[發明專利]一種鈦及鈦合金鑄錠的真空感應熔煉方法

在審

• 申請號: 202010743280.0
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111945023A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 李兆峰;蔣鵬;楊學東;李偉東;劉千里;吳曉飛
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C14/00
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 宋晨煒

本發明公開了一種鈦及鈦合金鑄錠的真空感應熔煉方法，包括如下步驟：先根據需熔煉的鑄錠選擇并稱取原料，將稱取的原料分別置于真空感應熔煉爐的不同儲料倉中；然后將各種原料按照鈦及鈦合金的配比由不同的儲料倉以一定的速度加入混料倉內混料，混合均勻后的物料進入真空感應熔煉爐的熔煉室；抽真空，然后進行鑄錠熔煉；其中，當需熔煉的鑄錠重量不大于100Kg時，采用連續拉錠成型工藝一次即可完成鑄錠的熔煉；當需熔煉的鑄錠重量大于100Kg時，以每次混料時混料倉內各原料的總重不超過混料倉的最大承載量為基準，重復加料、抽真空、熔煉步驟直至完成鑄錠的熔煉。通過該方法能夠獲得成分均勻而無坩堝污染的高品質鑄錠。

技術領域

本發明涉及有色金屬真空冶金熔煉技術領域，尤其是涉及一種鈦及鈦合金鑄錠的真空感應熔煉方法。

背景技術

鈦合金由于密度小、比強度高、耐蝕性好，與碳纖維復合材料相容性較好等優點，在航空鍛件領域具有廣闊的應用前景。航空級鈦合金鍛件鍛造的鑄錠，要求成分均勻、致密度好、晶粒度小、組織均勻。目前，鈦合金鑄錠一般采用真空自耗電弧爐(VAR)熔煉，需要配合金、壓制電極，對海綿鈦疏松度、顆粒度要求高，生產周期長，一般要經過3次VAR熔煉，其鑄錠組織、成分才能滿足鍛造使用。且VAR技術還存在著一些不足，如熔煉易偏析合金元素較多的鈦合金時，仍然會出現宏觀和微觀偏析；化學成分均勻性差；容易產生組織缺陷；必須用較大的壓力機制備自耗電極、殘料利用率低，不能有效去除低、高密度夾雜等。另外，該工藝回收廢料困難，生產的鑄錠發生夾雜的頻率很高，因而限制了它在熔煉高質量合金中的應用。

真空感應熔煉法(VIM)是在真空條件下，利用電磁感應在金屬導體內產生渦流加熱爐料進行熔煉的方法，能夠通過感應加熱、攪拌使熔池溫度均勻，實現合金溶液成分的均勻化控制，目前真空感應熔煉方法多應用于高溫合金領域，由于鈦化學活性大，無磁，只能采用水冷銅坩堝，加上熔煉電源的功率和電源設計方面的限制，真空感應熔煉方法在鈦合金大規格鑄錠制備方面尚未得到應用，目前真空感應熔煉方法應用于鈦合金領域多為實驗室小規格鑄錠制備，最大澆注鈦鑄件重量僅有50kg，而且也未見國內外有真空感應熔煉制備工業化“鈦錠”的報道。

發明內容

為了解決現有技術中的不足，本發明提供一種鈦及鈦合金鑄錠的真空感應熔煉方法，能夠獲得成分均勻而無坩堝污染的高品質鑄錠。

為了實現上述目的，本發明采用的具體方案為：

一種鈦及鈦合金鑄錠的真空感應熔煉方法，其能通過真空感應熔煉爐熔煉出重量不超過650Kg的鈦及鈦合金鑄錠，所述真空感應熔煉爐包括依次相連的儲料倉、混料倉和熔煉室，該真空感應熔煉方法包括如下步驟：

(1)、根據需熔煉的鑄錠選擇并稱取原料，將稱取的原料分別置于真空感應熔煉爐的不同儲料倉中；

(2)、將各種原料按照鈦及鈦合金的配比由不同的儲料倉以一定的速度加入最大承載量不超過102Kg的混料倉內，邊加入邊以5kg/min～10kg/min的速度攪拌，混合均勻后的物料進入熔煉室中的大功率水冷銅坩堝內；

(3)、關閉儲料倉和混料倉，對熔煉室進行抽真空使熔煉室內的真空度不大于1.0Pa；

(4)、啟動真空感應熔煉爐的感應電源，采用大功率水冷銅坩堝熔煉鈦合金，熔煉功率逐漸增大到200～1500KW，保持一段時間直至各原料全部熔化完，熔化時間1～15min，同時通過電磁感應攪拌2～5min使液體均勻流動進而使熔體成分和溫度保持均勻，采用連續拉錠工藝進行鑄錠熔煉，拉錠速度為5～25mm/min；

其中，當需熔煉的鑄錠重量不大于100Kg時，采用步驟(4)的拉錠工藝一次即可完成鑄錠的熔煉；

當需熔煉的鑄錠重量大于100Kg時，以每次混料時混料倉內各原料的總重不超過儲料倉的最大承載量為基準，重復步驟(2)～步驟(4)直至完成鑄錠的熔煉。