| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202410776248.0 | 申请日 | 2024-06-17 |
| 公开(公告)号 | CN118703783A | 公开(公告)日 | 2024-09-27 |
| 申请人 | 洛阳船舶材料研究所(中国船舶集团有限公司第七二五研究所); | 申请人类型 | 科研院所 |
| 发明人 | 李兆峰; 刘凤竹; 宋德军; 吕逸帆; 吴晓飞; 李龙腾; | 第一发明人 | 李兆峰 |
| 权利人 | 洛阳船舶材料研究所(中国船舶集团有限公司第七二五研究所) | 权利人类型 | 科研院所 |
| 当前权利人 | 洛阳船舶材料研究所(中国船舶集团有限公司第七二五研究所) | 当前权利人类型 | 科研院所 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：河南省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：河南省洛阳市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：河南省洛阳市洛龙区滨河南路169号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：471027 |
| 主IPC国际分类 | C22B9/20 | 所有IPC国际分类 | C22B9/20 ; C22B9/00 ; C22B9/04 ; C22B4/06 ; C22B4/04 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 北京市中联创和知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 李向阳; 张利杰; |
| 摘要 | 本 发明 提供了一种高品质 钛 及钛 合金 铸锭 VIM+VAR联合熔炼方法，包括以下具体步骤：S1：计算各组元 合金元素 的 质量 ；S2：将原材料分别放入 真空 感应熔炼炉的不同储料仓中；S3：将原材料分别由不同的储料仓加入混料仓；S4：关闭储料仓和混料仓，对熔炼室进行抽真空；S5：合金熔炼；S6：重复步骤S3～步骤S5的过程，完成大规格钛及钛合金VIM铸锭熔炼；S7：VIM铸锭扒皮后放入VAR炉中；S8：采用VAR炉进行熔炼，获得高品质钛及钛合金铸锭。本发明充分利用VIM和VAR熔炼两者的优点，减少VAR熔炼压制 电极 和 等离子 焊接 等工序，避免压制电极引起的铸锭 铁 离子污染，获得成分组织均匀的高品质钛合铸锭。 | ||
| 权利要求 | 1.一种高品质钛及钛合金铸锭VIM+VAR联合熔炼方法，其特征在于，包括以下具体步骤： |
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| 说明书全文 | 一种高品质钛及钛合金铸锭VIM+VAR联合熔炼方法技术领域[0001] 本发明涉及钛合金熔炼技术技术领域，特别涉及一种高品质钛及钛合金铸锭VIM+VAR联合熔炼方法。 背景技术[0002] 军用和民用飞机跨时代的进步与发展，体现在高的综合性能、可靠性、长寿命和经济性。钛合金由于具有密度小、比强度高、耐蚀性好，与碳纤维复合材料相容性较好等优点， 在航空锻件领域具有广阔的应用前景。 [0003] 航空级钛合金锻件锻造的铸锭，要求成分均匀、致密度好、晶粒度小、组织均匀。目前，铸锭一般采用真空自耗电弧炉(VAR)熔炼，需要配合金、压制电极，对海绵钛疏松度、颗 粒度要求高，生产周期长，一般要经过3次VAR熔炼，其铸锭组织、成分才能满足锻造使用。然 而VAR技术还存在着一些不足，如熔炼易偏析合金元素较多的钛合金时，仍然会出现宏观和 微观偏析；化学成分均匀性差；容易产生组织缺陷；必须用较大的压力机制备自耗电极、残 料利用率低，不能有效去除低、高密度夹杂等。另外，该工艺回收废料困难，生产的铸锭发生 夹杂的频率很高，因而限制了它在熔炼高质量合金中的应用。 [0004] 真空感应熔炼(VIM)是在真空条件下，利用电磁感应在金属导体内产生涡流加热炉料进行熔炼的方法，能够通过感应加热、搅拌使熔池温度均匀，实现合金溶液成分的均匀 化控制。与VAR相比，VIM炉感应搅拌作用会持续将合金料带到熔体和真空界面，能增加钛合 金熔化时间、提高液体过热度使合金更均匀。此外由于熔化温度和时间提高又能化解海绵 钛“硬块”，使该熔炼方法降低了海绵钛高等级要求(如疏松度、颗粒度)，从而降低了航空用 高品质钛合金铸锭的成本。由于VIM不需要制作电极，此方法还可避免压制电极过程引起的 铸锭铁离子污染，一次获得成分均匀而无坩埚污染的高质量铸锭，具有设备成本低、操作简 便等优点，可满足均质、洁净高品质钛合金铸锭的迫切要求。 [0005] 目前真空感应熔炼方法多应用于高温合金领域，在钛合金领域多为实验室小规格铸锭制备，最大浇注钛铸件重量仅有50kg，真空感应熔炼制备工业化“钛锭”报道较少，急需 开展大规格钛合金铸锭真空感应熔炼，并通过后续VAR熔炼进一步实现成分均匀化，掌握具 有自主知识产权的高品质钛合金铸锭制备加工和铸锭成分均匀性控制技术，实现均质、高 纯净度钛合金铸锭制备技术跨越，解决航空锻件所需高品质钛材铸锭熔炼的技术瓶颈，促 进我国钛合金熔炼技术进步。 [0006] 专利CN108754293A公开了一种GH2132合金的真空感应熔炼工艺，首先将称量好的合金原料进行预处理，完全去除表面氧化物，再按照合理的装料顺序将Fe、Ni、Mo、V、C等合 金原料装入氧化铝烧结成的坩埚中，送电开始熔炼。在炉料基本化清后提温进行一次精炼， 待脱气基本结束，真空度达到2Pa以下后，再加入一半含量的强脱氧元素Al、Ti，对钢液进行 一次脱氧。一次精炼和脱氧结束后断电降温待结膜，再加入提高钢液中氧固溶度的金属Cr， 待新加料完全化清后提温进行二次精炼，加入剩余的一半Al、Ti二次脱氧，最后充氩加入 Mn，在出钢前添加微量的镍镁合金和稀土进行最终脱氧，完成浇注。采用该方法制备得到的 高温合金氧含量低，合金质量更好。 [0007] 专利CN102032783A公开了一种熔炼钛或钛合金的冷坩埚感应熔炼设备及熔炼拉锭方法，在保留用冷坩埚感应熔炼技术熔炼钛和钛合金优点的基础上，通过采用拉锭技术， 其生产效率和生产成本降低到不高于真空自耗电弧熔炼等传统工艺。该设备熔炼时是将颗 粒状的原料钛、钛合金或钛与合金添加料的均匀混合物由加料仓直接加入熔炼仓，不能实 现在熔炼设备中直接进行原材料混料，并对混合后的原材料进行预抽真空，轻合金元素、小 颗粒或粉状原料加入时容易受到磁场影响而部分损失，不便获得高品质钛合金铸锭。 [0008] 专利CN107723515A公开了一种高品质铝钒系钛合金EB炉+VAR炉联合熔铸生产方法，按国标确定要生产铝钒系钛合金的牌号后，将国标规定成分范围内取平均值后作为基 准值，然后将Al元素、V元素的基准值增加后作为混料的配比成分。混料，压块后用EB炉进行 熔炼，熔炼完成后采用铣床进行铣面，分切成VAR炉所用的尺寸，并采用等离子焊箱焊接成 VAR炉所用电极，然后采用VAR炉进行熔炼，熔炼完成后即可得到高品质铝钒系钛合金圆锭。 采用该方法不但可去除铝钒系钛合金中的高密度夹杂和低密度夹杂，而且可克服成分分布 不均的不足，还可细化晶粒。但该复合熔炼工艺综合成本较高，不便于大规模推广应用。 [0009] 专利CN115652023A公开了一种EBT+VIM+VAR生产加工高温合金的方法，采用新三联法‑偏心底出钢法EBT+真空感应熔炼VIM+真空电弧重熔法VAR冶炼工艺生产加工高温合 金，有效控制有害元素，使S、P达到双零，P≤0.005、S≤0.002，Co≤0.05，B≤0.0003；在EBT 熔炼过程中加入资质独特高钙复合脱氧剂MnSiAlCa，减少非金属夹杂物；在EBT出钢时在钢 包中加入混合稀土LaCe，提高高温合金强韧性和耐蚀性。然而目前针对钛合金的VIM复合熔 炼工艺鲜有报道。 [0010] 目前钛合金铸锭一般采用真空自耗电弧熔炼工艺制备，其制备流程：混料→压制电极块→电极块焊接成自耗电极→熔炼→铸锭处理→检验。真空感应熔炼工艺多应用于高 温合金领域，由于钛化学活性大，无磁，只能采用水冷铜坩埚，加上熔炼电源的功率和电源 设计方面的限制，该项技术在钛合金大规格铸锭制备方面尚未得到应用。 发明内容[0011] 有鉴于此，本发明旨在提出一种高品质钛及钛合金铸锭VIM+VAR联合熔炼方法，以获得成分均匀而无铁离子污染的高品质钛及钛合金铸锭的问题。 [0012] 为达到上述目的，发明人详细研究现有钛及钛合金的真空自耗电弧熔炼工艺的具体步骤，认为混料环节可以改进，压制电极块和电极块焊接成自耗电极两个步骤可以省略。 [0013] 在现有的技术中，为提高钛合金铸锭的成分分布均匀性，采用EB炉+VAR炉联合熔铸生产的方法，具体步骤为混料，压块后用EB炉进行熔炼，熔炼完成后采用铣床进行铣面， 分切成VAR炉所用的尺寸，并采用等离子焊箱焊接成VAR炉所用电极，然后采用VAR炉进行熔 炼，熔炼完成后即可得到高品质铝钒系钛合金圆锭。 [0014] 对于本领域技术人员而言，之所以不会考虑省略VAR工序的混料、压块和焊接电极工序，是因为他们在EB熔炼和VAR熔炼中都扮演着重要作用，尤其是焊接电极是产生电弧的 关键，在VAR熔炼中发挥着关键作用，这些工序有助于提高钛及钛合金铸锭的成分均匀性， 提高熔炼效率，使熔炼过程更加稳定，取得更好的熔炼效果。但是压制电极过程又引起铸锭 铁离子污染。 [0015] 为获得成分均匀而无铁离子污染的高品质钛及钛合金铸锭，申请人创造性的将真空感应熔炼(VIM)和真空自耗电弧熔炼(VAR)联合，由于VIM不需要制作电极，避免了压制电 极过程引起的铸锭铁离子污染，利用电磁感应在金属导体内产生涡流加热炉料进行熔炼的 方法，能够通过感应加热、搅拌使熔池温度均匀，实现合金溶液成分的均匀化满足规格要求 的铸锭，然后将铸锭直接放入VAR炉进行熔炼，采用适应的熔炼电压和熔炼电流，最终一次 获得满足工艺要求的成分均匀而无铁离子污染的高质量大规格铸锭。 [0016] 但是目前真空感应熔炼方法多应用于高温合金领域，在钛合金领域多为实验室小规格铸锭制备，最大浇注钛铸件重量仅有50kg，真空感应熔炼制备工业化“钛锭”报道较少。 本申请人通过开展大规格钛合金铸锭真空感应熔炼，并通过后续VAR熔炼进一步实现成分 均匀化，开发高品质钛合金铸锭制备加工和铸锭成分均匀性控制技术，实现铸锭质量范围 在100Kg到650Kg的钛及钛合金铸锭制备。 [0017] 本发明的技术方案是这样实现的： [0018] 一种高品质钛及钛合金铸锭VIM+VAR联合熔炼方法，包括以下具体步骤： [0019] S1：根据需制备的钛及钛合金的总质量，按钛合金的名义化学成分或设计成分配比计算各组元合金元素的质量； [0020] S2：将原材料以设定速度分别放入真空感应熔炼炉的不同储料仓中； [0021] S3：按照熔炼铸锭成分配比，将海绵钛、海绵锆、铝豆、AlV/AlMo/AlNb及其他中间合金、二氧化钛、铁粉或铁钉分别由不同的储料仓加入混料仓； [0022] S4：关闭储料仓和混料仓，对熔炼室进行抽真空使熔炼室内的真空度不大于1.0Pa； [0023] S5：合金熔炼；启动感应电源，当真空料腔真空度小于1.0Pa时，混合料送入熔炼室中的水冷铜坩埚内，利用电磁感应加热进行合金铸锭熔炼； [0024] S6：重复步骤S3～步骤S5的过程，连续加料、连续拉锭，完成大规格钛及钛合金VIM铸锭熔炼； [0025] S7：将熔炼完成后的VIM铸锭进行扒皮，铸锭头尾倒置放入水冷铜坩埚中； [0026] S8：采用VAR炉进行熔炼，抽真空至5Pa以下，熔炼完成后扒皮、去冒口获得钛及钛合金铸锭。 [0027] 进一步的，在步骤S3中，设备包括自动称重配料系统。 [0028] 进一步的，在步骤S3中，先打开真空料腔上部的电磁真空阀，混合均匀后的原材料在双螺杆搅拌器的作用下进入真空料腔，待原材料全部进入真空料仓后再关闭真空料腔上 部的电磁真空阀，进行预抽真空，保持真空料腔真空度与熔炼室真空度一致。 [0029] 进一步的，在步骤S3中，所述海绵钛加料速度为0～10kg/min，海绵锆、铝豆及中间合金加料速度为0～0.5kg/min，二氧化钛、铁粉加料速度为0～0.01kg/min。 [0030] 进一步的，在步骤S5中，采用水冷铜坩埚连续拉锭工艺熔炼钛合金。 [0031] 进一步的，在步骤S5中，熔炼功率0～1500KW，保持一段时间直至各原料全部熔化完，熔化时间1～15min，控制拉锭速度在0～25mm/min。 [0032] 进一步的，在步骤S6中，钛及钛合金VIM铸锭熔炼规格为Φ220mm～Φ350mm，铸锭质量为m，100Kg≤m≤650Kg。 [0033] 进一步的，在步骤S7中，铸锭扒皮后进行车光，然后直接放入Φ290mm～Φ440mm的水冷铜坩埚。 [0034] 进一步的，在步骤S7中，铸锭头尾倒置放入水冷铜坩埚。 [0035] 进一步的，在步骤S8中，熔炼电流5000～10000A，熔炼电压30～36V。 [0037] 1.本申请所述的钛及钛合金铸锭VIM+VAR联合熔炼方法，合金原料可以是块状、颗粒状、粉末、片状、海绵状、屑状等任意形式和类型，不需压制自耗电极，合金料由不同的储 料仓加入，经混料仓混料后进入真空料腔(加料仓)，送入真空熔炼室进行合金熔炼，采用连 续加料、拉锭工艺，并通过后续VAR二次熔炼实现均质、高纯净度大规格钛及钛合金铸锭的 制备。 [0038] 2.本申请采用该两联熔炼方法不但可以去除钛合金中的低密度夹杂(LDI)、高密度夹杂(HDI)，而且磁场产生的强烈搅拌作用可以克服成分偏析的不足，进一步改善VIM一 次熔炼铸锭的成分均匀性，获得高品质钛及钛合金铸锭。 [0039] 3.本申请在熔化过程中，对于易挥发、熔点低的原料，可进行二次添加，产生电磁加重，可以生产复杂的合金，拓展了成分的数量； [0040] 4.本申请化解海绵钛“硬块”，使该熔炼方法降低了海绵钛高等级要求(如疏松度、颗粒度)。 [0041] 5.真空感应熔炼不需要制作自耗电极，可避免VAR熔炼压制电极过程引起的铸锭铁离子污染，减少电极组焊等工序，VIM熔炼后铸锭头尾倒置，再放入VAR炉中进行二次熔 炼，可进一步提高成分均匀性，获得成分均匀的高品质钛及钛合金铸锭，使得“VIM炉+VAR 炉”两种炉型钛合金的工艺优点可以充分利用。 [0042] 6.本申请提供了一种高品质钛及钛合金铸锭VIM+VAR联合熔炼方法，可以充分利用VIM和VAR熔炼两者的优点，减少VAR熔炼压制电极和等离子焊接等工序，避免压制电极引 起的铸锭铁离子污染，而VIM熔炼可化解海绵钛“硬块”，有效消除高、低密度夹杂，VIM熔炼 后将铸锭头尾倒置再进行一次VAR熔炼，可获得成分组织均匀的高品质钛合铸锭，填补国内 空白，为钛合金熔炼技术的推广应用提供支撑。 具体实施方式[0043] 为了使本发明的技术手段及达到目的与功效易于理解，下面对本发明的实施例进行详细说明。 [0044] 需要说明，本发明中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“低”、“横向”、“纵向”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅为了便于描述 本发明，而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限 制。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或 暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。 [0045] 在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连 接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本 领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0046] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结 构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的 示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特 点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 [0047] 本发明公开了一种高品质钛及钛合金铸锭VIM+VAR联合熔炼方法，其包括以下具体步骤： [0048] S1：根据需制备的钛及钛合金的总质量，按钛合金的名义化学成分或设计成分配比计算各组元合金元素的质量； [0049] S2：将原材料以设定速度分别放入真空感应熔炼炉的不同储料仓中； [0050] S3：按照熔炼铸锭成分配比，将海绵钛、海绵锆、铝豆、AlV/AlMo/AlNb及其他中间合金、二氧化钛、铁粉(或铁钉)分别由不同的储料仓加入混料仓； [0051] S4：关闭储料仓和混料仓，对熔炼室进行抽真空使熔炼室内的真空度不大于1.0Pa； [0052] S5：合金熔炼；启动感应电源，当真空料腔真空度小于1.0Pa时，混合料送入熔炼室中的水冷铜坩埚内，利用电磁感应加热进行合金铸锭熔炼； [0053] S6：重复步骤S3～步骤S5的过程，连续加料、连续拉锭，完成大规格钛及钛合金VIM铸锭熔炼； [0054] S7：将熔炼完成后的VIM铸锭进行扒皮，后放入水冷铜坩埚中； [0055] S8：采用VAR炉进行二次熔炼，抽真空至5Pa以下，熔炼完成后扒皮、去冒口获得高品质钛及钛合金铸锭。 [0056] 该设置的钛及钛合金铸锭VIM+VAR联合熔炼方法，能够利用块状、颗粒状、粉末、片状、海绵状、屑状等任意形式和类型的合金原料，合金料由不同的储料仓加入，避免原材料 因多次倾倒转移而损失的现象，经混料仓混料后进入真空料腔(加料仓)，送入真空熔炼室 进行合金熔炼，使得熔炼过程能够采用连续加料、拉锭工艺，制成铸锭，不需压制自耗电极， 然后直接利用VAR炉进行二次熔炼实现成分均匀而无铁离子污染的高品质钛及钛合金铸锭 的制备。 [0057] 具体的，在步骤S2中，原材料包括海绵钛、海绵锆、铝豆、AlV/AlMo/AlNb及其他中间合金、二氧化钛、铁粉或铁钉。 [0058] 具体的，在步骤S2中，所述海绵钛的质量纯度不小于99.6％，铝豆的质量纯度不小于99.7％，海绵锆的质量纯度不小于99.4％。该设置高纯度的海绵钛和海绵锆有助于优化 最终产品的物理和机械性能，增强合金的稳定性和耐腐蚀性；铝豆能够提高确保在VIM过程 中与其他金属更好的混合，形成均匀的合金结构，减少杂质引起的缺陷，从而提高合金的整 体性能。 [0059] 具体的，在步骤S3中，先打开真空料腔上部的电磁真空阀，混合均匀后的原材料在双螺杆搅拌器的作用下进入真空料腔，待原材料全部进入真空料仓后再关闭真空料腔上部 的电磁真空阀，进行预抽真空，保持真空料腔真空度与熔炼室真空度一致。该设置真空料仓 使得原材料能够在熔炼过程中连续加料，持续地进行熔炼作业，无需等待一批材料完毕再 添加新的材料，大大缩短了生产周期，提高了生产效率。 [0060] 具体的，在步骤S3中，所述海绵钛加料速度为0～10kg/min，海绵锆、铝豆及中间合金加料速度为0～0.5kg/min，二氧化钛、铁粉加料速度为0～0.01kg/min。该设置将各种原 料按照钛及钛合金的配比由不同的储料仓以一定的速度加入混料仓内，保证了制备大规格 的铸锭时，每次加入混料仓内的各元素的比例与铸锭中各元素的比例是基本一样的，有利 于保证各批次的钛合金铸锭化学成分含量一致。 [0061] 具体的，在步骤S3中，原材料在混料仓中以5kg/min～10kg/min的速度搅拌进行混料。该设置使得各种原料能够在混料仓中充分混合，有利于得到均质的大规格钛合金铸锭。 [0062] 具体的，在步骤S3中，设备包括自动称重配料系统。该设置各种原料能够按照制备要求含量添加，有利于保证铸锭化学成分含量保持一致，获得成分分布均匀的钛及钛合金 铸锭。 [0063] 具体的，在步骤S5中，熔炼功率0～1500KW，保持一段时间直至各原料全部熔化完，熔化时间1～15min，控制拉锭速度在0～25mm/min。该设置使得各种原材料充分熔化，使各 种元素在真空感应熔炼炉的感应搅拌作用下混合更为均匀，降低对原料登记的要求，缩减 了大尺寸钛合金铸锭的生产成本，实现较好的熔炼效果。 [0064] 具体地，在步骤S5中，采用水冷铜坩埚熔炼钛合金，当真空料腔真空度小于1.0Pa时，打开真空料腔下部的电磁真空阀，混合料通过推杆式加料机构送入熔炼室中的大功率 水冷铜坩埚内，采用连续拉锭工艺进行合金铸锭熔炼。该设置通过加设真空料腔和推料装 置，使得熔炼过程实现连续加料，扩大钛合金铸锭的加工尺寸，提高设备生产效率，避免外 部环境影响钛及钛合金的熔炼，保证钛及钛合金铸锭的质量。 [0065] 优选的，水冷铜坩埚选用多瓣式分体构造水冷铜坩埚，坩埚壁和坩埚底部均独立水冷。该设置能够使中频电磁场透过“瓣”与“瓣”的间隙作用于炉料，并使坩埚体内形成的 感生电动势大大减少，减低坩埚自身能量消耗，提高用于炉料加量及熔体悬浮的有效功率， 保证熔炼过程的稳定性和安全性。 [0066] 具体的，在步骤S6中，钛及钛合金VIM铸锭熔炼规格为Φ220mm～Φ350mm，铸锭质量为m，100Kg≤m≤650Kg铸锭质量为m，100Kg≤m≤650Kg。该设置能够控制整体VIM熔炼时 间，避免连续拉锭内外之间、前后两端冷速差异过大，造成钛锭不均质的质量问题；同时利 用设备的称重配料系统控制钛锭的重量，避免钛合金铸锭尺寸或者重量超过后续VAR熔炼 炉的承载能力，便于使用现有设备加工高品质的钛及钛合金。 [0067] 具体的，在步骤S7中，铸锭扒皮后进行车光，然后直接放入Φ290mm～Φ440mm的水冷铜坩埚。该设置使铸锭在VAR熔炼炉内合金更为均匀，保证熔炼质量，提高钛及钛合金铸 锭的品质。 [0068] 具体的，在步骤S8中，熔炼电流5000～10000A，熔炼电压30～36V。该设置能够使得钛及钛合金锭迅速熔化，促进熔炼材料的均匀熔化，避免局部过热或者熔化不良的现象，确 保熔炼过程的连续性和稳定行。 [0069] 实施例1： [0070] 一种100kg TA2工业纯钛的VIM+VAR联合熔炼方法。制备工艺： [0071] S1：准备TA2铸锭熔炼所需的1级海绵钛100.4kg。 [0072] S2：将纯度99.6％的1级海绵钛放入真空感应熔炼炉的储料仓中。 [0073] S3：经过称重控制的1级海绵钛加入混料仓中，通过双螺杆搅拌器以5kg/min的速度混合均匀后进入熔炼室中的大功率水冷铜坩埚内。 [0074] S4：关闭储料仓和混料仓，预抽真空至熔炼室内的真空度为0.5Pa。 [0075] S5：启动感应电源，逐渐加功率至400KW，保持一段时间直至加入的海绵钛全部熔化完，搅拌3min，促使钛液均匀流动。采用连续拉锭工艺进行铸锭熔炼，控制拉锭速度在 5mm/min，完成Φ220mm100kg TA2铸锭熔炼。 [0076] S6：将铸锭扒皮、车光至Φ210mm左右，头尾倒置放入VAR炉水冷铜坩埚中，熔炼电流6000A，熔炼电压36V，进行VAR二次熔炼，获得Φ290mm高品质TA2铸锭。 [0077] 实施例2： [0078] 一种650kg TA2工业纯钛的VIM+VAR联合熔炼方法。制备工艺： [0079] S1：准备TA2铸锭熔炼所需的1级海绵钛652.6kg。 [0080] S2：将纯度99.6％的1级海绵钛放入真空感应熔炼炉的储料仓中。 [0081] S3：经过称重控制的1级海绵钛加入混料仓中，通过双螺杆搅拌器以10kg/min的速度混合均匀后进入熔炼室中的大功率水冷铜坩埚内。 [0082] S4：关闭储料仓和混料仓，预抽真空至熔炼室内的真空度为0.5Pa。 [0083] S5：启动感应电源，逐渐加功率至400KW，保持一段时间直至加入的海绵钛全部熔化完，搅拌3min，促使钛液均匀流动。采用连续拉锭工艺进行铸锭熔炼，控制拉锭速度在 25mm/min； [0084] S6：重复步骤S3～步骤S5，直至完成Φ350mm 650kg TA2铸锭熔炼。 [0085] S7：将铸锭扒皮、车光至Φ340mm左右，头尾倒置放入VAR炉水冷铜坩埚中，熔炼电流9500A，熔炼电压30V，进行VAR二次熔炼，获得Φ440mm高品质TA2铸锭。 [0086] 实施例3： [0087] 一种600kg TC4钛合金铸锭的VIM+VAR联合熔炼方法。制备工艺： [0088] S1：根据TC4合金的总质量，按照名义化学成分计算0级海绵钛、铝豆和AlV55中间合金的质量，其中0级海绵钛540.42kg、铝豆17.59kg、AlV55中间合金43.64kg。 [0089] S2：，将0级海绵钛、铝豆和AlV55中间合金分别放入真空感应熔炼炉的不同储料仓中。 [0090] S3：经过称重控制的0级海绵钛、铝豆、AlV55中间合金按照TC4合金配比分别由不同的储料仓以一定速度加入混料仓，所述0级海绵钛加料速度为6.15kg/min，铝豆加料速度 为0.2kg/min，AlV55中间合金加料速度为0.5kg/min；通过双螺杆搅拌器以10kg/min的速度 混合均匀后进入熔炼室中的大功率水冷铜坩埚内。 [0091] S4：关闭储料仓和混料仓，预抽真空至熔炼室内的真空度为0.3Pa。 [0092] S5：启动感应电源，逐渐加功率至500KW，保持一段时间直至各原料全部熔化完，搅拌3min，促使钛液均匀流动。采用连续拉锭工艺进行铸锭熔炼，控制拉锭速度在15mm/min； [0093] S6：重复步骤S3～步骤S5，直至完成Φ350mm 600kg TC4合金铸锭熔炼。 [0094] S7：将铸锭扒皮、车光至Φ340mm左右，头尾倒置放入VAR炉水冷铜坩埚中，熔炼电流9500A，熔炼电压32V，进行VAR二次熔炼，获得Φ440mm高品质TC4合金铸锭。 [0095] 实施例4： [0096] 一种600kg TA31钛合金铸锭的真空感应熔炼方法。制备工艺： [0097] S1：根据TA31合金的总质量，按照名义化学成分计算0级海绵钛、海绵锆、铝豆、AlMo50和AlNb50中间合金的质量，其中0级海绵钛528.39kg、海绵锆12.07kg、铝豆13.22kg、 AlMo50中间合金12kg、AlNb50中间合金36kg。 [0098] S2：将0级海绵钛、海绵锆、铝豆、AlMo50和AlNb50中间合金分别放入真空感应熔炼炉的不同储料仓中。 [0099] S3：经过称重控制的0级海绵钛、海绵锆、铝豆、AlMo50、AlNb50中间合金按照TA31合金配比分别由不同的储料仓以一定速度加入混料仓，所述0级海绵钛加料速度为6.6kg/ min，海绵锆加料速度为0.15kg/min，铝豆加料速度为0.17kg/min，AlMo50中间合金加料速 度为0.15kg/min，AlNb50中间合金加料速度为0.45kg/min；通过双螺杆搅拌器以10kg/min 的速度混合均匀后进入熔炼室中的大功率水冷铜坩埚内。 [0100] S4：关闭储料仓和混料仓，预抽真空至炉内真空度0.3Pa。 [0101] S5：启动感应电源，逐渐加功率至500KW，保持一段时间直至各原料全部熔化完，搅拌4min，促使钛液均匀流动。采用连续拉锭工艺进行铸锭熔炼，控制拉锭速度在16mm/min； [0102] S6：重复步骤S3～步骤S5，直至完成Φ350mm 600kg TA31合金铸锭熔炼。 [0103] S7：将铸锭扒皮、车光至Φ340mm左右，头尾倒置放入VAR炉水冷铜坩埚中，熔炼电流9500A，熔炼电压32V，进行VAR二次熔炼，获得Φ440mm高品质TA31合金铸锭。 |
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