[发明专利]一种用于钛合金铸锭的EB炉与VAR炉双联熔炼方法

说明书

一种用于钛合金铸锭的EB炉与VAR炉双联熔炼方法，采用一次EB+一次VAR的熔炼方法，先EB熔炼出扁锭并对扁锭进行锯切、然后组配电极并组焊电极，最后进行VAR熔炼，兼具EB熔炼和VAR熔炼两种方式的优点。通过对锯切后扁锭的元素含量进行计算和搭配，能够提升组配电极的元素均匀性，将原本元素含量波动较大的EB熔炼扁锭重新组合成多个元素含量较为均匀的VAR电极，VAR熔炼后就能得到多个化学成分均匀的钛合金铸锭，利用原始扁锭宽度方向的高均匀性特点以及搭配组合过程中的干预设计，大幅提高铸锭的化学成分均匀性，避免铸锭内部夹杂，显著提高铸锭质量。

技术领域

本发明涉及钛合金铸锭熔炼领域，尤其涉及一种用于钛合金铸锭的EB炉与VAR炉双联熔炼方法。

背景技术

钛合金具有比强度高、质轻、耐腐蚀等优点，在航空航天、舰船、武器装备、化工等领域应用广泛。钛合金传统的熔炼方式为真空自耗电弧熔炼（VAR），将原料配料后混料并压制组焊电极，经2~3次VAR熔炼为圆锭，再经锻造打磨后获得轧制板材所需的方坯。VAR熔炼由于凝固方式的限制，去除夹杂能力有限，不能有效消除铸锭中高低密度夹杂缺陷，往往单次熔炼不能满足高性能钛合金结构件需求，因此一般进行多次熔炼。

电子束熔炼（EB）的冷床结构中将熔化、精炼和坩埚分开，热源电子枪可以控制能量和扫描范围，过热度高、真空度高，冷床凝壳具备捕获高密度夹杂的作用，高低密度夹杂去除效果好，但EB熔炼在合金元素均匀性控制方面不及VAR熔炼。此外，VAR熔炼多为圆锭，能耗低、操作简单，在行业中最为普及，而EB熔炼可生产圆锭或直接生产扁锭，扁锭铣面后获得方坯，流程短、损耗小、成本低。

目前进行高品质钛合金铸锭制备的现有技术通常为多次VAR熔炼制备，采用一次EB熔炼圆锭之后进行VAR熔炼路线的EB+VAR双联熔炼制备钛合金铸锭的工艺目前仍未成熟应用。多次VAR熔炼存在高低密度夹杂难以去除的问题，常规EB熔炼方式熔炼铸锭的成分均匀性较差，若采用EB熔炼圆锭后直接进行VAR熔炼，初次EB熔炼后的成分波动无法通过后续VAR熔炼改善，使得该路线的铸锭质量结果不及传统多次VAR熔炼路线，因此一次EB圆锭+VAR熔炼的工艺路线难以解决EB熔炼成分均匀性差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于钛合金铸锭的EB炉与VAR炉双联熔炼方法，提升钛合金铸锭的化学成分均匀性。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于钛合金铸锭的EB炉与VAR炉双联熔炼方法，包括以下步骤：

步骤一、EB熔炼

将钛合金原料送入EB炉内进行EB熔炼，得到长条状矩形体扁锭；

步骤二、锯切

对步骤一获得的扁锭沿长度方向进行间隔取样，根据钛合金的成分选取多种元素，对取样区域内所选取的各种元素的含量进行成分检测，分别得到扁锭沿长度方向的多种不同元素含量各自的波动范围，选取波动数值最大的一种元素作为主要元素，根据主要元素沿扁锭长度方向的含量波动，将扁锭锯切成多块矩形体小节，并设定出多条具有不同数值的主要元素含量标准线，然后根据多条主要元素含量标准线的数值，将多块矩形体小节依据主要元素含量的不同划分为从-m到m的总计2m类，m为不等于0的整数；

步骤三、组配电极

将步骤二获得的多块矩形体小节分别搭配组合成多个用于VAR熔炼的电极，组合时将分类为-a和a的矩形体小节进行组合，a取值为1，2，3…m；

组合后分别计算多个电极的主要元素含量，计算公式为：

Q(x)=(Q1*W1+…+Qn*Wn) / (W1+…+Wn)；

其中x为该电极在多个电极中的数字编号，n为组成该电极的矩形体小节的数量，Q(x)为该电极的主要元素含量，Q1…Qn分别为n块矩形体小节的主要元素含量，W1…Wn分别为n块矩形体小节的长度；