风险原料中可能存在的夹杂异物进一步溶解及吸附，保证浇铸前钛液纯净度。
2、为实现以上技术目的，本专利技术实施例采用的技术方案是：
3、一种基于分层区域布料的钛合金铸锭重熔方法，包括以下步骤：
4、（1）打开真空熔炼炉炉室，在水冷铜坩埚内指定区域进行布料；
5、（2）将钛合金自耗电极与辅助电极装配到电极杆卡头上，调节电极杆位置与所述水冷铜坩埚内原料对中；
6、（3）关闭炉室抽真空，测漏检验，合格后下降电极杆，启动电源，通过所述钛合金自耗电极与坩埚内原料引弧后进行自动熔炼；
7、（4）所述钛合金自耗电极熔炼结束后，3～10s内启动翻转机构，将钛液从所述水冷铜坩埚一侧浇入铸造室内模具中，剩余钛液在所述水冷铜坩埚中冷却成凝壳；
8、（5）钛液在所述模具中冷却结晶成铸锭；
9、（6）破除所述真空熔炼炉炉室内的真空，吊出所述模具并出炉铸锭，同时取出所述水冷铜坩埚中凝壳局部平整处理，仍铺设于所述水冷铜坩埚底部作为凝壳使用；
10、（7）重复步骤（1）～步骤（6）进行下一炉熔炼。
11、进一步地，所述指定区域是远离所述水冷铜坩埚内浇道的区域，在所述指定区域内铺设低风险原料、中风险原料和高风险原料中的一种或几种。
12、进一步地，所述高风险原料铺设在所述指定区域的底层，所述中风险原料铺设在所述指定区域的中层，所述低风险原料铺设在所述指定区域的上层。
13、进一步地，所述高风险原料为屑状返回炉料，所述中风险原料为块状返回炉料，所述低风险原料包括海绵钛及中间合金新料中的一种或几种。
14、进一步地，所述高风险原料包括铸锭及棒料扒皮屑、板坯刨面屑及管坯镗孔屑中的一种或多种；
15、所述中风险原料包括铸锭冒口、锻棒坯切头、模锻飞边及板坯切边切头中的一种或多种。
16、本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
17、（1）本专利技术通过分层布料：高风险原料铺设在水冷铜坩埚内指定区域的底层，中风险原料铺设在指定区域的中层，低风险原料铺设在指定区域的上层，能够实现原料在水冷铜坩埚内自上而下以夹杂风险程度从低到高分布，使中、高风险原料中可能存在的夹杂异物更容易被坩埚底部凝壳吸附，有利于去除原料带入夹杂。
18、（2）本专利技术通过区域布料：仅在远离水冷铜坩埚内浇道的指定区域布料，能够实现水冷铜坩埚内原料熔炼与精炼提纯分离，熔炼远离浇道，钛液溢流至浇道一侧有足够时间比重分离与溶解分离，使中、高风险原料中可能存在的夹杂异物进一步溶解及吸附，保证浇铸前钛液纯净度。
19、（3）凝壳不作为钛合金自耗电极重复使用，每炉熔炼前仅铺设于水冷铜坩埚内最底层作为凝壳本身使用，避免凝壳中夹杂二次带入铸锭中。
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1.一种基于分层区域布料的钛合金铸锭重熔方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于分层区域布料的钛合金铸锭重熔方法，其特征在于，所述指定区域是远离所述水冷铜坩埚内浇道的区域，在所述指定区域内铺设低风险原料、中风险原料和高风险原料中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的基于分层区域布料的钛合金铸锭重熔方法，其特征在于，所述高风险原料铺设在所述指定区域的底层，所述中风险原料铺设在所述指定区域的中层，所述低风险原料铺设在所述指定区域的上层。
4.根据权利要求2或3所述的基于分层区域布料的钛合金铸锭重熔方法，其特征在于，所述高风险原料为屑状返回炉料，所述中风险原料为块状返回炉料，所述低风险原料包括海绵钛及中间合金新料中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的基于分层区域布料的钛合金铸锭重熔方法，其特征在于，所述高风险原料包括铸锭及棒料扒皮屑、板坯刨面屑及管坯镗孔屑中的一种或多种；
【技术特征摘要】
1.一种基于分层区域布料的钛合金铸锭重熔方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于分层区域布料的钛合金铸锭重熔方法，其特征在于，所述指定区域是远离所述水冷铜坩埚内浇道的区域，在所述指定区域内铺设低风险原料、中风险原料和高风险原料中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的基于分层区域布料的钛合金铸锭重熔方法，其特征在于，所述高风险原料铺设在所述指定区域的底层，所述中风险原料铺设在所...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨国庆，
申请(专利权)人：江苏翔云钛合金新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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