[發明專利]一種利用熱陰極電子束冷床爐熔煉TA2鑄錠的方法

在審

• 申請號: 201910020315.5
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109868389A
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 陳生;孫少云;馬小艷;王紅鈺;張銀洪;王全權;李育賢
• 申請（專利權）人: 青海聚能鈦業股份有限公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/02;C22B9/22
• 代理公司: 濟南千慧專利事務所(普通合伙企業) 37232
• 代理人: 吳紹群

本發明提供了一種利用熱陰極電子束冷床爐熔煉TA2鑄錠的方法，該方法包括以下步驟：將散狀海綿鈦和二氧化鈦粉按照比例混合均勻后，加入到熱陰極電子束冷床爐中進行熔鑄，即得TA2鑄錠；熱陰極電子束冷床爐的熔煉工藝包括啟槍階段、鑄錠制底階段和穩定熔煉階段；熱陰極電子束冷床爐包括依次毗鄰的熔煉區、精煉區和結晶區，穩定熔煉階段中的熔煉區的功率控制在1200～1800Kw，精煉區的功率控制在600～800Kw，結晶區的功率控制在600～1000Kw。本發明的有益效果為：應用本熔煉方法生產TA2鑄錠與傳統生產方法相比，顯著縮減了熔煉工序，整個熔煉過程簡單，操作簡便，極大提升生產效率，生產的TA2鑄錠產品有效滿足市場需求，提高企業的經濟效益，提升企業的市場競爭優勢。

技術領域

本發明涉及鈦基合金技術領域，特別涉及一種利用熱陰極電子束冷床爐熔 煉TA2鑄錠的方法。

背景技術

鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用于各個領域， 特別是在多個領域的發動機系統中具有很高的使用頻率。鈦合金作為航空航天 工業中的重要材料，伴隨著各國在航空航天領域的高速發展，其用量也呈現快 速增長的特點。為了生產優質、高潔凈的航空發動機轉動件用鈦合金，在20世 紀80年代末，國際上引入了冷床熔煉技術，由于它優異的低密度夾雜(簡稱LDI) 和高密度夾雜(簡稱HDI)去除效果，在航空航天關鍵部件用鈦合金鑄錠的生產 上具有獨特的優勢。電子束冷床爐熔煉技術(簡稱EB)除能比較好的消除高密 度和低密度夾雜外，還能大量回收殘料，降低生產成本，可生產扁錠、空錠， 減少板材與管材生產時的后續加工，對某些用途的鑄錠可以一次熔煉成型。然 而，國內EB熔煉技術尚處于起步階段，在鈦及鈦合金成型方面尚未形成大規 模的應用。

TA2鈦合金是一種工業鈦，單一α相。該合金中含有微量的Fe、C、N、H 以及O，其耐蝕性能和綜合力學性能適中，在化工、醫療、航空等領域已經得 到了廣泛應用。當前，國內已有的制備TA2鑄件的技術是利用真空自耗爐(VAR) 熔煉或選用塊狀料(海綿鈦加入氧元素混合后壓塊)利用電子束冷床爐(EB) 進行熔煉。

其中，利用真空自耗爐(VAR)制備TA2鑄件又包括兩種熔煉方法。(1)真 空自耗電極電弧爐熔煉。以鈦或鈦合金制成的自耗電極為陰極，以水冷銅坩堝 為陽極。熔化了的電極以液滴形式進入坩堝形成熔池。熔池表面被電弧加熱， 始終呈液態，底部和坩堝接觸的四周受到強制冷卻，產生自上而下的結晶。熔 池內的金屬液凝固后成為鈦錠。(2)真空自耗電極凝殼爐熔煉。是一種將熔煉 與離心澆注聯成一體的鑄造異形件的爐型。其最大的特點是在水冷銅坩堝與金 屬熔體之間存在一層鈦合金固體薄殼，即所謂的凝殼，以此作為坩堝的內襯， 用于形成熔池儲存溶液，避免坩堝對鈦合金液的污染。澆注后，留在坩堝內的 一層凝殼，可作為坩堝內襯繼續使用。

另外，選用塊狀料利用電子束冷床爐(EB)進行熔煉的方法，需先將海綿 鈦加入氧元素混合后，再經過一系列繁瑣工序用專用設備壓成塊狀并干燥，然 后將塊狀的混料放入電子束冷床爐進行熔煉。

采用真空自耗爐(VAR)熔煉或選用塊狀料(海綿鈦加入氧元素混合后壓 塊)利用電子束冷床爐(EB)進行熔煉，對應的熔煉工藝均存在如下問題：熔 煉工藝繁瑣、過程復雜、操作不靈活，整個熔煉過程耗時較長，費時費力，使 得偏低的TA2鑄件生產效率與國內市場的較大需求以及該產品的較高利潤之間 的矛盾愈發突出。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種利用熱陰極電子束冷床爐熔煉 TA2鑄錠的方法。

本發明具體技術方案如下：

一種利用熱陰極電子束冷床爐熔煉TA2鑄錠的方法，該方法包括以下步驟：

將散狀海綿鈦和二氧化鈦粉按照比例混合均勻后，加入到熱陰極電子束冷 床爐中進行熔鑄，即得TA2鑄錠；

所述熱陰極電子束冷床爐的熔煉工藝包括啟槍階段、鑄錠制底階段和穩定 熔煉階段；