[发明专利]一种自给料式Ti‑6Al‑4V块料回收方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于金属回收领域，具体涉及一种自给料式Ti-6AL-4V块料回收方法及装置。

背景技术

Ti-6Al-4V是钛合金牌号TC4的名义化学成分表达，其主要成分：Al： 5.5％-6.75％，V：3.5％-4.5％，余量为Ti。由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中的王牌合金，该合金使用量已占全部钛合金的75％～85％。然而由于钛合金的加工特点，生产工艺复杂，加工流程长，成品率低，致使加工过程中会产生大量钛合金块状残废料，因此对其展开回收处理后再应用，就能有效节约资源、降低成本。

目前的TC4钛合金回收方法共分七步：1、将回收的块料焊接成电极；2、将焊好的电极与辅助电极焊接；3、将焊接好的电极在真空自耗炉内熔炼，制成一次锭；4、重复熔炼多块一次锭；5、将几根一次锭对焊，再焊接辅助电极上，继续化第二次，出炉为二次锭；6、重复第5步，直到出锭达到成品品质；7、冷却后扒皮取样。

传统的TC4钛合金回收方法没有进行有效筛选，块料牌号鉴别不到位，混有其它牌号合金块料，造成回收铸锭成分不合格；在块料焊接成电极时会有众多焊点，这会对化锭存在极大的危害；并且仅仅是用钨极氩弧焊法对块料进行简单焊接，这一焊接方法会导致钛合金锭含有钨夹杂，而且因块料表面处理不到位，存在低密度元素N、O夹杂；回收加工过程中不但需要多次焊接回收块料与电极，还需对真空自耗炉及其中的电极与块锭进行多步搬运等操作，效率低下，并伴有一定的风险，容易造成半成品损毁，成品率进一步降低。

与此同时，目前的TC4钛合金所用的回收装置较为简单，如图2所示，常用的普通真空自耗熔炼炉以电极杆与母电极为核心，外围包裹以真空系统与炉壳，回收加工过程中，不但需要反复将钛合金块锭与母电极焊接，一次锭与母电极焊接以及一次锭直接彼此焊接，产生多个焊点，对化锭产生不利影响，严重影响成品的品质，提高废品率，而且还需要反复开启关闭炉膛，导致重复抽真空，大大降低工作效率。

发明内容

针对以上技术问题，本发明的发明目的为：提供一种自给料式Ti-6AL-4V 块料回收方法及装置，使TC4钛合金块锭在回收过程中去除回收铸锭内钨夹杂和低密度元素N、O杂质；大幅减少焊点，防止多焊点对化锭造成的危害，提高成品品质；减少回收块锭的操作工序，提高加工效率。

为实现以上发明目的，本发明所采取的技术方案为：

一种自给料式Ti-6AL-4V块料回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对待回收的Ti-6Al-4V块料使用直读式光谱分析仪进行成分鉴别，去除其他牌号钛合金及杂质污染；

步骤2：对鉴别后的块料进行抛丸和酸洗处理，去除块料表面的氧化物；

步骤3：对块料进行焊接，制备成重100kg的母电极；

步骤4：将母电极装进真空自耗熔炼炉内，先在水冷紫铜坩埚底部铺上100kg 块料，并在给料装置内的4个给料仓内各加100kg块料；

步骤5：对炉腔和给料仓抽真空，真空度达到3Pa时起弧熔化，待将100kg 块料全部包裹后断弧，跳闸，冷却5分钟；

步骤6：提升母电极，使之离开水冷紫铜坩埚，通过电磁阀打开第一给料子仓，在块料自然掉落到炉腔内时，起弧熔化，熔炼20kg时，断弧，跳闸；

步骤7：重复步骤6，熔炼完其余三个给料子仓内的块料；

步骤8：炉腔内的溶液冷却，出炉，得到一个约600kg的铸锭；

步骤9：重复步骤1至步骤8两次，将熔炼得到的三个约600kg铸锭进行焊接，组成一个1800kg的电极。

步骤10：对1800kg的电极熔炼两次，得到一个约1800kg的Ti-6Al-4V铸锭；

步骤11：对铸锭进行扒皮、探伤、取样，合格后入库。

进一步的，作为本发明方法的改进，其特征在于：所述步骤3中得到的母电极直径300mm，高500-600mm。

进一步的，作为本发明方法的改进，其特征在于：所述步骤5中起弧融化约20kg块料时断弧。

进一步的，作为本发明方法的改进，其特征在于：所述步骤8中冷却时间为3小时。

进一步的，作为本发明方法的改进，其特征在于：所述步骤3中对块料进行焊接时使用的是等离子氩弧焊。

进一步的，作为本发明方法的改进，其特征在于：所述步骤9中对熔炼得到的三个约600kg铸锭进行焊接的方式为等离子氩弧焊。