[发明专利]一种电子束冷床炉全自动熔炼工业纯钛的方法

说明书

技术领域

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

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。

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。

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

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。

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：

(1）、将粒度为0.83～25.4mm，纯度为99.7%海绵钛真空烘干；

（2）、将海绵钛置于真空度为0.6±0.1Pa，温度为60±0.2℃烘干后的装进阿基米德螺旋筒中；

（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0.4～0.8Pa，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；