[發明專利]一種TC4鈦合金殘料的回收方法

有效

• 申請號: 201710029041.7
• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106834697B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 李渤渤;裴騰;朱俊杰;劉茵琪;王非;劉如斌
• 申請（專利權）人: 洛陽雙瑞精鑄鈦業有限公司
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B34/12;C22C1/03;C22C14/00;C22B4/06
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 魏新培

一種TC4鈦合金殘料的回收方法，涉及鈦材加工技術領域，首先選取待處理的TC4鈦合金殘料并清除其表面雜質，然后選取TC4鈦板進行定尺以制備鈦殘料裝料箱，稱取一定質量的除雜后的TC4鈦合金殘料和純鋁帶卷制備的鋁薄板，然后在鈦殘料裝料箱內進行交替鋪設布料，直至裝箱完成，將布料完成的裝料箱依次經熔煉、凝固、拉錠、冷卻、機械加工后制得產品。本發明有效解決了傳統鈦殘料形狀適用性差、生產流程長、成本高、有害雜質元素增量大、高低密度夾雜物不易去除等問題。

技術領域

本發明涉及一種鈦材加工技術，具體的說是涉及一種鈦合金殘料的回收方法。

背景技術

Ti-6Al-4V(TC4)鈦合金強度高、綜合性能優異、加工性能好，大量應用于航空、艦船、兵器、體育等領域，其生產量占鈦合金總產量50%以上，但是由于生產成本高，限制了其進一步推廣應用，因此世界各國都在探索降低成本的工藝及方法。在海綿鈦原材料成本不能進一步顯著下降的現狀下，鈦合金殘料回收，是降低成本最為有效方法之一。現有技術主要采用真空電弧爐(VAR)熔煉回收，工藝路線為“鈦殘料定尺→表面處理→捆綁組焊電極→一次VAR熔煉→二次VAR熔煉→機加工”，可獲得TC4鈦殘料熔煉回收圓形鈦錠，但受需要捆綁組焊電極的限制，僅能回收尺寸規格較大的板狀、棒狀或坯頭類殘料，無法對尺寸較小的粒狀殘料回收，因此鈦殘料形狀適用性差。由于VAR熔煉過熱度低，高、低密度夾雜物不易去除，同時2次及以上次數熔煉也會導致O、N有害雜質元素增加，熔煉回收質量不夠理想。此外，上述工藝方法僅能獲得圓形鈦錠，當用于軋板用途時，還需經過多火次加熱、鍛造、修磨扒皮及機加工獲得軋制開坯所需方坯，修磨扒皮、切頭尾等工序會大幅降低成材率，生產流程長、成本高。因此，現有技術在TC4鈦合金殘料熔煉回收及應用方面，存在鈦殘料形狀適用性差、生產流程長、成本高、有害雜質元素增量大、高低密度夾雜物不易去除的缺點，在經濟性及質量方面效果不夠理想，需要探索新的熔煉回收方法。

發明內容

本發明為了解決上述技術問題，提供一種TC4鈦合金殘料的回收方法，其有效解決了傳統鈦殘料形狀適用性差、生產流程長、成本高、有害雜質元素增量大、高低密度夾雜物不易去除等問題。

本發明所采用的技術方案是：一種TC4鈦合金殘料的回收方法，包括以下步驟：

步驟一、選取待處理的TC4鈦合金殘料并去除其表面的雜質，烘干后獲得表面潔凈、干燥的鈦殘料備用；

步驟二、選取厚度為2~10mm 的TC4鈦板進行定尺，并使用定尺后的鈦板制備上部開口的鈦殘料裝料箱，將步驟一處理后的TC4鈦合金殘料進行定尺，使定尺后的TC4鈦合金殘料尺寸小于裝料箱尺寸，備用；

步驟三、選取純鋁帶卷進行定尺獲得鋁薄板，且該定尺規格與步驟二中制備的鈦殘料裝料箱的內腔尺寸一致；

步驟四、假定鈦殘料裝料箱裝箱后的總質量為M，根據TC4鈦合金殘料Al元素質量百分比x%、熔煉過程中Al元素揮發燒損百分比y%、熔煉回收鈦錠Al元素質量百分比目標值z%，確定每個料箱所需加入純鋁的重量m，其中，配料公式為：[(M*x%+m) * (1-y%)]/[M+m-(M*x%+m) *y%)]=z%；

步驟五、根據步驟四中的計算的質量，稱取步驟一中的TC4鈦合金殘料和步驟三中的鋁薄板，并按照鋁薄板和將步驟一選取的TC4鈦合金殘料由下至上交替鋪設的方法進行布料，且裝料箱最上層為TC4鈦合金殘料，布料完成后備用；

步驟六、將經步驟五布料好的裝料箱放入EB冷床爐進料系統，并對進料室、熔煉室進行抽真空至進料室真空度≤0.6Pa、熔煉室真空度≤0.1Pa時，開始進行熔煉，熔煉過程中熔煉室真空度滿足≤0.1Pa，電子槍功率為280~440kV，轟擊電壓為45±5kW，TC4鈦合金殘料受電子束轟擊熔化為鈦液后，經熔化冷床、精煉冷床，流入結晶器坩堝凝固，再經拉錠系統將鑄錠拉至拉錠室隨爐冷卻后出爐，獲得EB錠方錠；