[发明专利]铸锭的熔炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种铸锭的熔炼方法。

背景技术

在工业生产上，熔炼技术是铸锭制造的主要技术。熔炼技术是将金属材料及其它辅助材料投入熔炼炉熔化并调质，炉料在高温熔炼炉内发生一定的物理、化学变化，产出粗金属或金属富集物和炉渣的火法冶金过程。熔炼技术主要包括真空电弧熔炼、等离子熔炼或电子束熔炼，其中，电子束熔炼是目前被广泛使用的一种熔炼技术。

电子束熔炼炉(Electron Beam Refine Furnace，EB炉)，是利用高速运动电子的动能转换成热能作为热源，将金属熔化成铸锭的一种真空熔炼设备。由于EB炉真空度高，提纯效果好，可以同时去除金属中的非金属元素杂质与低熔点金属杂质，因此广泛用于生产洁净金属，对于高纯难熔金属以及难熔金属合金生产领域发挥着重要作用。

电子束熔炼炉在较高真空条件下用一个或多个电子枪阴极发射的高速电子束轰击高温难熔金属，由电子束动能转化为热能来加热熔化金属形成液态金属，所述液态金属注入水冷结晶器或铸锭的模具内，聚集成熔池，然后冷凝成铸锭。

但是，现有技术熔炼制造的铸锭的质量有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种铸锭的熔炼方法，提高铸锭的质量。

为解决上述问题，本发明提供一种铸锭的熔炼方法，包括：提供熔炼设备，所述熔炼设备包括铸锭圆坩埚、位于所述铸锭圆坩埚上方且用于发射电子束的电子枪、位于所述铸锭圆坩埚底部的引锭头；设置所述电子束的扫描范围和电子枪功率达到预设值，采用所述电子束对所述引锭头进行电子束扫描以形成第一熔池，且以使朝向所述铸锭圆坩埚侧壁的引锭头表面呈熔融状态；在电子枪功率达到预设值后至少一次地增加所述电子枪的功率直至达到目标功率；在电子枪功率达到预设值以及每次增加功率后，对所述引锭头进行至少一次第一拉锭处理，所述第一拉锭处理包括：使所述引锭头进行第一上顶操作、第一下拉操作、第二下拉操作和第二上顶操作，且每一次操作的步骤中使所述引锭头移动预设距离，所述预设距离小于或等于所述第一熔池深度；所述第一拉锭处理还包括在每一次操作后使所述引锭头保持静止至预设时间。

可选的，设置所述电子束的扫描范围和电子枪功率达到预设值的步骤包括：设定所述电子枪的功率至初始功率，且使所述电子束聚焦于所述铸锭圆坩埚的中心位置处；使所述电子束聚焦于所述铸锭圆坩埚的中心位置处后，增加所述电子枪的功率和电子束扫描范围，将所述电子枪的功率由初始功率增加至预设功率，且使所述电子束的扫描范围达到第一预设尺寸；其中，增加所述电子枪功率和电子束扫描范围的过程中，采用所述电子束对所述引锭头进行电子束扫描。

可选的，所述电子枪的初始功率为9.5kW至10.5kW。

可选的，将所述电子枪的功率由初始功率增加至预设功率的步骤中，所述预设功率为目标功率的30％至35％。

可选的，所述铸锭为圆柱体，所述电子束的扫描图案为圆形，所述第一预设尺寸为第一预设扫描直径；使所述电子束的扫描范围达到第一预设尺寸的步骤中，所述电子束的第一预设扫描直径为所述铸锭直径的75％至85％。

可选的，所述电子枪的功率达到目标功率后，所述熔炼方法还包括：调整所述电子束的扫描范围至第二预设尺寸，所述第二预设尺寸为第二预设扫描直径；所述电子束的第二预设扫描直径为所述铸锭直径的60％至70％。

可选的，提供熔炼设备的步骤中，所述熔炼设备还包括具有液态金属的水平坩埚；所述水平坩埚的形状为长方体，沿所述水平坩埚的长方向为Y方向，沿所述水平坩埚的宽方向为X方向；使所述电子束聚焦于所述铸锭圆坩埚的中心位置处的步骤包括：使所述电子束聚焦形成光点；将所述光点沿X方向和Y方向进行移动，直至使所述电子束聚焦于所述铸锭圆坩埚的中心位置处。

可选的，所述电子枪的功率达到目标功率后，所述熔炼方法还包括：使所述水平坩埚中的液态金属溢流并注入至所述铸锭圆坩埚内；使所述电子束对所述铸锭圆坩埚内的液态金属进行电子束扫描形成第二熔池，所述第二熔池位于所述铸锭圆坩埚的顶部区域内，所述第二熔池内具有熔融金属；采用所述引锭头对所述熔融金属进行多次第二拉锭处理以形成铸锭。

可选的，增加所述电子枪功率和电子束扫描范围的过程中，所述第一熔池的深度为0.3cm至0.5cm。

可选的，对所述引锭头进行第一拉锭处理的步骤中，所述预设距离为0.2cm至0.4cm。

可选的，在每一次操作后使所述引锭头保持静止至预设时间的步骤中，所述预设时间为30秒至60秒。