[发明专利]一种大吨位钛铸锭的熔炼工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛及钛合金加工领域，尤其涉及一种大吨位钛铸锭的熔炼工艺方法。

背景技术

近年来，我国钛工业取得了快速发展， “钛及钛合金深加工技术”被列入国家重点支持的高新技术领域，“大卷重钛带制备技术研究及产业化”被列入中国钛工业“十一五”发展规划中的重要开发技术，特别是对于宽钛板带的研究、应用和生产也越来越广泛。生产高宽度、大卷重的钛带卷必然需要相应的大吨位钛铸我锭，所以大吨位钛铸锭的生产、交易量也随之增加。

国内外目前生产大吨位钛铸锭的电极一般采用两根电极分别制备、分别熔炼成两个一次锭后再采用对焊的方式组成一个一次锭进行二次熔炼，该方法主要缺点是增加了生产工序，生产效率低，相应增加了生产成本，同时生产二次锭焊接时，要先将辅助电极与第一个一次锭焊接好，之后再将第一个一次锭与第二个一次锭焊接好。因此，二次熔炼时，要进行两次炉内焊接。为保证熔炼过程顺利进行，要求两次炉内焊接都应该有良好的焊接质量，不仅要确保焊缝有足够的强度，而且应保证焊后电极有足够的垂直度，以避免熔炼过程出现掉块和侧弧，发生安全事故。所以对焊接的要求很高，实际生产时效率比较低。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明的目的是提供一种减少电极制备、能够提高生产效率的大吨位钛铸锭的熔炼工艺方法。

本发明的技术方案是：一种大吨位钛铸锭的熔炼工艺方法，其具体步骤如下：

（1）、混料压制电极：取各批次的材料化学成分符合GB/T 2524-2002要求的海绵钛，经过混配料系统的自动称重、下料及混料后进入80KN油压机模腔内，经过油压机挤压成Φ860mm为1/4圆形、Φ760mm为1/3圆形、Φ660mm为1/2圆形，高度均为200mm、密度达3.4-3.5g/cm³的电极块，经自动堆垛后成为长度最长可达6000mm，重量最大可达12吨的圆柱状电极，并用夹具夹紧； 

（2）、焊接电极：将海绵钛圆柱电极放入真空等离子焊箱内，抽真空到0.1mbar以下，然后充入高纯氩气并使焊箱内压力达到300mbar，同时运用三台焊枪在60－110mm/min的焊接速度下，自动旋转电极，并根据电极直径的大小纵焊6－12条直焊缝，焊接牢固后去除夹具；

（3）、一次熔炼：将钛电极置入大型10吨真空自耗电弧炉内，电极杆的行程足够长，在炉内运用自动焊接上同牌号的辅助电极，辅助电极与自耗炉电极杆的电极夹头相连接，电极整体成为一个极端，坩埚模具为另一极端，炉内抽真空至3.0Pa以下，之后接通电源，使极端间起弧，然后逐步加大电流并稳定至24-30KA，逐步加大电压并稳定至30-38V，经过起弧、正常熔炼、热封顶的熔炼过程，使钛电极得到一次熔炼，待钛溶液在坩埚模具中冷却、凝固后，制得一次钛锭；

（4）、二次熔炼：将一次钛锭表面经过清理之后，再置入到10吨真空自耗电弧炉内，焊接上辅助电极，并与电极夹具相联接，使之成为极端，炉内抽真空至2.0Pa以下，再接通电源，然后逐步加大电流并稳定至35-40KA，逐步加大电压并稳定至33-40V，经过起弧、正常熔炼、热封顶的熔炼过程，使一次钛锭得到再次熔炼，待钛溶液在坩埚模具中冷却、再凝固后，得到二次钛锭；

（5）、铸锭扒皮检验：将二次钛锭进行扒皮处理，去除表面气孔、裂纹等缺陷，得到质量符合要求的铸锭。

本发明的优点是：1、通过对电极形状等的设计控制以及电极压制密度的工艺控制等，只需制备一根电极，减少电极制备；2、生产的大规格、大单重的钛铸锭属国内先进水平；3、自动化程度高，产品的稳定性和一致性好；4、充分利用设备的能力，成品率提高，提高生产效率，降低消耗。

具体实施方式

下面的实施例可更详细地说明本发明，但不以任何形式限制本发明。

实施例1：（1）取各批次的材料化学成分符合GB/T 2524-2002要求的海绵钛，经过混料系统自动称重、下料及混料后进入80KN油压机模腔内，经过油压机挤压成1/4圆、高度为200mm、密度达3.5的g/cm³的电极块，经自动堆垛后成为Φ860×5600，重量达11.2吨的圆柱状电极，并用夹具夹紧；

（2）将海绵钛圆柱电极放入真空等离子焊箱内，抽真空到0.1mbar以下，然后充入高纯氩气并使焊箱内压力达到300mbar，同时运用三台焊枪在70mm/min的焊接速度下，自动旋转电极，并根据电极直径的大小纵焊12条直焊缝，焊接牢固后去除夹具；