[發明專利]電子束冷床熔煉鋯扁錠的方法

在審

• 申請號: 201911210109.7
• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN111020208A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 朱曉龍;王凱;劉興銘;李勇;柳啟斌;倪文勛
• 申請（專利權）人: 攀枝花云鈦實業有限公司
• 主分類號: C22B9/22
• 分類號: C22B9/22;C22B34/14
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 徐玲菊;蔣文睿

本發明提供一種電子束冷床熔煉鋯扁錠的方法，包括：1）將工業級海綿鋯壓制成塊，于100?℃150下干燥8?12h；2）將干燥鋯塊送入7槍電子束冷床熔煉EB爐中，啟動1?7號EB槍，將鋯塊完全熔化至液體；3）調整1?5號EB槍電流為0.5?1.5A，將5號EB槍圖形調整為雙塔覆蓋圖形，6號?7號EB槍電流降至0A，將熔融液體放入結晶器中；4）在拉錠速度為300?500mm/h條件下進行熔煉，得鋯扁錠。其表面質量良好，無夾雜、孔洞、冷隔等缺陷，化學成分穩定，無需再鍛造就可直接進行軋制。

技術領域

本發明涉及一種電子束冷床熔煉鋯扁錠的方法，屬于金屬熔煉技術領域。

技術背景

稀有金屬鋯具有高溫強度高、耐腐蝕性好、加工性能優良以及優異的核性能，被廣泛應用于核能、航天航空業、艦船、醫學等諸多領域。經過大量的研究表明，鋯的純凈度對其優異的性能具有很大影響，甚至影響對應材料的使用壽命和可靠性，同時鋯又屬于活性金屬，在高溫下極易與氧、氮、氫發生化學反應，生成高熔點的ZrO₂、ZrN和ZrC，極易與CO、CO₂和水蒸氣發生反應，因此，鋯在熔煉和熱加工過程中極易被污染，給質量控制帶來很大的難度。

目前，熔鑄鋯扁錠的方法是采用真空自耗電弧熔煉，一般要采用二次或三次熔煉才能得到成分穩定的鋯圓錠，再通過鍛造才能軋制成卷。同時，采用真空自耗電弧熔煉，熔池過熱度較低，熔池維持的時間短，高、低密度夾雜很難較好的去除。另外，在熔鑄過程中，若控制不好又極易與氧、氮、氫發生化學反應，生成高熔點的ZrO₂、ZrN和ZrC雜質，在后續的加工過程中容易產生裂紋，給耐蝕產品帶來了很大的隱患。隨著技術的不斷發展，各行業對鋯材料的要求越來越高，特別是鋯質的耐蝕設備，為了降低風險隱患，應盡量采用大規格的鋯材進行整體制作，減少焊接，防止縫隙腐蝕。因此，迫切一種能生產潔凈、高質量的鋯扁錠的方法。

發明的內容

本發明提供一種提純效果好、成本低、成材率高、化學成分穩定、表面質量好、無偏析、無夾雜的鋯扁錠的生產方法。

本發明通過下列技術方案完成：一種電子束冷床熔煉鋯扁錠的方法，其特征在于包括如下步驟：

（1）將工業級海綿鋯壓制成塊，于100-150℃下干燥8-12h；

（2）將步驟（1）的干燥鋯塊送入7槍電子束冷床熔煉EB爐中，按下列順序啟動1-7號EB槍：5號EB槍 → 4號EB槍 → 3號EB槍 → 2號EB槍 →1號EB槍 → 6號EB槍 → 7號EB槍，控制1-4號EB槍電流為3-6A，5號EB槍電流為3-5A，6-7號EB槍電流為2-4A，1-7號EB槍電壓為30KV，并將6號EB槍掃描圖形調整為P6，7號EB槍掃描圖形亦調整為P6，使調整6號、7號EB槍的掃描圖形頻率一致，將鋯塊完全熔化至液體；

（3）調整1-5號EB槍電流為0.5-1.5A，將5號EB槍圖形調整為雙塔覆蓋圖形，6號-7號EB槍電流降至0A，將步驟（2）的熔融液體放入結晶器中，冷卻30min；

（4）控制1-4號EB槍電流為3-6A，5號EB槍電流為4.2-4.8A；6-7號EB電流為2.5-3.5A，在拉錠速度為300-500mm/h條件下進行熔煉；

（5）熔煉完成后，用1-5號EB槍清理冷床后關閉電源；用6號、7號EB槍進行溢流口、結晶器橫隔區域清理掃描后，拉錠至結晶器扁形區域以下，冷卻5小時，得鋯扁錠。

所述電子束冷床熔煉EB爐為常規設備。

本發明具有下列優點和效果：采用上述方案獲得的鋯扁錠，其表面質量良好，無夾雜、孔洞、冷隔等缺陷，化學成分穩定，符合國家標準，經探傷后均未發現高低密度夾雜，尤其是獲得的鋯扁錠無需再鍛造就可直接進行軋制，實現了工業級鋯扁錠的低成本、高質量的熔鑄。

具體實施方式