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1、(10)申请公布号 CN 103409637 A (43)申请公布日 2013.11.27 CN 103409637 A *CN103409637A* (21)申请号 201310322605.8 (22)申请日 2013.07.29 C22B 9/16(2006.01) C22B 34/12(2006.01) (71)申请人 云南钛业股份有限公司 地址 651209 云南省楚雄彝族自治州禄丰县 土官镇 (72)发明人 史亚鸣 杨兴灿 黄海广 余先永 杨文龙 (74)专利代理机构 昆明大百科专利事务所 53106 代理人 何健 张代民 (54) 发明名称 一种电子束冷床炉全自动熔炼工业纯钛的方。
2、 法 (57) 摘要 本发明涉及一种电子束冷床炉全自动熔炼 TA1 的方法， 属于生产工程应用技术领域。该生产 方法将海绵钛， 烘干装进阿基米德螺旋筒当中， 再 将阿基米德螺旋筒装进电子束冷床熔炼炉 （简称 EB 炉） 进料系统中， 设定其不同的旋转速度， 当进 料系统真空度达0.40.8Pa， 主熔炼冷床真空度 达 0.05 0.8Pa， 开启进料系统将海绵钛加进主 熔炼室熔炼冷床上， 开启电子枪将海绵钛熔化成 为钛液， 钛液流经初精炼冷床， 主精炼冷床后， 流 进矩形拉晶坩埚， 通过控制阿基米德螺旋筒旋转 速度以控制进料速度、 扫描的花样以控制熔化的 速度以及拉锭速度可实现全自动控制。本发。
3、明的 优点 ： 生产出的铸锭质量好， 一次成材率高， 生产 成本低， 生产周期可控， 操作简单， 节能环保， 重现 性高。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103409637 A CN 103409637 A *CN103409637A* 1/1 页 2 1. 一种电子束冷床炉全自动熔炼工业纯钛的方法， 其特征在于 ： 所述方法含有如下步 骤 ： （1） 、 将 0 级海绵钛在真空条件下烘干 ； （2） 、 将烘干后的海绵钛装进阿基米德螺旋筒中 ； （3。
4、） 、 将装好海绵钛的阿基米德螺旋筒置于 EB 炉进料系统中， 然后设定其旋转速 度为 Nr/min， 设定电子枪熔炼扫描形状及轨迹， 当进料系统真空度为 0.4 0.8Pa， 主熔炼炉体真空度 0.05 0.8Pa， 开启进料系统将料加进主熔炼室熔炼冷床上， 开启电子枪将海绵钛熔化成为钛液， 钛液流经初精炼冷床， 主精炼冷床后， 流进拉 晶坩埚， 经拉锭系统将铸锭拉至拉晶室充氩随炉冷却后即扁工业纯钛铸锭 ； 其中 ： 其 中 为 拉 锭 速 度， m=60kg， =4507kg/m3， K 值为 15.5 21.0。 2. 按权利要求 1 所述的一种电子束冷床炉全自动熔炼工业纯钛的方法， 其。
5、特征在于 ： 步骤 (1) 中海绵钛的粒度为 0.83 25.4mm， 纯度为 99.7%。 3. 按权利要求 1 所述的一种电子束冷床炉全自动熔炼工业纯钛的方法， 其特征在于 ： 步骤 (2) 中海绵钛烘干的条件为 ： 真空度为 0.60.1Pa， 温度为 600.2。 4. 按权利要求 1 所述的一种电子束冷床炉全自动熔炼工业纯钛的方法， 其特征在于 ： 步骤 （3）中电子枪熔炼扫描形状为矩形， 长为 20 25mm， 宽为 16 18mm, 扫描周期为 460 720ms, 扫描轨迹为圆、 椭圆或矩形， 扫描轨迹周期为 6.4 25.6s， 电子枪的功率为 550150kw， 轰击电压为。
6、 4510kv， 拉锭速度 为 10.5 22.5mm/min。 权 利 要 求 书 CN 103409637 A 2 1/4 页 3 一种电子束冷床炉全自动熔炼工业纯钛的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种电子束冷床炉全自动熔炼工业纯钛， 尤其是熔炼 TA1 的方法， 属 于钛材生产工程应用技术领域。 背景技术 0002 钛及其合金是具有独特性能的新型材料和重要的生物材料。 其具有以往金属制品 无可比拟的优点 （如 ： 高比强度、 低密度、 耐腐蚀、 形状记忆、 超弹、 高阻尼、 低模量、 良好的生 物相容性等） ， 因而在目前是最具有应用前景的新型结构金属材料， 特别是在航空航天及石 。
7、油化工行业领域方面的应用。 大力发展钛工业对巩固国防和国民经济建设具有极其重大的 战略意义， 世界各国经济发展表明， 先进的钛工业是综合国力的重要标志。 0003 目前国内工业生产钛制品的较成熟的工艺方法主要有两种 ： 一种是真空自耗电弧 炉熔炼法， 另外一种是粉末冶金法， 这两种方法的共同点是所需的温度高、 生产时间长 （十 几小时到几十小时） 、 升温速度慢 （几度到十几度每分钟） 。研究表明 ： 采用真空自耗电弧炉 熔炼法生产钛制品的过程中很容易出现氧化， 熔炼过程中容易出现成分偏析、 组织不均匀 以及夹杂、 孔洞、 柱状晶生长不规律等铸造缺陷， 而采用粉末冶金法生产钛制品时， 由于制 。
8、备过程升降温速度慢、 烧结过程温度高和保温时间长， 生产出的制品的容易出现氧化、 晶粒 粗大， 相对致密度较低， 材料中存在大量孔洞等不足。 为了提高一次成材率， 降低生产成本， 减少或避免由于生产工艺而带来的缺陷， 必须尽可能降低生产过程中所需的温度， 缩短生 产时间， 提高升温速度。 0004 冷床熔炼技术是20世纪80年代迅速发展起来的一种生产洁净金属的先进熔炼技 术。有研究表明冷床熔炼在减少高低密度夹杂能力远远超过 3 次真空自耗熔炼， 在产量方 面则远远超于粉末冶金。为此， 在大型高精密锻件的生产中冷床熔炼技术成为不可替代的 一种技术， 特别是航空航天发动机钛合金转动等精密部件的生产。
9、中有着传统制备技术无可 比拟的优势， 为目前生产洁净金属金属材料的一种有效方法。但采用冷床熔炼技术在实际 生产钛锭中， 由于进料速度、 控制熔化的速度以及拉锭速度的不匹配容易导致钛锭出现冷 隔、 折层、 夹杂、 晶粒生长不规律等铸造缺陷， 在后续的钛产品生产必须增加切割、 分类、 归 整等繁琐工序， 大大降低生产效率， 进而增加生产成本。 因此， 改善铸锭质量对提高生产率， 降低生产成本有重要意义。 通过对现有技术文献的检索， 关于电子束冷床炉全自动熔炼TA1 的研究， 尚未发现相关报导。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种电子束冷床炉全自动熔炼的工业纯钛方法， 利用该方 法生产可获。
10、得质量较高的铸锭， 可为后续产品的生产减免工序， 可大幅提高生产效率， 降低 生产成本。 0006 本发明是通过以下技术方案实现的 ： 一种电子束冷床炉全自动熔炼工业纯钛 （TA1） 的方法， 本发明特征在于经过下列工艺步骤 ： 说 明 书 CN 103409637 A 3 2/4 页 4 0007 (1） 、 将粒度为 0.83 25.4mm， 纯度为 99.7% 海绵钛真空烘干 ； 0008 （2） 、 将海绵钛置于真空度为 0.60.1Pa， 温度为 600.2烘干后的装进阿基米 德螺旋筒中 ； 0009 （3） 、 将装好海绵钛的阿基米德螺旋筒置于 EB 炉进料系统中， 然后设定其旋转。
11、速 度为 Nr/min， 设定电子枪扫描形状及轨迹， 当进料系统真空度为 0.4 0.8Pa， 主熔炼炉体 真空度 0.05 0.8Pa， 开启进料系统将料加进主熔炼室熔炼冷床上， 开启电子枪将海绵钛 熔化成为钛液， 钛液流经初精炼冷床， 主精炼冷床， 流进矩形拉晶坩埚， 经拉锭系统将铸锭 拉至拉晶室充氩随炉冷却后即可获得 TA1 铸锭 ； 0010 当中所述其中为拉锭速 度， m=60kg， =4507kg/m3， K 值为 15.5 21.0。 0011 电子枪熔炼扫描形状为矩形， 长为 20 25mm， 宽为 16 18mm, 扫描周期为 460 720ms, 扫描轨迹为圆、 椭圆或矩形。
12、， 扫描轨迹周期为 6.4 25.6s， 电子枪的功率为 550150kw， 轰击电压为 4510kv， 拉锭速度 为 10.5 22.5mm/min。 0012 在利用本发明在实际生产中应用时， 电子束的扫描轨迹位置可根据进料的位置进 行调整， 电子枪的功率大小的设置以熔炼过程中初炼冷床不存积料为准。扫描轨迹大小以 电子束熔炼图形能覆盖在初炼冷床锥形海绵钛表面积以上为准。 0013 本发明的优点在于 ： 0014 （1） 、 可大大提高成材率 ； 0015 （2） 、 可大大提高生产率 ； 0016 (3） 、 生产所需的周期可控 ； 0017 （4） 、 节能环保、 可重复性强 ； 001。
13、8 （5） 、 设置方便、 操作简单。 具体实施方式 0019 本发明是按照如下详细技术方案实现的 ： 0020 一种电子束冷床炉全自动熔炼工业纯钛 （TA1） 的方法， 本发明特征在于经过下列 工艺步骤 ： 0021 （1） 、 将粒度为 0.83 25.4mm， 纯度为 99.7% 海绵钛真空烘干 ； 0022 （2） 、 将海绵钛置于真空度为 0.60.1Pa， 温度为 600.2烘干后的装进阿基米 德螺旋筒中 ； 0023 （3） 、 将装好海绵钛的阿基米德螺旋筒置于 EB 炉进料系统中， 然后设定其旋转速 度为 Nr/min， 设定电子枪扫描形状及轨迹， 当进料系统真空度为 0.4 。
14、0.8Pa， 主熔炼炉体 真空度 0.05 0.8Pa， 开启进料系统将料加进主熔炼室熔炼冷床上， 开启电子枪将海绵钛 熔化成为钛液， 钛液流经初精炼冷床， 主精炼冷床， 流进矩形拉晶坩埚， 经拉锭系统将铸锭 拉至拉晶室充氩随炉冷却后即可获得 TA1 铸锭 ； 0024 当中所述其中为拉锭速 说 明 书 CN 103409637 A 4 3/4 页 5 度， m=60kg， =4507kg/m3， K 值为 15.5 21.0。电子枪熔炼扫描形状为矩形， 长为 20 25mm， 宽为1618mm,扫描周期为460720ms,扫描轨迹为圆、 椭圆或矩形， 扫描轨迹周期 为6.425.6s， 电子。
15、枪的功率为550150kw， 轰击电压为4510kv， 拉锭速度为10.5 22.5mm/min。 0025 在利用本发明在实际生产中应用时， 电子束的扫描轨迹位置可根据进料的位置进 行调整， 电子枪的功率大小的设置以熔炼过程中初炼冷床不存积料为准。扫描轨迹大小以 电子束熔炼图形能覆盖在初炼冷床锥形海绵钛表面积以上为准。 0026 具体实施为 ： 0027 （1） 、 将纯度为 99.7%， 粒度为 0.83 25.4mm 的海绵钛在温度为 60， 真空度为 0.6Pa 条件下进行烘干， 烘干后装置阿基米德螺旋筒中， 再将阿基米德螺旋筒装置于于 EB 炉进料系统中。 0028 （2） 将 （1。
16、） 中的阿基米德螺旋筒， 设定旋转速度为 0.2 0.3r/min， 在真空度为 0.4 0.8Pa， 主熔炼炉体真空度 0.05 0.8Pa 时， 开启进料系统将阿基米德螺旋筒旋转出 的料加进主熔炼室熔炼冷床上， 开启电子枪将海绵钛熔化成为钛液， 钛液流经初精炼冷床， 主精炼冷床后， 流进矩形拉晶坩埚， 通过拉锭系统将铸锭拉出拉晶坩埚， 随炉冷却后即可得 到扁 TA1 铸锭。 0029 下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述 ： 0030 实施例 1 0031 将纯度为 99.7%， 粒度为 0.83 25.4mm 的海绵钛在温度为 60， 真空度为 0.6Pa 条件下进行烘干， 烘干。
17、后装置阿基米德螺旋筒中， 再将阿基米德螺旋筒装置于于 EB 炉进料 系统中。设定其旋转速度为 Nr/min， 在真空度为 0.4 0.8Pa ； 主熔炼炉体真空度 0.05 0.8Pa 时， 开启进料系统将阿基米德螺旋筒旋转出的料加进主熔炼室熔炼冷床上， 开启电 子枪将海绵钛熔化成为钛液， 钛液流经初精炼冷床， 主精炼冷床后， 流进矩形 (1380*200mm) 拉晶坩埚， 通过拉锭系统将铸锭拉出拉晶坩埚， 随炉冷却后即可得到扁钛坯铸锭。 具体实施 工艺如下表 1 所示 ： 0032 表 1 0033 0034 实施例 2 0035 将纯度为 99.7%， 粒度为 0.83 25.4mm 的海。
18、绵钛在温度为 60， 真空度为 0.6Pa 条件下进行烘干， 烘干后装置阿基米德螺旋筒中， 再将阿基米德螺旋筒装置于于 EB 炉进料 系统中。设定其旋转速度为 Nr/min， 在真空度为 0.4 0.8Pa ； 主熔炼炉体真空度 0.05 0.8Pa 时， 开启进料系统将阿基米德螺旋筒旋转出的料加进主熔炼室熔炼冷床上， 开启电 说 明 书 CN 103409637 A 5 4/4 页 6 子枪将海绵钛熔化成为钛液， 钛液流经初精炼冷床， 主精炼冷床后， 流进矩形 (1250*200mm) 拉晶坩埚， 通过拉锭系统将铸锭拉出拉晶坩埚， 随炉冷却后即可得到扁钛坯铸锭。 具体实施 工艺如下表 2 所。
19、示 ： 0036 表 2 0037 0038 实施例 3 0039 将纯度为 99.7%， 粒度为 0.83 25.4mm 的海绵钛在温度为 60， 真空度为 0.6Pa 条件下进行烘干， 烘干后装置阿基米德螺旋筒中， 再将阿基米德螺旋筒装置于于 EB 炉进料 系统中。设定其旋转速度为 Nr/min， 在真空度为 0.4 0.8Pa ； 主熔炼炉体真空度 0.05 0.8Pa 时， 开启进料系统将阿基米德螺旋筒旋转出的料加进主熔炼室熔炼冷床上， 开启电 子枪将海绵钛熔化成为钛液， 钛液流经初精炼冷床， 主精炼冷床后， 流进矩形 (1050*200mm) 拉晶坩埚， 通过拉锭系统将铸锭拉出拉晶坩埚， 随炉冷却后即可得到扁钛坯铸锭。 具体实施 工艺如下表 3 所示 ： 0040 表 3 0041 说 明 书 CN 103409637 A 6 。