[发明专利]一种电子束冷床炉熔炼回收锆合金加工方法

说明书

本申请公开了一种电子束冷床炉熔炼回收锆合金加工方法，包括如下步骤：预处理：去除所述锆废料外表面的污染物；布料：测量锆废料氧含量数据，所述锆残料如此地布置以使得铸锭的氧含量分布均匀；电子束冷床炉熔炼：所述电子束冷床炉包括依次毗邻的熔化区、精炼区和结晶区，所述电子束冷床炉设置有熔化区的至少一个第一电子枪、设置于精炼区的至少一个第二电子枪、设置于结晶区的至少一个第三电子枪。

技术领域

本申请涉及钛合金领域，尤其涉及一种电子束冷床炉熔炼TC4合金加工方法及中厚板坯加工方法。

背景技术

从锆应用材的形态来看，可以分为管材和板材。其中核电用锆材中锆管、棒材占75％-80％，核锆板/带材的需求占到20％～25％。目前，世界上较大的几家锆管厂美国华昌和西屋公司、法国锆管厂、加拿大锆管厂、德国锆管厂都在满负荷生产。亚洲是锆材需求增长最快的地区，目前日本每年可生产50t管材；另外，韩国核燃料有限公司(KNFC)140×104m/a大型锆管厂自2009年1月运营以来，也发展较为迅速。总体来看，由于锆材的生产需要根据核电站的需要而生产，所以目前国际主要的锆合金材的生产商均为核电站供应商的子公司。

和国外一样，我国锆材的研究与生产也是在核动力潜艇工程的推动下发展起来的。由于核技术保密、能获取的资料很少，我国的锆材研究走自力更生、自我发展的道路。从总体上看我国锆材的研究水平不低，主要差距在于生产水平落后。从我国锆生产能力来看，当前，国内锆的加工能力12万吨/年，实际产量在8万吨/年，85％以上出口，当前全球锆市场供不应求，海绵锆的价格大约每吨16万元，价格仍在不断上涨。我国目前共有西北锆管和上海高泰两条生产线，此外东方锆业、敖汉华钛这些后起之秀也在不断发展。

电子束冷床熔炼技术20世纪80年代初开始用于锆金属熔炼，其作为生产高质量的优质洁净锆金属的熔炼方法受到了世界各国的高度关注和深入研究，并将其广泛的用于生产实践中。在国外，只有德国、英国、法国、美国、乌克兰等对EB炉及其应用有深入的研究。

国内的锆锭熔炼以真空自耗电弧炉(VAR)为主要方式，拥有电子束冷床熔炼的企业不多，而这些企业具备较长的产业链，并且除电子束冷床熔炼炉外，还具备较大的真空自耗熔炼产能，所以他们本身没有向市场推广电子束冷床熔炼的动力。因EB炉设备及工艺的复杂性和锆熔炼的工艺参数控制难度较大，国内目前鲜有电子束熔炼锆金属的报道及资料。

锆的主要应用领域为海洋、核电和军工，开展锆铸锭的EB炉熔炼研究是非常有必要的。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种电子束冷床炉熔炼回收锆合金加工方法，包括如下步骤：

预处理：去除所述锆废料外表面的污染物；

布料：测量锆废料氧含量数据，所述锆残料如此地布置以使得铸锭的氧含量分布均匀；

电子束冷床炉熔炼：所述电子束冷床炉包括依次毗邻的熔化区、精炼区和结晶区，所述电子束冷床炉设置有熔化区的至少一个第一电子枪、设置于精炼区的至少一个第二电子枪、设置于结晶区的至少一个第三电子枪。

进一步地，在所述电子束冷床炉熔炼步骤中还包括对所述电子束冷床炉抽真空的步骤，所述抽真空的步骤包括利用主泵和前级泵配合抽真空。

进一步地，所述主泵为油增压泵，所述前级泵包括机械泵和一级罗茨泵，所述机械泵、一级罗茨泵和所述油增压泵串联。

进一步地，所述主泵为油扩散泵，所述前级泵包括机械泵和两级罗茨泵，所述机械泵、两级罗茨泵和所述油扩散泵串联。

进一步地，所述锆废料包括锆屑料和/或锆残料，当所述锆废料包括锆屑料时，所述预处理步骤至少包括破碎、磁选、超声波清洗、烘干和压块；当所述锆废料包括锆残料时，所述预处理步骤至少包括修剪、吹扫和清洗。