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      鈦合金的熔煉技術

      2021-03-01 15:28:46

      鈦和鈦合金的工業生產,不論是重熔的自耗電極或鍛造用的開坯料,或是異型鑄件,大多都是通過真空自耗電極電弧熔煉來獲得的。隨著現代技術的發展和進步,鈦和鈦合金的熔煉,包括真空自耗電極電弧熔煉在內,先后又發展了一些新的先進技術。近年代表性的專利技術如下:

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      1、直接添加高熔點金屬的鈦合金真空自耗熔煉用電極制備方法

      西安賽特金屬材料公司提出了在鈦合金真空自耗電弧熔煉用電極常規制備的基礎上,由直接壓制的具有一定凹槽的電極塊與適合電極塊凹槽形狀的高熔點金屬棒拼焊組成電極的方法,通過選擇合適的真空自耗電弧熔煉工藝,能夠熔煉出達到配比計算要求的、成分均勻的無偏析優質鑄錠。

      2、鈦及鈦合金真空自耗熔煉過程中斷電后重新起弧的工藝

      攀長鋼公司發明了一種鈦及鈦合金真空自耗熔煉過程中斷電后重新起弧的工藝,包括如下步驟:當熔煉中斷后重新起弧時,將熔煉電流快速提升至正常熔煉電流的75-80%,保持此時的熔煉電流;當熔池的邊緣到達坩堝壁后,保持2-3min,再將此時的熔煉電流快速提升至正常熔煉電流。該工藝優勢在于,使總的起弧時間大幅縮短,減小鑄錠的冷卻體積收縮后與坩堝壁間產生的間隙及避免鑄錠冷卻凝固形成的內部縮孔:當熔煉電流達到正常熔煉電流的75~80%時,保持該熔煉電流一段時間,這樣可以較為準確地控制電極及已凝固熔池的熔化速度,避免瞬時產生大量的熔液流入鑄錠與坩堝壁的間隙,或造成冷隔缺陷。

      3、一種純鈦塊狀廢料的熔煉回收方法

      洛陽雙瑞精鑄鈦業公司提出了一種純鈦塊狀廢料的熔煉回收方法,使用6個電子槍的電子束冷床爐,將選定成分的原料裝入電子束冷床爐的進料器,進行熔煉,然后將得到的鑄錠冷卻出爐,即可得到成品。該法直接使用TA1回收料進行熔煉,避免了廢料破碎電極塊壓制,電極的焊制。單錠熔煉每天單臺設備可熔煉9個棒料總重約6.5噸,雙錠熔煉每天單臺設備可熔煉18個棒料總重約13噸,極大的提高了回收效率和速度。

      4、EB爐熔煉純鈦補縮的工藝方法

      云南鈦業股份公司提出了一種EB爐熔煉純鈦補縮的工藝方法,該工藝方法步驟為:在正常熔煉結束后,將電子槍功率降為正常熔煉時功率的一半即200kw,掃描圖形不變,持續工作10~12分鐘;將電子槍功率降為補縮首次功率的一半即100kw,掃描圖形不變,持續工作10~12分鐘;將電子槍功率降為70-80kw,沿鑄錠寬度方向上將掃描圖形減半即兩邊向中間減少,鑄錠厚度方向上掃描圖形不變,持續工作4~6分鐘;將電子槍功率降為50kw,掃描圖形不變,持續工作5~6分鐘;關閉電子槍,補縮結束。該法既不會破壞結晶結構的連續性,又保證了夾雜物的充分上浮以及縮孔體積的減小和位置的提高,減少了鑄錠的切頭量,提高了成材率。

      5、一種鈦及鈦合金屑狀廢料的電子束冷床熔煉回收方法

      西北有色金屬研究院提供了一種鈦及鈦合金屑狀廢料的電子束冷床熔煉回收方法,過程為:根據所熔煉鈦及鈦合金成分,稱取純鈦屑狀廢料,或稱取純鈦屑狀廢料和鈦合金屑狀廢料中的一種或兩種與海綿鈦以及純合金添加元素和/或中間合金混合的混合料,混合料中的純鈦及鈦合金屑狀廢料添加量按質量百分比計為10%~90%;然后將其壓制成電極塊,用電子束冷床熔煉爐將所述電極塊進行一次電子束冷床熔煉,得到鈦或鈦合金鑄錠。該方法可以利用高達100%純鈦屑狀廢料生產出合格的純鈦鑄錠,或利用高達90%鈦及鈦合金屑狀廢料,生產出合格的鈦合金鑄錠;只需要電子束冷床一次熔煉,不需要二次或三次熔煉。

      6、一種潔凈鈦及鈦合金鑄錠的熔煉方法

      西北有色金屬研究院公開了一種潔凈鈦及鈦合金鑄錠的熔煉方法,該方法為:稱取海綿鈦或稱取純合金添加元素、中間合金和海綿鈦,將海綿鈦或將混合后的純合金添加元素、中間合金和海綿鈦壓制成電極塊,將壓制成的電極塊焊接為電極,用電子束冷床爐將電極進行一次電子束冷床熔煉,得到潔凈的、化學成分均勻的鈦或鈦合金鑄錠;電子束冷床熔煉的熔煉真空度低于6×10-2Pa,熔煉速度為70~150kg/h,熔煉功率為100~300kw;純合金添加元素和中間合金為鈦合金鑄錠總重量的0%~20%。生產的鈦及鈦合金鑄錠,化學成分均勻,鑄錠宏觀組織優于真空自耗電弧熔煉鑄錠,無TiN和WC等高熔點夾雜。

      7、一種含高熔點合金元素的鈦合金的熔煉方法

      中南大學發明了一種含高熔點合金元素鈦合金鑄錠工業化制備方法。通過選擇合金的原料,采用專門組拼的電極塊,采用常規的真空自耗電弧熔煉技術,調整三次熔煉的電流和電壓,制備化學成分均勻,無夾雜的含高熔點合金元素的鈦合金鑄錠。高熔點金屬在自耗電極中分布均勻,自耗電極制備方便、成本低,熔煉時電流、電壓參數合理,在傳統的工藝路線基礎上,采用低成本的純金屬板按照特定的自耗電極組拼方式,代替添加成本高昂的中間合金和其他純金屬加入鈦合金方式,采用多次真空自耗電弧熔煉爐進行熔煉獲得成分均勻的含高熔點合金元素鈦合金鑄錠,適于工業化應用。

      8、一種電子束冷床爐熔煉制備TC4鈦合金鑄錠的方法

      西北有色金屬研究院公開了一種電子束冷床爐熔煉制備TC4鈦合金鑄錠的方法,該方法為:將海綿鈦和鋁豆混合均勻后壓制成電極塊,焊接成電極后置于真空自耗電弧爐中,一次熔煉得到Ti-AI中間合金;將Ti-Al中間合金破碎成Ti-Al中間合金顆粒;將海綿鈦、Al-V中間合金和Ti-Al中間合金顆?;旌暇鶆蚝髩褐瞥呻姌O塊,拼接成電極后置于電子束冷床爐中,一次熔煉得到TC4鈦合金鑄錠。該法以Ti-Al中間合金代替鋁豆,減少了Al元素的揮發量,提高了原材料的利用率和電子束冷床爐的使用效率,采用的電子束冷床爐一次熔煉在降低鈦材的加工成本及提高生產效率方面具有更強的優勢,可提高鈦合金鑄錠的潔凈度,獲得高質量鑄錠。

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