[发明专利]一种高纯度钛铸锭的真空自耗熔炼方法

说明书

本发明公开了一种高纯度钛铸锭的真空自耗熔炼方法，本发明通过冷却水强度的控制，有效增加了钛铸锭真空自耗熔炼提纯效果，尤其适合在北方潮湿寒冷冬季钛铸锭真空自耗熔炼；同时在一次锭熔炼时降低电压，采用短弧熔炼利于平稳除杂，二次锭熔炼时加大熔炼电流，利于加大熔池除杂提纯，预热水温和预热时间的设定十分关键。大型钛铸锭（≥7吨）的表面质量优异，表面气孔和冷隔消除，表面扒皮量减少，铸锭成品率提升1～2%。

技术领域

本发明属于钛及钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种高纯度钛铸锭的真空自耗熔炼方法。

背景技术

在钛及钛合金真空自耗熔炼领域，铸锭的提纯或成分控制主要是对电流、电压、搅拌电流和熔炼真空度等工艺参数优化，调整电极电弧熔炼时金属液滴数量和液滴颗粒大小，使得真空自耗熔炼过程中发生的一系列物理化学反应，促进易挥发元素和杂质挥发。钛及钛合金铸锭真空自耗熔炼过程一般通过上述工艺参数调整达到最优提纯效果，一些物质发生分解电离，氢、氯化物等挥发去除，使得钛金属致密化和纯化。

而在我国潮湿寒冷的季节里，钛及钛合金真空自耗熔炼坩埚冷却系统的循环水冷却强度直接影响到熔池的深度、直径以及熔池中金属液的过热度。为取得最优熔炼效果，提高钛铸锭纯度，需要精准控制真空自耗熔炼循环冷却水冷却强度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高纯度钛铸锭的真空自耗熔炼方法，本发明通过冷却水强度的控制，有效增加了钛铸锭真空自耗熔炼提纯效果，尤其适合在北方潮湿寒冷冬季钛铸锭真空自耗熔炼；同时在一次锭熔炼时降低电压，采用短弧熔炼利于平稳除杂，二次锭熔炼时加大熔炼电流，利于加大熔池除杂提纯。预热水温和预热时间的设定十分关键。

为实现上述目的，本发明具体采用的技术方案如下：

一种高纯度钛铸锭的真空自耗熔炼方法，包括混料、电极压制及焊接、一次焊接和熔炼、一次锭平头和表面清洗、二次焊接和熔炼和扒皮取样、探伤步骤。具体步骤如下：

（1）海绵钛混料：采用单块混料方式进行混料；所述步骤（1）中海绵钛满足GB/T 2524-2010要求的1级或0级。

（2）电极压制及焊接：对步骤（1）中混好的海绵钛料进行电极压制成块，采用非钨极氩气保护等离子焊箱将压制好的电极块焊接成自耗电极；所述步骤（2）中焊接电流500-800A，焊接电压为35-50V。

（3）一次焊接和熔炼：采用真空自耗电弧炉对上述步骤（2）自耗电极炉内焊接并进行一次真空自耗熔炼；并对一次锭出炉后平头和表面清洗；所述步骤（3）中一次焊接和熔炼的熔前真空度≤2.0Pa，漏气率≤0.8Pa/min，熔炼电压设定为28～34V，稳弧电流为8.0～12.0A，熔炼电流为22～28kA。

（4）二次焊接和熔炼：采用真空自耗电弧炉对上述步骤（3）处理完的一次锭电极炉内焊接并进行二次真空自耗熔炼；所述步骤（4）中二次焊接和熔炼的熔前真空度≤1.5Pa，漏气率≤0.7Pa/min，熔炼电流34～38KA，稳弧电流为10.0～15.0A，熔炼电压设定为33～38V。

（5）扒皮取样、探伤：对步骤（4）二次熔炼完的钛铸锭进行扒皮取样，同时对铸锭冒口部位进行探伤，检测铸锭头部缩孔部位。

所述步骤（3）一次焊接过程中需要进行预热循环冷却水温度控制，所述循环冷却水预热温度为28～35℃，预热时间30～45min。所述步骤（3）中一次熔炼过程温度控制具体为：循环冷却水温控制在35～40℃，出水温度和入水温度之差控制在5～10℃之间。

所述步骤（4）二次焊接过程中需要进行预热循环冷却水温度控制，所述循环冷却水预热温度为28～35℃，预热时间30～45min。所述步骤（4）二次熔炼过程中温度控制具体为：循环冷却水温控制在35～40℃，出水温度和入水温度之差控制在5～10℃之间。

所述步骤（3）中一次熔炼过程采用短弧熔炼。