【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钛合金熔炼，特别是一种低成本高品质钛锭的制备方法。
技术介绍
1、钛合金材料以其高强度、低密度、耐腐蚀性强等优异特性，被广泛应用于航空航天、海洋工程、军事装备等领域。其中，tc4钛合金(ti-6al-4v)作为一种典型的α-β型钛合金，因其具有良好的综合性能，在飞机机身结构、发动机部件以及舰船装甲等方面得到了广泛应用。然而，tc4钛合金的生产成本较高，主要原因在于原材料价格昂贵、制造工艺复杂以及加工难度大。特别是在生产过程中，会产生大量的残废料(如扒皮屑料、头尾锯切料、加工边角料等)。如何高效利用这些回收料，是降低生产成本的重要途径之一。
2、目前，主要的钛合金回收熔炼方法有两种：真空自耗电弧炉(var)熔炼和电子束冷床(eb)熔炼。但var熔炼在处理钛合金时，无法有效去除高、低密度夹杂物，且由于回收料形态各异，难以焊接成自耗电极，这限制了var熔炼对回收料的处理能力，导致无法实现大量回收料的熔炼，增加了生产成本。同时，虽然eb熔炼可以大量处理回收料，并具有一定的精炼除杂能力，但由于熔池深度较浅，物料在熔炼过程中缺乏有效的电磁搅拌，导致熔炼过程中易偏析元素发生偏析，影响铸锭质量。
3、综上所述，为了同时满足高效回收和高品质铸锭的要求，亟需一种新的熔炼方法，能够大量利用回收料，同时保证铸锭的成分均匀性和高质量。
技术实现思路
1、基于上述问题，本专利技术提出一种低成本高品质钛锭的制备方法，旨在解决现有技术中存在的无法大量回熔钛合金回收料及铸锭成分
2、一种低成本高品质钛锭的制备方法，包括了如下步骤：
3、(1)原料准备：
4、所用原材料包括新料和回收料，其中新料占比20％～30％，回收料占比70％～80％。新料包括海绵钛、alv55中间合金、铝豆、铝板，各原材料占比分别为：海绵钛16.6％～24.9％、铝豆1.86％～2.79％、alv55中间合金1.51％～2.265％、铝板0.0375～0.125％；回收料包括tc4块状回收料和tc4屑状回收料，各成分占比分别为：块状回收料59.5％～73％、屑状回收料7％～10.5％。
5、(2)混料压制：
6、将新料中的海绵钛、铝钒中间合金、铝豆与回收料中的tc4屑状回收料混合，并压制成钛合金坨。
7、(3)eb熔炼：
8、将钛合金坨与回收料中的tc4块状回收料以及新料中的铝板送入eb熔炼炉进行一次熔炼，得到eb铸锭。
9、(4)var熔炼：
10、将eb铸锭作为自耗电极，通过var熔炼炉进行一次熔炼，得到成品tc4钛合金铸锭。
11、进一步地，上述步骤(1)中还包括回收料处理：
12、对回收料进行处理，其中，对tc4块状回收料采用吹砂和酸洗处理，对tc4屑状回收料采用清洗、烘干、粉碎和磁选处理。
13、进一步地，上述步骤(2)中的混料压制方法为将海绵钛、铝豆、alv55中间合金和tc4屑状回收料经多次混料，压制出多块钛合金坨。
14、进一步地，在上述步骤(3)eb熔炼之前，需将钛合金坨与tc4块状回收料及铝板均匀码放在eb炉进料箱中，并对进料箱中的物料进行烘干处理。具体包括，eb炉进料箱的下层码放钛合金坨，上层码放tc4块状回收料，铝板可竖向码放在钛合金坨一侧或横向码放在钛合金坨与tc4块状回收料中间位置。
15、进一步地，在上述步骤(3)中eb熔炼炉拉锭得到的eb铸锭的半径比var熔炼炉的自耗坩埚的内径小25～30mm。
16、进一步地，在上述步骤(4)var熔炼之前，需对eb铸锭进行平头处理。
17、进一步地，新料中各成分：海绵钛的成分含量为：o的含量为0.028wt％，n的含量为0.002wt％，fe的含量为0.037wt％，c的含量为0.008wt％，h的含量为0.001wt％，余量为ti；
18、alv55中间合金的成分含量为：v的含量为55.0％～65.0wt％，al的含量为34.47wt％～44.47wt％，杂质的含量为0.53wt％；
19、铝豆的纯度大于99.6wt％。
20、进一步地，回收料中成分：回收料中的al的含量介于6.0％～6.3％，o的含量介于0.17％～0.25％；
21、tc4屑状回收料的成分含量为：ti的含量89.7wt％、al的含量6.030wt％、v的含量4.1wt％、fe的含量0.084wt％、o的含量0.25wt％；
22、tc4块状回收料的成分含量为：ti的含量89.74wt％、al的含量6.030wt％、v的含量4.1wt％、fe的含量0.084wt％、o的含量0.15wt％。
23、与现有技术相比较，本专利技术的有益效果如下：
24、通过本专利技术提出的利用tc4回收料获得低成本、高品质钛锭的制备方法，能利用eb炉和var炉各自的熔炼优点，同时解决了传统熔炼方式不能大量回熔钛合金回收料(块状回收料和屑状回收料)及铸锭成分均匀性差的难题。
25、本专利技术通过eb熔炼工艺一次熔炼能够有效处理大量回收料，实现资源的高效利用，降低生产成本，得到的eb铸锭通过var熔炼工艺二次熔炼，利用深熔池和电磁搅拌的优点，使钛合金铸锭的成分均匀化，提升铸锭质量。
26、本专利技术通过“电子束冷床熔炼炉+真空自耗熔炼炉”双联工艺方式熔炼获得的钛合金铸锭中合金元素分布均匀性好、洁净度高、冶金质量优异，满足国标gb/t 3620.1-2016、gb/t 5193-2007的要求。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种低成本高品质钛锭的制备方法，其特征在于，包括一下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低成本高品质钛锭的制备方法，其特征在于，步骤(1)还包括对所述回收料进行处理，其中，对所述TC4块状回收料采用吹砂和酸洗处理，对所述TC4屑状回收料采用清洗、烘干、粉碎和磁选处理。
3.根据权利要求1所述的一种低成本高品质钛锭的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，将海绵钛、铝豆、AlV55中间合金、TC4屑状回收料经多次混料，压制出多块合金钛坨。
4.根据权利要求1所述的一种低成本高品质钛锭的制备方法，其特征在于，步骤(3)之前还包括将所述钛合金坨与TC4块状回收料以及铝板均匀码放在EB炉进料箱中，在对EB炉进料箱中的物料进行烘干处理。
5.根据权利要求4所述的一种低成本高品质钛锭的制备方法，其特征在于，EB炉进料箱的下层码放钛合金坨，上层码放TC4块状回收料，所述铝板可竖向码放在钛合金坨一侧或横向码放在钛合金坨与TC4块状回收料中间位置。
6.根据权利要求6所述的一种低成本高品质钛锭的制备方法，其特征在于，EB熔炼炉炉拉锭得到
7.根据权利要求1所述的一种低成本高品质钛锭的制备方法，其特征在于，步骤(4)之前还包括对所述EB铸锭进行平头处理。
8.根据权利要求1所述的一种低成本高品质钛锭的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的海绵钛的成分含量为：O的含量为0.028wt％，N的含量为0.002wt％，Fe的含量为0.037wt％，C的含量为0.008wt％，H的含量为0.001wt％，余量为Ti；
9.根据权利要求1所述的一种低成本高品质钛锭的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述回收料中的Al的含量介于6.0～6.3％，O的含量介于0.17～0.25％。
10.根据权利要求6所述的一种低成本高品质钛锭的制备方法，其特征在于，所述TC4屑状回收料的成分含量为：Ti的含量89.7wt％、Al的含量为6.030wt％、V的含量为4.1wt％、Fe的含量为0.084wt％、O的含量为0.25wt％；
...【技术特征摘要】
1.一种低成本高品质钛锭的制备方法，其特征在于，包括一下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低成本高品质钛锭的制备方法，其特征在于，步骤(1)还包括对所述回收料进行处理，其中，对所述tc4块状回收料采用吹砂和酸洗处理，对所述tc4屑状回收料采用清洗、烘干、粉碎和磁选处理。
3.根据权利要求1所述的一种低成本高品质钛锭的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，将海绵钛、铝豆、alv55中间合金、tc4屑状回收料经多次混料，压制出多块合金钛坨。
4.根据权利要求1所述的一种低成本高品质钛锭的制备方法，其特征在于，步骤(3)之前还包括将所述钛合金坨与tc4块状回收料以及铝板均匀码放在eb炉进料箱中，在对eb炉进料箱中的物料进行烘干处理。
5.根据权利要求4所述的一种低成本高品质钛锭的制备方法，其特征在于，eb炉进料箱的下层码放钛合金坨，上层码放tc4块状回收料，所述铝板可竖向码放在钛合金坨一侧或横向码放在钛合金坨与tc4块状回收料中间位置。
6.根据权利要求6所述的一种低成本高品质钛锭的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷云清，张炜华，杨黄政，张权笠，曹寿林，马小艳，彭骏，俞鹏，付民娟，
申请(专利权)人：青海安立聚能钛业有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。