[发明专利]一种钛合金残料转制异种牌号钛合金的熔炼回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛材加工技术领域，具体的说是一种钛合金残料转制异种牌号钛合金的熔炼回收方法。

背景技术

钛合金具有强度高、密度低、耐腐蚀、无磁等优点，广泛应用于航空航天、舰船、化工及体育等领域。由于钛合金原材料昂贵，且其加工生产工艺复杂、成品率低，因此钛合金制品成本高。如何合理扩大应用钛合金生产过程中产生的大量钛残料，实现重熔回收再利用，是降低钛合金制品生产成本必要途径之一。

现有技术主要通过将钛合金残料破碎为屑状、小粒状形态，并与海绵钛混合，再压制成电极块，然后焊接，进行真空自耗电弧炉(VAR)重熔回收，获得与钛合金残料同牌号的钛合金铸锭，为了保证电极块内部连接强度，一般钛合金残料添加比例不超过30%。但此种工艺方法一般仅适用于钛合金残料熔炼回收同牌号钛合金钛锭，且钛合金残料添加比例低，具有一定局限性，不能完全满足多样化、低成本钛合金残料熔炼回收生产需求。

发明内容

针对上述现有的工艺方法一般仅适用于钛合金残料熔炼回收同牌号钛合金钛锭，且钛合金残料添加比例低，具有一定局限性等问题，本发明提供一种钛合金残料转制异种牌号钛合金的熔炼回收方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种钛合金残料转制异种牌号钛合金的熔炼回收方法，定义待回收钛合金残料合金牌号为a，按照以下方法实现转制b牌号钛合金熔炼回收，b牌号钛合金应包含a牌号所有主要合金元素，该方法包括以下步骤：

步骤一：将a牌号待回收板带状、块状或棒状钛合金残料进行定尺，获得一类或多类具有相似几何形状的钛残料，定尺后钛合金残料尺寸应满足宽度≤250mm、长度≤3000mm；

步骤二：将步骤一所得定尺后钛合金残料抛丸酸洗或碱酸洗，去除表面氧化皮、油污，并烘干，获得表面洁净、干燥的钛残料；

步骤三：根据a牌号钛合金残料实际合金元素含量、b牌号钛合金钛锭目标合金元素含量、添加单质或中间合金种类及合金元素含量、合金元素熔炼过程的烧损量，以及每根电极重量，得出制备每根电极所需各配料的重量，并采用下述方法制备合金包：取壁厚0.2~1.0mm、直径10~40mm、长度≤500mm纯钛薄壁焊管，首先将焊管一端压扁并使用氩弧焊封焊，然后装入颗粒状中间合金，将焊管放平，并使中间合金在焊管长度方向上分布均匀，再将焊管压扁，随后将焊管另一端也压扁、封焊，使中间合金在焊管内得到固定，以上添加的单质、或封装于焊管的中间合金统称为合金包；

步骤四：将定尺后长度不足待制备圆柱状电极，具有相似横截面几何形状的钛合金残料，采用氩弧焊搭接或对接点焊方法连接，使其长度达到待制备圆柱状电极的长度，采用同样的方法使板条状及封装于焊管形式的合金包长度也达到待制备圆柱状电极的长度，然后采用同心圆环形夹具辅助工装进行电极布料及组焊捆绑，制备圆柱状电极，电极直径小于VAR一次熔炼坩埚内径；

步骤五：对制备完成的钛合金残料电极进行2~3次VAR熔炼，获得成分均匀、表面质量优良的转制b牌号钛合金铸锭；

步骤六：对钛合金铸锭进行表面机加工扒皮处理，去除表面缺陷；超声检验，确定冒口位置，并将钛锭冒口缺陷部位切除。

所述步骤四中圆柱状电极由板条状或棒状钛合金残料、封装有中间合金的钛焊管及板条状合金单质组成。

所述步骤四中圆柱状电极内部，板条状或棒状钛合金残料与由板条状合金单质及封装有中间合金的钛焊管合金包均匀密实布料，并在彼此相邻部位进行氩弧焊焊接加固，电极外层由厚度≥4.0mm的板条状钛合金残料包裹，相邻板条间、以及与内部电极焊接加固，最终制作完成直径均匀、结构紧密、连接强度大的整体自耗电极。

本发明的有益效果：

本发明提供的钛合金残料转制异种牌号钛合金的熔炼回收方法，实现了钛合金残料转制异种牌号钛合金钛锭回收再利用，同时提高了钛合金残料添加比例，降低了生产成本，为拓展钛合金残料回收方式提供了一种新的思路，有利于实现钛合金残料灵活、多样化、高流转效率熔炼回收。钛合金残料熔炼回收钛锭成分满足并优于GB/T 3620.1《钛及钛合金牌号和化学成分》国家标准；