一种块状纯钛废料的熔炼方法
专利汇可以提供一种块状纯钛废料的熔炼方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 块 状纯 钛 废料的熔炼方法，本 发明 利用 电子 束 冷床 熔炼技术进行EB炉熔炼块状纯钛回收料，避免了废料 破碎 ， 电极 块压制，电极的焊制等工序，通过配料及增 氧 技术，提高回收料熔炼 板坯 的化学成分均匀性及成品牌号的可调控性，同时提高了块状废料的利用率，缩短制造工艺流程、提高生产效率、降低成本，有效清除废料中的高低 密度 夹杂，提高废料回收熔炼的 质量 品质等，通过本发明获得的钛锭经简单少量的 机械加工 后，可直接用于 热轧 板坯，提高了成品率，同时板坯平面度和直线度均优于 锻造 板坯。，下面是一种块状纯钛废料的熔炼方法专利的具体信息内容。
1.一种块状纯钛废料的熔炼方法，其特征是：本发明所述的熔炼方法采用电子束冷床熔炼技术在EB炉内熔炼块状纯钛废料，具体步骤如下：
第一步、将回收料喷砂酸洗后待用；
第二步、在上步的基础上，利用3.5～4.5mm厚的纯钛板焊制回收料箱；
第三步、在上步的基础上，采用三明治装料方法，将回收料分别装入回收料箱中；
第四步、在上步的基础上，对回收料进行增氧，根据回收料牌号及成分制定相应化学成分基准，并根据重量计算出需要添加二氧化钛重量，并制定成回收料二氧化钛添加量对照表，对每个装满的回收料箱进行称重，并根据重量在对照表中查出需要添加的二氧化钛粉末重量，使用金属筛网，沿回收料箱的高度方向均匀筛出二氧化钛粉末，来回至少三个行程，使得回收料表面均匀分布二氧化钛，之后用重量较轻的薄钛板覆盖在料箱表面，以防止真空泵将二氧化钛粉末抽走；
第五步、在上步的基础上，将装满回收料的回收料箱放入EB炉的棒料加料室中，然后-2 -2
将EB炉的电子束冷床炉的熔炼室、加料室和拉锭室抽真空至1×10 Pa～8×10 Pa，然后打开拉锭室板阀，将拉锭底垫升入水冷铜坩埚中，随后每次加料都需重新进行放气，上料，-2 -2
抽真空至1×10 Pa～8×10 Pa；
第六步、在上步的基础上，打开EB炉的一号、二号、三号、四号、五号和六号电子枪，选择电子束定位步骤，对各个电子枪工作状态和频闪观察仪的清晰程度及角度进行确认；
第七步、在上步的基础上，将一号、二号、三号和四号、五号和六号电子枪GIP调至预热步骤对熔化冷床、精炼冷床或溢流冷床中的钛凝壳进行缓慢预热使其缓慢膨胀；
第八步、在上步的基础上，待凝壳上形成熔池通道，开始将一号、二号、三号、四号、五号和六号电子枪GIP调至电流测试步骤，对电子枪所能够达到的最大发射电流进行测试；
第九步、在上步的基础上，将一号、二号、三号电子枪GIP调至持续熔炼步骤，利用大电流对原料进行熔化；
第十步、在上步的基础上，待钛液流至坩埚处，将四号、五号和六号电子枪GIP调至填充坩埚步骤，先将坩埚底垫填充满，将四号、五号和六号电子枪GIP调至持续熔炼步骤，然后开始自动拉锭；
第十一步、在上步的基础上，在持续熔炼过程中，持续熔炼步骤内五号和六号电子枪有专用的清边图形，不断的对坩埚边部进行扫描，以防止边部生长的钛冷凝物掉入坩埚中形成冷凝物夹杂，从而影响到板坯的内部质量，该图形经过能量计算可以直接扫描在铜坩埚上，而不会伤害到铜坩埚；
第十二步、在上步的基础上，若持续熔炼过程中，由于设备原因造成熔炼中断，则将一号、二号、三号电子枪GIP调至预热步骤，将四号、五号和六号电子枪GIP调至熔炼中断持续加热步骤，五号和六号枪对板坯顶部持续加热，经过能量计算，能够保证坩埚内钛液保持合理的过热度，待设备恢复后，接着持续熔炼，并且断流接缝处不影响最终钛锭的质量；
第十三步、在上步的基础上，待拉锭长度达到需要的长度，停止进料，并关闭一号、二号、三号、四号电子枪，留五号和六号电子枪；
第十四步、在上步的基础上，将四号、五号和六号电子枪GIP调至清边步骤使用专用扫描图形对坩埚流道及坩埚边部进行清理，该图形经过能量计算，可以直接扫描在铜坩埚上，而不会伤害到铜坩埚；
第十五步、在上步的基础上，将四号、五号和六号电子枪GIP调至热封顶步骤对板锭顶部进行热封顶，使其缓慢冷却，防止快速冷却而造成内部的缩孔缩松；
第十六步、在上步的基础上，热封顶完毕，所有电子枪停止工作，真空系统保持运行，板锭在拉锭室内冷却一定时间后，然后开炉放气，进行出锭。
2.根据权利要求1所述的块状纯钛废料的熔炼方法，其特征是：所述第一步中回收料的规格≤400mm×400mm。
3.根据权利要求1所述的块状纯钛废料的熔炼方法，其特征是：所述第二步中的回收料箱的规格为450mm×450 mm×1600 mm，每个料箱可装料约500kg回收料，回收料一般封存在Φ550mm×980mm的海绵钛桶中，每桶重量约200kg，以此估算三个回收料箱可装入7.5桶回收料。
4.根据权利要求1所述的块状纯钛废料的熔炼方法，其特征是：所述第三步中的三明治装料方法，以三箱为基准放置块状纯钛回收料，每桶回收料均匀分散摆入三个回收料箱中，摆完一桶之后，再按同样方法摆放另一桶回收料，直至回收料箱摆满为止。
5.根据权利要求1所述的块状纯钛废料的熔炼方法，其特征是：所述第四步中的金属筛网为60目。
6.根据权利要求1所述的块状纯钛废料的熔炼方法，其特征是：所述第五步中EB炉的型号为EBCHR 6/200/3600型电子束冷床炉。
7.根据权利要求1所述的块状纯钛废料的熔炼方法，其特征是：所述第五步中EB炉中的六个电子枪，根据安装位置及设定的不同，一号和二号电子枪工作区域为熔炼冷床，三号和四号电子枪为精炼冷床，五号和六号电子枪为溢流冷床和一号二号结晶器，一号、二号和三号枪由一号电脑的GIP程序控制，四号、五号和六号枪由二号电脑的GIP程序控制，两台电脑的GIP程序有一定独立性，根据实际需要分别选取提前设定的电子枪步骤。
8.根据权利要求1所述的块状纯钛废料的熔炼方法，其特征是：所述十六步中板锭在拉锭室内冷却的时间为至少10个小时。
一种块状纯钛废料的熔炼方法
原材料：块状TA1回收料；
设备：VAC-150kg；
回收料化学成分定义如下表所示“
实际熔炼工艺为：
第一步、将TA1回收料喷砂酸洗后，进行破碎；
第二步、将破碎的回收料和海绵钛混合，以18kg为单位进行电极块压制，尺寸为Φ180x200mm；
第三步、将压制好的8个电极块进行氩弧焊焊接，并焊接电极头，焊接成长度1.6米，重量144kg的电极；
第四步、将焊接好的电极装入VAR炉中，进行1次熔炼，并出炉冷却；
第五步、对熔炼的钛锭进行二次电极头焊制；
第六步、为防止大块未熔回收料在钛锭内的夹杂，及成分的偏析，对钛锭进行二次熔炼，并出炉冷却；
第七步、对出炉冷却的钛锭进行冒口切除，由于钛锭表皮缩孔缩松密集，对表皮进行车床加工去皮；
第八步、对去皮后的钛锭进行预热锻造，并在锻造完之后扒除氧化皮。
头 0.0140 0.0270 0.0066 0.0010 0.1030 0.1454
中 0.0160 0.0360 0.0054 0.0010 0.1030 0.1497
尾 0.0120 0.0270 0.0067 0.0010 0.0980 0.1397
综上所述，现有方法熔炼出的板坯表面较多缩孔缩松，化学成分有一定偏析，车床车
5mm后表面渗透探伤缺陷较少，锻造后扒除氧化皮10mm，满足轧制要求。
第一步、将回收料喷砂酸洗后待用；
第二步、在上步的基础上，利用3.5～4.5mm厚的纯钛板焊制回收料箱；
第三步、在上步的基础上，采用三明治装料方法，将回收料分别装入回收料箱中；
第四步、在上步的基础上，对回收料进行增氧，根据回收料牌号及成分制定相应化学成分基准，并根据重量计算出需要添加二氧化钛重量，并制定成回收料二氧化钛添加量对照表，对每个装满的回收料箱进行称重，并根据重量在对照表中查出需要添加的二氧化钛粉末重量，使用金属筛网，沿回收料箱的高度方向均匀筛出二氧化钛粉末，来回至少三个行程，使得回收料表面均匀分布二氧化钛，之后用重量较轻的薄钛板覆盖在料箱表面，以防止真空泵将二氧化钛粉末抽走；
第五步、在上步的基础上，将装满回收料的回收料箱放入EB炉的棒料加料室中，然后-2 -2
将EB炉的电子束冷床炉的熔炼室、加料室和拉锭室抽真空至1×10 Pa～8×10 Pa，然后打开拉锭室板阀，将拉锭底垫升入水冷铜坩埚中，随后每次加料都需重新进行放气，上料，-2 -2
抽真空至1×10 Pa～8×10 Pa；
第六步、在上步的基础上，打开EB炉的一号、二号、三号、四号、五号和六号电子枪，选择电子束定位步骤，对各个电子枪工作状态和频闪观察仪的清晰程度及角度进行确认；
第七步、在上步的基础上，将一号、二号、三号和四号、五号和六号电子枪GIP调至预热步骤对熔化冷床、精炼冷床或溢流冷床中的钛凝壳进行缓慢预热使其缓慢膨胀；
第八步、在上步的基础上，待凝壳上形成熔池通道，开始将一号、二号、三号、四号、五号和六号电子枪GIP调至电流测试步骤，对电子枪所能够达到的最大发射电流进行测试；
第九步、在上步的基础上，将一号、二号、三号电子枪GIP调至持续熔炼步骤，利用大电流对原料进行熔化；
第十步、在上步的基础上，待钛液流至坩埚处，将四号、五号和六号电子枪GIP调至“填充坩埚”步骤，先将坩埚底垫填充满，将四号、五号和六号电子枪GIP调至持续熔炼步骤，然后开始自动拉锭；
第十一步、在上步的基础上，在持续熔炼过程中，持续熔炼步骤内五号和六号电子枪有专用的清边图形，不断的对坩埚边部进行扫描，以防止边部生长的钛冷凝物掉入坩埚中形成冷凝物夹杂，从而影响到板坯的内部质量，该图形经过能量计算可以直接扫描在铜坩埚上，而不会伤害到铜坩埚；
第十二步、在上步的基础上，若持续熔炼过程中，由于设备原因造成熔炼中断，则将一号、二号、三号电子枪GIP调至预热步骤，将四号、五号和六号电子枪GIP调至熔炼中断持续加热步骤，五号和六号枪对板坯顶部持续加热，经过能量计算，能够保证坩埚内钛液保持合理的过热度，待设备恢复后，接着持续熔炼，并且断流接缝处不影响最终钛锭的质量；
第十三步、在上步的基础上，待拉锭长度达到需要的长度，停止进料，并关闭一号、二号、三号、四号电子枪，留五号和六号电子枪；
第十四步、在上步的基础上，将四号、五号和六号电子枪GIP调至清边步骤使用专用扫描图形对坩埚流道及坩埚边部进行清理，该图形经过能量计算，可以直接扫描在铜坩埚上，而不会伤害到铜坩埚；
第十五步、在上步的基础上，将四号、五号和六号电子枪GIP调至热封顶步骤对板锭顶部进行热封顶，使其缓慢冷却，防止快速冷却而造成内部的缩孔缩松；
第十六步、在上步的基础上，热封顶完毕，所有电子枪停止工作，真空系统保持运行，板锭在拉锭室内冷却一定时间后，然后开炉放气，进行出锭。
本发明所述的一种块状纯钛废料的熔炼方法，本发明所述的熔炼方法采用电子束冷床熔炼技术在EB炉内熔炼块状纯钛废料，具体步骤如下：
第一步、将规格≤400 mm×400 mm的TA1回收料喷砂酸洗后待用；
第二步、在上步的基础上，利用3.5～4.5mm厚的纯钛板焊制规格为450mm×450 mm×1600 mm的回收料箱，每个料箱可装料约500kg回收料，回收料一般封存在Φ550mm×980mm的海绵钛桶中，每桶重量约200kg，以此估算三个回收料箱可装入7.5桶回收料；
第三步、在上步的基础上，采用三明治装料方法，将回收料分别装入回收料箱中，所述三明治装料方法，以三箱为基准放置块状纯钛回收料，每桶回收料均匀分散摆入三个回收料箱中，摆完一桶之后，再按同样方法摆放另一桶回收料，直至回收料箱摆满为止，三明治装料方法的优点是在熔炼过程中电子束自上而下沿回收料箱横截面熔炼，因回收料箱中均为大块料，尺寸混乱，无法通过混料手段达到其成分均匀性，但是如果保证回收料箱中每个横截面都是同样的配料，则可保证熔炼成分的均匀性，基于此制定“三明治”放料方法；
第四步、在上步的基础上，对回收料进行增氧，根据回收料牌号及成分制定相应化学成分基准，并根据重量计算出需要添加二氧化钛重量，并制定成回收料二氧化钛添加量对照表，对每个装满的回收料箱进行称重，并根据重量在对照表中查出需要添加的二氧化钛粉末重量，使用60目的金属筛网，沿回收料箱的高度方向“即沿1600mm方向”均匀筛出二氧化钛粉末，来回至少三个行程，使得回收料表面均匀分布二氧化钛，之后用重量较轻的薄钛板覆盖在料箱表面，以防止真空泵将二氧化钛粉末抽走；
第五步、在上步的基础上，将装满回收料的回收料箱放入EB炉的棒料加料室中，所述EB炉的型号为EBCHR 6/200/3600型电子束冷床炉，EB炉中的六个电子枪，根据安装位置及设定的不同，一号和二号电子枪工作区域为熔炼冷床，三号和四号电子枪为精炼冷床，五号和六号电子枪为溢流冷床和一号二号结晶器，一号、二号和三号枪由一号电脑的GIP程序控制，四号、五号和六号枪由二号电脑的GIP程序控制，两台电脑的GIP程序有一定独立性，根据实际需要分别选取提前设定的电子枪步骤，然后将EB炉的电子束冷床炉的熔炼室、加-2 -2
料室和拉锭室抽真空至1×10 Pa～8×10 Pa，然后打开拉锭室板阀，将拉锭底垫升入水冷-2 -2
铜坩埚中，随后每次加料都需重新进行放气，上料，抽真空至1×10 Pa～8×10 Pa；
第六步、在上步的基础上，打开EB炉的一号、二号、三号、四号、五号和六号电子枪，选择电子束定位步骤，对各个电子枪工作状态和频闪观察仪的清晰程度及角度进行确认；
第七步、在上步的基础上，将一号、二号、三号和四号、五号和六号电子枪GIP调至预热步骤对熔化冷床、精炼冷床或溢流冷床中的钛凝壳进行缓慢预热使其缓慢膨胀；
第八步、在上步的基础上，待凝壳上形成熔池通道，开始将一号、二号、三号、四号、五号和六号电子枪GIP调至电流测试步骤，对电子枪所能够达到的最大发射电流进行测试，此步骤的优点是在此步骤之前电子枪功率较小，此步骤之后电子枪功率大的多，通过电流测试，确认电子枪在大电流下的工作状态，避免了因电子枪在大电流下工作不稳定而造成的板坯质量问题；
第九步、在上步的基础上，将一号、二号、三号电子枪GIP调至持续熔炼步骤（该步骤专指一号、二号、三号电子枪在持续进料状态下，对原料进行熔化的工艺步骤，该步骤工艺图形设置及优化，直接决定了熔化速率，通过电子枪扫描图形优化来提高熔化效率），利用大电流对原料进行熔化；
第十步、在上步的基础上，待钛液流至坩埚处，将四号、五号和六号电子枪GIP调至填充坩埚步骤，先将坩埚底垫填充满，将四号、五号和六号电子枪GIP调至持续熔炼步骤（该步骤专指钛液流入坩埚状态下，电子枪对坩埚的扫描工艺步骤，通过电子枪扫描图形设置及优化，可以控制坩埚钛液的过热度及板锭的表面质量），然后开始自动拉锭，其中“填充坩埚”步骤的优点在于调高五号和六号电子枪的能量，提高填充坩埚过程中板锭的质量，避免了因质量问题而必须切除板锭尾部，采用此步骤之后，板锭尾部仅需少量切除即可，“持续熔炼”步骤的优点在于提高了一号、二号和三号电子枪的熔炼速率，五号和六号电子枪的能量通过计算，保证了坩埚钛液的过热度在200℃，同时保证了板坯表面良好质量及减小内部晶粒大小；
第十一步、在上步的基础上，在持续熔炼过程中，持续熔炼步骤内五号和六号电子枪有专用的清边图形，不断的对坩埚边部进行扫描，以防止边部生长的钛冷凝物掉入坩埚中形成冷凝物夹杂，从而影响到板坯的内部质量，该图形经过能量计算可以直接扫描在铜坩埚上，而不会伤害到铜坩埚；
第十二步、在上步的基础上，若持续熔炼过程中，由于设备原因造成熔炼中断，则将一号、二号、三号电子枪GIP调至预热步骤，将四号、五号和六号电子枪GIP调至熔炼中断持续加热步骤，五号和六号枪对板坯顶部持续加热，经过能量计算，能够保证坩埚内钛液保持合理的过热度，待设备恢复后，接着持续熔炼，并且断流接缝处不影响最终钛锭的质量，此步骤的优点在于消除了断流对板锭质量的影响，避免了因断流而造成的残次品；
第十三步、在上步的基础上，待拉锭长度达到需要的长度，停止进料，并关闭一号、二号、三号、四号电子枪，留五号和六号电子枪；
第十四步、在上步的基础上，将四号、五号和六号电子枪GIP调至清边步骤使用专用扫描图形对坩埚流道及坩埚边部进行清理，该图形经过能量计算，可以直接扫描在铜坩埚上，而不会伤害到铜坩埚；
第十五步、在上步的基础上，将四号、五号和六号电子枪GIP调至热封顶步骤对板锭顶部进行热封顶，使其缓慢冷却，防止快速冷却而造成内部的缩孔缩松，此步骤的优点在于消除了板锭顶部因质量原因而必须切除的缺陷，采用此步骤之后，板锭顶部可以不进行切除而直接进行热轧；
第十六步、在上步的基础上，热封顶完毕，所有电子枪停止工作，真空系统保持运行，板锭在拉锭室内冷却至少10个小时，然后开炉放气，进行出锭。
原材料：块状TA1回收料。
将TA1回收料喷砂酸洗后，按照“三明治”装料方法，装入450×450×1600mm的钛制回收料箱内后放入电子束冷床炉棒料进料器内；
-2
将电子束冷床炉的熔炼室、棒料加料室和拉锭室抽真空至4× 10 Pa，然后打开拉锭室板阀，将拉锭底垫升入水冷铜坩埚中；
打开一号、二号、三号、四号和五号电子枪，选择“电子束定位”步骤（不可替换），对各个电子枪工作状态和频闪观察仪的清晰程度及角度进行确认；
将一号、二号、三号和四号、五号和六号电子枪GIP调至“预热”步骤（不可替换）对熔化冷床、精炼冷床或溢流冷床中的钛凝壳进行缓慢预热使其缓慢膨胀；
待凝壳上形成熔池通道，开始将一号、二号、三号、四号、五号和六号电子枪的GIP调至“电流测试步骤”，对电子枪所能够达到的最大发射电流进行测试；
将一号、二号、三号电子枪GIP调至“持续熔炼”步骤，利用大电流对原料进行熔化；
待钛液流至坩埚处，将四号、五号和六号电子枪GIP调至“填充坩埚”步骤，先将坩埚底垫填充满，将四号、五号和六号电子枪GIP调至“持续熔炼”步骤，然后开始自动拉锭；
在持续熔炼过程中，“持续熔炼”步骤内五号电子枪有专用的清边图形，不断的对坩埚边部进行扫描，以防止边部生长的钛冷凝物掉入坩埚中形成冷凝物夹杂，从而影响到板坯的内部质量；
若持续熔炼过程中，由于设备原因造成熔炼中断，则将一号、二号和三号电子枪GIP调至“预热”步骤，将四号、五号和六号电子枪GIP调至“熔炼中断持续加热步骤”，五号电子枪对板坯顶部持续加热；
待拉锭长度达到需要的长度，停止进料，并关闭一号、二号、三号和四号电子枪，留五号电子枪；
将四号、五号和六号电子枪GIP调至“清边”步骤（不可替换）使用专用扫描图形对坩埚流道及坩埚边部进行清理；
将四号、五号和六号电子枪GIP调至“热封顶”步骤（不可替换）对板锭顶部进行热封顶，使其缓慢冷却，防止快速冷却而造成内部的缩孔缩松；
热封顶完毕，所有电子枪停止工作，真空系统保持运行，板锭在拉锭室内冷却6个小时以上，然后开炉放气，进行出锭，出锭规格为200×1290×5600mm。
1-500 0.0140 0.0270 0.0066 0.0010 0.065
1-2050 0.0160 0.0360 0.0054 0.0010 0.073
1-3057 0.0120 0.0270 0.0067 0.0010 0.056
综上所述，熔炼出的板坯表面质量良好，化学成分均匀，铣面5mm后表面渗透探伤缺陷很少，超声探伤结果内部无严重缺陷。
将规格在400×400mm规格以下的TA1回收料喷砂酸洗后，按照“三明治”装料方法将其装入回收料箱中，并进行称重；
按照重量对照《回收料二氧化钛添加量对照表》，对回收料箱中的回收料进行二氧化钛配料，之后使用薄钛板覆盖在回收料箱表面；
将回收料箱装入电子束冷床炉棒料加料室中；
将电子束冷床炉的熔炼室、棒料加料室和拉锭室抽真空至4× 10-2Pa，然后打开拉锭室板阀，将拉锭底垫升入水冷铜坩埚中；
将棒料加料室板阀打开，熔炼准备工作就绪；
打开一号、二号、三号、四号、五号和六号电子枪，选择“电子束定位”步骤（不可替换），对各个电子枪工作状态和频闪观察仪的清晰程度及角度进行确认；
将一号、二号、三号和四号、五号和六号电子枪GIP调至“预热”步骤（不可替换）对熔化冷床、精炼冷床或溢流冷床中的钛凝壳进行缓慢预热使其缓慢膨胀；
将棒料推杆的“自动送料”打开，开始送料；
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