[发明专利]一种钛及钛合金EB锭的制备工艺方法

说明书

本发明涉及一种钛及钛合金EB锭的制备工艺方法，采用原材料混料装箱熔炼工艺，包括料箱制备、配料称重、混料、装箱、EB熔炼等步骤，其中料箱由料箱本体和隔板装置组成，使用隔板装置将料箱分为数个小单元格，大幅降低了每次混料重量，显著改善了EB熔炼原料均匀性；同时，通过料箱前端板压板咬合固定作用，可有效避免持续水平进料熔炼过程中，料箱尾部翻落熔池、偏斜及堵料异常情况，提高进料熔炼的平稳性，从而可有效提高钛及钛合金EB锭成分均匀性，本发明提供的制备工艺方法无需投资大型电极压机，无需进行压块、组焊电极，可提高熔炼效率、降低烧损量、提高成分均匀性，具有流程短、成本低的优势。

技术领域

本发明涉及钛材加工技术领域，具体涉及一种钛及钛合金EB锭的制备工艺方法。

背景技术

钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀、生物相容性好等优点，在航空航天、船舶、化工、生物医疗、交通运输、体育休闲以及日用品等领域应用前景广阔。但成本高，限制了钛材进一步推广应用，其中降低钛及钛合金熔炼制坯成本，是行业主要研究技术方向。

钛及钛合金传统的熔炼方式为真空自耗电弧熔炼（VAR），将原料配料后混料并压制组焊电极，经2~3次VAR熔炼为圆锭，再经锻造打磨后获得轧制板材所需的方坯，制造工序流程长、成本高。电子束冷床炉（EB炉）一次熔炼可直接生产扁锭，不经锻造，铣面后获得可用于直接轧制的方坯，流程短、成本低。

现有钛及钛合金EB熔炼技术，当需要添加AlV、TiO₂等合金元素时，例如TC4（Ti-6Al-4V）钛合金EB锭、TA2冷轧薄带用EB锭等，为提高成分均匀性，需要经过混料、压制电极、阻焊电极后，经过水平进料进行EB熔炼，该方法需要投资大型压机（一般4000吨以上压力）等专用设备，设备投资大、制备流程长；同时，原料压制电极紧实、密度大，密度一般在3.0~4.2g/cm3，接近于钛金属密度，EB熔炼过程中，电子束热源照射在电极前端熔化端面，由于压块密度大、导热效应大，相比海绵钛散料的熔炼，原料单位重量熔化所需电子束照射时间长、烧损量大，导致熔炼速率低、烧损率高；此外，在持续熔炼进料、多根电极棒料切换续接过程中，极易出现电极棒料尾部翻落熔池、进料偏斜出熔化图形区域，甚至堵料等情况，影响进料和熔化速率一致稳定性，并进一步影响合金元素成分均匀性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种钛及钛合金EB锭的制备工艺方法，该方法采用原材料混料装箱熔炼工艺，无需进行压块、组焊电极，同时可提高熔炼效率、降低烧损量、提高成分均匀性，具有流程短、成本低的优势。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种钛及钛合金EB锭的制备工艺方法，采用原材料混料装箱熔炼工艺进行钛及钛合金EB锭的制备，具体包括以下步骤：

第一步，采用钛板制备组合式料箱，所述组合式料箱由料箱本体和隔板装置两部分组成，其中，所述料箱本体为上部敞口的箱体，所述料箱本体前端板上端设置有朝料箱本体外侧延伸的压板，压板高度较后端板上沿高出5~10mm，所述隔板装置设置在料箱本体内，用于将料箱本体分割为数个单元格，且能够在使用完毕后移出料箱本体进行重复性使用；

第二步，将海绵钛与所需中间合金按配料基准称重，为下步混料做准备，每次混料单元总重量80~200Kg；

第三步，将第二步称重好的每单元原料，加入混料机中混料，混料时间不低于300s；

第四步，将混料后的每单元原料分别装入组合式料箱各单元格并铺平；料箱各单元格全部装料完毕后，将隔板装置移开，重复2~4步，完成EB熔炼所需全部料箱装料；

第五步，经电子束定位、预热后进入正常EB熔炼，使用水平进料模式的电子枪图形工艺，料箱采用自动进料模式匀速向前推动，电子束在料箱前端处熔化。