一种EB炉熔炼TA10钛合金扁锭的拉锭方法技术

本发明专利技术公开一种EB炉熔炼TA10钛合金扁锭的拉锭方法，属于钛合金熔炼技术领域。本发明专利技术通过线性拟合得出拉锭速率和熔炼速率的变化规律，先逐渐增加拉锭速率然后降低拉锭速率，熔炼速率逐渐降低进而有效控制拉锭过程中的缺陷，一方面可以通过调整工艺参数有效减少杂质从而获得产品质量好，性能优良的TA10钛合金扁锭；另一方面无需添加新的设备，降低能耗且制造成本不增加的情况下，最终获得高品质、低成本的TA10钛合金扁锭，以扩大TA10钛合金扁锭后续的研发应用。

【技术实现步骤摘要】
一种EB炉熔炼TA10钛合金扁锭的拉锭方法
本专利技术涉及一种EB炉熔炼TA10钛合金扁锭的拉锭方法，属于钛合金熔炼

技术介绍
目前，国内钛工业冶炼最常用的是真空自耗电弧炉(VAR炉)，但采用VAR炉要进行三次熔炼，且一般会产生高、低密度夹杂物。而电子束冷床炉(EB炉)可以很好地解决这一问题，只需一次熔炼即可，工艺简便且原料可采用海绵钛等散装料，大大降低生产成本。TA10钛合金成分为Ti-0.8Ni-0.3Mo，属于近α型钛合金。因其良好的耐蚀性，广泛应用于冶金、船舶、海洋工程等领域。由于需求量较大，产品性能要求高，因此EB炉熔炼TA10钛合金广泛应用。EB炉中共有四把电子枪，其中1#电子枪主要负责原料熔炼，2#电子枪负责熔炼及初精炼，3#电子枪负责二次精炼及溢流口位置，4#电子枪若均匀扫描可保持结晶器内扁锭液面维持一定的浇注温度。EB炉熔炼TA10钛合金扁锭时，拉锭过程中如果速度过快会出现扁锭表面不平整且波纹大，表面质量差，力学性能不均匀等现象，导致扁锭后续加工成板材时要将表面进行大量机械加工，导致材料利用率低、生产周期长、产品成本高等问题，而拉锭速度过慢的话会增加生产周期，降低产量。因此开发新的EB炉熔炼TA10钛合金扁锭拉锭工艺具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种EB炉熔炼TA10钛合金扁锭的拉锭方法，包括以下步骤：(1)待钛液流入结晶器时开启4#枪，功率为50kW。(2)将4#枪照射在结晶器内已覆盖钛液的位置，进而防止钛液凝固，且挥发掉杂质，待钛液完全覆盖结晶器时开始拉锭。(3)拉锭开始时增加4#枪功率。(4)拉锭过程为持续拉锭，且随着拉锭时间的不断增加，拉锭速率先增加后降低，熔炼速率不断降低；所述拉锭速率为10-20mm/min，拉锭时间t在0-8h时和拉锭速率v满足公式v＝At+B，t/h，其中A的取值范围为0.05-0.2，B的取值范围为13-17；拉锭时间t大于8h时与拉锭速率v满足公式v＝Ct+D，其中C的取值范围为-0.4～-0.7，D的取值范围为21-24。所述熔速540-1200kg/h，拉锭时间t和熔速y满足公式y＝Et+F，t/h，其中E的取值范围为-27～-32，F的取值范围为1000-1200。(5)拉锭过程中，结晶器持续通入冷却水。优选的，本专利技术步骤(3)中4#电子枪功率为280-360kW。优选的，本专利技术步骤(5)中结晶器水流量为1500-2200L/min，水温16-30℃。本专利技术的原理：专利技术人发现EB炉熔炼过程为半连铸过程，从非稳态到稳态的过程；随着拉锭速率的提高，结晶器内铸坯停留时间较少，使得温度下降较慢，而又有熔体不断从溢流口流入结晶器，不断地能量输入而散热量又相对较少，导致熔池较深，因此降低熔炼速率既可以有效防止提高拉锭速度时产生缺陷；当熔池达到一定深度时，降低拉锭速率，此时熔炼速率继续降低，能量输入减少且散热量相对增加，使熔池逐渐变浅，进而可以避免缺陷、获得高质量的产品、提高TA10扁锭的生产效率、降低成本。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术通过先逐渐增加拉锭速率而后降低，熔炼速率逐渐降低，一方面减轻或削弱TA10钛合金扁锭的表面不平整，减小表面波纹，获得高品质TA10钛合金扁锭；另一方面不增加其他设备、降低能耗、降低制造成本，最终获得高品质、低成本的TA10钛合金扁锭，以扩大TA10钛合金的应用领域。(2)本专利技术采用电子束冷床炉(EB炉)一次熔炼获得的扁锭，传统真空自耗电弧炉(VAR)需要熔炼3～4次获得，EB炉熔炼能够有效的降低高低密度夹杂物，极大缩短工艺流程和制造成本，能够获得大规格扁锭。(3)本专利技术所述拉锭速率为10-20mm/min，熔速540-1200kg/h，一方面能够避免因拉锭速率或熔速过快导致的产品性能不佳；另一方面能够避免拉锭速率或熔速过慢导致的生产速率慢、生产成本过高，可有效获得高质量TA10钛合金扁锭。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的TA10扁锭；图2为拉锭速率、熔速均不变得到的表面有缺陷的TA10扁锭。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1一种EB炉熔炼TA10钛合金扁锭的拉锭方法，具体步骤如下：(1)本实施例材料为TA10钛合金，锭长7525mm，拉锭时间860min。(2)待钛液流入结晶器时开启4#枪，功率为50kW。(3)将4#枪照射在结晶器内已覆盖钛液的位置，待钛液完全覆盖结晶器时开始拉锭。(4)拉锭开始时增加4#枪功率。(5)拉锭过程中，结晶器水流量2000L/min，进水温度24-25℃，出水温度25-28℃，温差0.5-4℃。本实施例中拉锭时间t在0-8h时和拉锭速率v满足公式v＝At+B，t/h，其中A取0.05，B取13；拉锭时间t大于8h时与拉锭速率v满足公式v＝Ct+D，其中C取-0.7，D取21；拉锭时间t和熔速y满足公式y＝Et+F，t/h，其中E取-32，F取1000。具体参数如表1所示，本实施例制备得到的TA10钛合金扁锭，成材率为89.3％，外形波纹小且整齐，表1中的拉锭速率为四舍五入所得，且保留小数点后面一位小数。表1TA10钛合金扁锭拉锭工艺1实施例2一种EB炉熔炼TA10钛合金扁锭的拉锭方法，具体步骤如下：(1)本实施例材料为TA10钛合金，锭长7876mm，拉锭时间830min。(2)待钛液流入结晶器时开启4#枪，功率为50kW。(3)将4#枪照射在结晶器内已覆盖钛液的位置，待钛液完全覆盖结晶器时开始拉锭。(4)拉锭开始时增加4#枪功率。(5)拉锭过程中，结晶器水流量1800L/min，进水温度21-25℃，出水温度22-28℃，温差1-4℃。本实施例中拉锭时间t在0-8h时和拉锭速率v满足公式v＝At+B，t/h，其中A取0.1，B取15；拉锭时间t大于8h时与拉锭速率v满足公式v＝Ct+D，其中C取-0.55，D取22.5；拉锭时间t和熔速y满足公式y＝Et+F，t/h，其中E取-30，F取1100。具体参数如表2所示，本实施例制备得到的TA10钛合金扁锭，成材率为88.9％，外形波纹小且整齐，表2中的拉锭速率为四舍五入所得，且保留小数点后面一位小数。表2TA10钛合金扁锭拉锭工艺2实施例3一种EB炉熔炼TA10钛合金扁锭的拉锭方法，具体步骤如下：(1)本实施例材料为TA10钛合金，锭长7836mm，拉锭时间780min。(2)待钛液流入结晶器时开启4#枪，功率为50kW。(3)将4#枪照射在结晶器内已覆盖钛液的位置，待钛液完全覆盖结晶器时开始拉锭。(4)拉锭开始时增加4#枪功率。(5)拉锭过程中，结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种EB炉熔炼TA10钛合金扁锭的拉锭方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)待钛液流入结晶器时开启4#枪，功率为50kW；/n(2)将4#枪照射在结晶器内已覆盖钛液的位置，进而防止钛液凝固，且挥发掉杂质，待钛液完全覆盖结晶器时开始拉锭；/n(3)拉锭开始时增加4#枪功率；/n(4)拉锭过程为持续拉锭，且随着拉锭时间的增加，拉锭速率先增加后降低，熔炼速率不断降低；/n所述拉锭速率为10-20mm/min，拉锭时间t在0-8h时和拉锭速率v满足公式v＝At+B，t/h，其中A的取值范围为0.05-0.2，B的取值范围为13-17；拉锭时间t大于8h时与拉锭速率v满足公式v＝Ct+D，其中C的取值范围为-0.4～-0.7，D的取值范围为21-24；/n所述熔速540-1200kg/h，拉锭时间t和熔速y满足公式y＝Et+F，t/h，其中E的取值范围为-27～-32，F的取值范围为1000-1200；/n(5)拉锭过程中，结晶器持续通入冷却水。/n

【技术特征摘要】
1.一种EB炉熔炼TA10钛合金扁锭的拉锭方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)待钛液流入结晶器时开启4#枪，功率为50kW；
(2)将4#枪照射在结晶器内已覆盖钛液的位置，进而防止钛液凝固，且挥发掉杂质，待钛液完全覆盖结晶器时开始拉锭；
(3)拉锭开始时增加4#枪功率；
(4)拉锭过程为持续拉锭，且随着拉锭时间的增加，拉锭速率先增加后降低，熔炼速率不断降低；
所述拉锭速率为10-20mm/min，拉锭时间t在0-8h时和拉锭速率v满足公式v＝At+B，t/h，其中A的取值范围为0.05-0.2，B的取值范围为13-17；拉锭时间t大于8h时与拉锭速率v满足公式v＝Ct+D，其中C的取值范围为-0.4～-0.7，D的取值范围为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖寒，张宏宇，丁平，黄海广，杨超，周荣锋，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53