[发明专利]一种生产TC4钛合金圆锭/扁锭的方法

摘要

本发明公开一种VAR炉+7枪冷阴极EB炉联合生产TC4钛合金圆锭/扁锭的方法，按国标规定成分范围内取平均值后作为基准值，然后将Al元素的基准值增加，V元素的基准值下降后作为压块料的配比成分。按配比进行合金包的包制，并将海绵钛与合金包压制成电极块，采用等离子焊机将电极块焊接成长电极，并用VAR炉熔炼成一次铸锭，再将VAR炉熔炼的一次锭用7枪冷阴极EB炉进行第二次熔炼，即可获得超大规格高品质TC4钛合金圆锭/扁锭。本发明操作方便、能实现铝钒元素的控制，并能大幅度提升TC4钛合金的铸锭中铝钒元素的稳定性，实现传统TC4钛合金产品的品质得以进一步的提高，使产品获得良好的市场竞争能力。

主权项

1.一种VAR炉+7枪冷阴极EB炉联合生产TC4钛合金圆锭/扁锭的方法，其特征在于经过下列各步骤：（1）根据TC4合金的国标上下限要求取Al元素和V元素的平均值作为基准值，即Al：6.125%，V：4.0%；（2）Al元素的基准值加1.5~2.0%，V元素的基准值降0.1~0.4%，以此作为名义成分；（3）按制定好的名义成分进行配比，V元素以粒径8~12mm的65Al‑35V合金颗粒为原料，Al元素以铝箔和粒径为10~16mm的铝豆颗粒为原料，将合金颗粒和铝豆颗粒采用铝箔进行包装得到合金包，将合金包按重量平均分为四等份，再将所需添加的海绵钛按重量分为四等份；（4）将一等份海绵钛倒进模具后，将海绵钛铺平，再将一个合金包平放进海绵钛正中间，再倒入一等份海绵钛，再铺平，再放入两个合金包，一个放在模具对侧，一个放在模具近侧，再倒入一等份海绵钛，再铺平，再放入一个合金包，最后再将一等分海绵钛倒入模具里；（5）采用25MPa的压力进行压制，压制保压时间为20~30s，保压完成后退模，获得电极块；（6）将电极块焊接成电极，并在VAR炉上进行一次熔炼，熔炼采用长弧慢熔炼工艺，熔炼的过程中电弧长度控制为150~200mm，熔炼电流为3500~4000A，电压36~40V，熔炼速度为3~4 kg/min；（7）将经VAR炉熔炼出来的铸锭进行标记，每个铸锭的头、中、尾进行取样，化验，算出化验成分的平均值，对第一根铸锭化学成分高于平均值的标记为A11，接近平均值的标为A12，低于平均值的标为A13……第二根标记为A21、A22、A23……如此类推；（8）把标记好的经过一次VAR炉熔炼的铸锭装进7枪冷阴极EB炉左右水平进料室中，铸锭摆放的原则为化学成分高于平均值的摆在左进料室，而右进料室则摆化学成分低于平均值的铸锭，这两者要对应；在左进料室摆放第二根铸锭时，要选用化学成分比平均值低的铸锭，在右进料室摆放第二根铸锭时，要选用化学成分比平均值高的铸锭，如此反复，实现左、右两边摆放铸锭的高低成分对应；（9）在物料摆放完成后，安装好需要使用的结晶器规格，关闭炉门进行抽真空，待真空度达3.0×10^‑3torr时，开启5^#冷阴极电子枪对浇口附近的凝壳进行烘烤，待真空度稳定后，开启1^#~4^#冷阴极电子枪对熔炼区进行烘烤，待凝壳的所有区域均熔化，在真空稳定的前提下加大1^#~5^#电子枪的功率，各把电子枪加载的功率为200kW时，开启左右两侧的推料系统，将经一次VAR炉熔炼的铸锭推至冷床进行熔炼，待熔化的流体流进结晶器后，开启6^#、7^#冷阴极电子枪，让钛液流进结晶器后待钛液液面高度达70~80mm时，关闭所有的电子枪，让其随炉自然冷却3~4h，完成制备引锭头的工序；（10）再次开启6^#、7^#冷阴极电子枪，让引锭头扫描端重新熔化后，再次开启1^#~5^#冷阴极电子枪，1^#、2^#电子枪的功率控制在250~280kW，3^#、4^#冷阴极电子枪的功率控制在200~240kW，5^#冷阴极电子枪的功率控制在185~195kW，6、7^#冷阴极电子枪功率控制在150~180kW，熔炼速度控制在500~800kg/h，熔炼完成待铸锭冷却3~4h后即获得高品质TC4钛合金圆锭/扁锭。