本發(fā)明屬于鈦錠制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用鈦屑料制備ta1鈦錠的方法。
背景技術(shù)：
鈦是20世紀50年代發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，鈦及鈦合金因具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點而被廣泛用于航空、航天、海洋運輸、化工、冶金、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，各行業(yè)對鈦及鈦合金的需求量與日俱增。由于鈦的加工工藝復(fù)雜、流程長、成品率低，導(dǎo)致產(chǎn)生了大量鈦及鈦合金的塊狀和屑狀殘廢料，這一直是困擾著鈦工業(yè)發(fā)展的一個重大問題。
目前回收鈦屑的方法主要為真空自耗電弧熔煉法(vacuumarcremelting,var)，該法在熔煉前需要將鈦屑和海綿鈦混合壓制成電極，鈦屑的添加量最多為10％～20％，鈦屑利用率偏低；并且電極在熔煉前需要焊接，容易引入高低密度夾雜，產(chǎn)品需經(jīng)兩次var熔煉后再經(jīng)機加、鍛造后方能制備板坯，整個工序過于復(fù)雜。
電子束冷床熔煉法(electronbeamcoldhearthmelting,eb)是一種新興的熔煉技術(shù)，它的工作原理是以電子束為熱源，在高電壓下，電子從陰極發(fā)出，經(jīng)陽極加速，形成高速電子束，轟擊被熔煉的金屬原料，將電子的動能轉(zhuǎn)變成熱能，從而將原料進行熔化生成鑄錠。電子束冷床熔煉爐主要分為三個區(qū)域，即原料熔煉區(qū)、精煉區(qū)和凝固區(qū)，三個區(qū)域分別由對應(yīng)的電子槍控制溫度；熔煉時，原料在熔煉區(qū)熔化后流入精煉區(qū)，然后流入凝固區(qū)，凝固形成鑄錠。
眾多公司和科研機構(gòu)都開展使用電子束冷床熔煉法回收屑料的研究。寶雞鈦業(yè)股份有限公司建有一條完整的殘廢鈦料處理生產(chǎn)線，熔煉設(shè)備是一臺功率為2400kw的電子束冷床熔煉爐和若干臺真空自耗電弧爐，采用var和eb結(jié)合技術(shù)回收鈦屑；中鋁沈陽有色金屬加工廠從事鈦殘廢料處理及回收工作，回收牌號比較單一，生產(chǎn)規(guī)模比較小；另外有電子束冷床熔煉爐的青海聚能鈦業(yè)雖具備設(shè)備能力，但以帶料加工為主，以上生產(chǎn)廠家均不直接熔煉鈦屑料，主要進行純海綿鈦熔煉和海綿鈦添加鈦屑料熔煉，回收效率低，經(jīng)濟效益不高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種利用鈦屑料制備ta1鈦錠的方法。該制備方法不需添加海綿鈦，直接將不同加工來源和含氧量的鈦屑進行電子束冷床熔煉制備ta1鈦錠，大大提高了鈦屑料的綜合使用率，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異，工序簡單，過程可控，經(jīng)濟效益明顯。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種利用鈦屑料制備ta1鈦錠的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
步驟一、將低氧冷加工鈦屑、高氧冷加工鈦屑和高氧鈦屑分別依次進行破碎、清洗、烘干和磁選處理；
所述低氧冷加工鈦屑為將氧含量小于0.08wt％的鈦鑄錠冷加工車下的屑料，所述低氧冷加工鈦屑中氧含量為0.10wt％～0.12wt％；所述高氧冷加工鈦屑為將氧含量為0.08wt％～0.20wt％的鈦鑄錠冷加工車下的屑料，所述高氧冷加工鈦屑中氧含量為0.24％wt～0.38wt％；所述高氧鈦屑是將加熱鍛造或熱處理后的鈦坯料的氧化表面機械加工得到的屑料，所述高氧鈦屑中氧含量為0.22wt％～0.32wt％；
步驟二、將步驟一中經(jīng)磁選處理后的高氧冷加工鈦屑和高氧鈦屑中的一種與低氧冷加工鈦屑混合均勻，形成混合料；所述高氧冷加工鈦屑的質(zhì)量不超過混合料質(zhì)量的40％，所述高氧鈦屑的質(zhì)量不超過混合料質(zhì)量的30％；
步驟三、將步驟一中經(jīng)磁選處理后的低氧冷加工鈦屑或者步驟二中的混合料由螺旋進料器送入電子束冷床熔煉爐中進行熔煉，得到ta1鈦錠。
上述的方法，其特征在于，步驟三的熔煉過程中控制熔煉的速度為600kg/h～1000kg/h，控制電子束冷床熔煉爐熔煉區(qū)對應(yīng)的1#電子槍的功率為550kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的2#電子槍的功率為650kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的3#電子槍的功率為350kw～450kw，凝固區(qū)對應(yīng)的4#電子槍的功率為320kw～400kw；熔煉的具體過程為：
步驟301、先調(diào)節(jié)電子束冷床熔煉爐的真空度為8×10-2pa，漏氣率為9.5pa·l/s，開啟電子束冷床熔煉爐中1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍和4#電子槍預(yù)熱，然后調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍的功率和掃面圖形，將送至熔煉爐的低氧冷加工鈦屑或混合料熔化為鈦液，鈦液流至凝固區(qū)的結(jié)晶器中時，調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，使鈦液保持液態(tài)；
步驟302、調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍、4#電子槍的功率和掃面圖形，使步驟301所述鈦液在電子束冷床的熔煉區(qū)、精煉區(qū)和凝固區(qū)中連續(xù)流動，最終流入凝固區(qū)的結(jié)晶器中逐漸冷凝成鈦錠粗品；
步驟303、調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，對步驟302中所述鈦錠粗品進行補縮處理，最后經(jīng)冷卻后出爐，得到ta1鈦錠。
上述的方法，其特征在于，步驟303中所述補縮處理的時間為1.5h。
上述的方法，其特征在于，步驟303中所述冷卻的時間為6h以上。
上述的方法，其特征在于，步驟303中所述ta1鈦錠的尺寸為248mm×1070mm×4000mm或248mm×1580mm×4000mm。
上述的方法，其特征在于，步驟一中破碎處理后的低氧冷加工鈦屑、高氧冷加工鈦屑和高氧鈦屑的長度均為5mm～15mm，寬度均為8mm～12mm，厚度均為2mm～4mm。
為了獲得特定形狀和尺寸的鈦產(chǎn)品，鈦錠需要通過鍛造、擠壓、軋制等熱、冷加工工藝的處理。由于鈦具有熱導(dǎo)率低，易彈性變形等特點，鈦錠加工的成品率比較低，加工過程中會產(chǎn)生大量的鈦屑廢料，造成巨大的浪費。
本發(fā)明按照加工來源和氧含量將鈦屑分為三類：低氧冷加工鈦屑為將氧含量小于0.08wt％的鈦鑄錠冷加工車下的屑料，加工過程中的氧化反應(yīng)使該低氧冷加工鈦屑中氧含量為0.10wt％～0.12wt％；高氧冷加工鈦屑為將氧含量為0.08wt％～0.20wt％的鈦鑄錠冷加工車下的屑料，加工過程中的氧化反應(yīng)使該高氧冷加工鈦屑中氧含量為0.24％wt～0.38wt％；所述高氧鈦屑是將加熱鍛造或熱處理后的鈦坯料的氧化表面機械加工得到的屑料，加工過程中的氧化反應(yīng)使該高氧鈦屑中氧含量為0.22wt％～0.32wt％；本發(fā)明選取低氧冷加工鈦屑作為制備ta1鈦錠的必需原料成分，將高氧冷加工鈦屑和高氧鈦屑作為制備ta1鈦錠的可擇一的非必需原料成分。
低氧冷加工鈦屑、高氧冷加工鈦屑和高氧鈦屑分別進行破碎處理，破碎后鈦屑長度為5mm～15mm，寬度為8mm～12mm，厚度為2mm～4mm。尺寸過小的鈦屑制備的產(chǎn)品成材率低，且后續(xù)處理不方便；尺寸過大的鈦屑通過螺旋進料器進料時容易堵塞進料口，使進料不連續(xù)，進料不連續(xù)導(dǎo)致熔煉不連續(xù)，嚴重時會影響生產(chǎn)。粉碎處理后的鈦屑經(jīng)清水洗滌后除去浮塵，在干燥房中烘干，最后用電磁鐵除去鐵磁性夾雜物，磁選處理后的鈦屑按照類別存放備用。
將磁選處理后的高氧冷加工鈦屑和高氧鈦屑中的一種與低氧冷加工鈦屑同時倒入同一個料桶內(nèi)，通過調(diào)整不同料倉的下料速度，達到按比例混合的目的。gb/t3620.1-2007鈦及鈦合金牌號和化學(xué)成分中規(guī)定工業(yè)純鈦ta1中氧含量要不大于0.18wt％。本發(fā)明利用電子束冷床熔煉鈦屑料制備ta1鈦錠的過程中，鈦屑中氧含量沒有發(fā)生改變。當(dāng)熔煉原料為低氧冷加工鈦屑時，產(chǎn)品ta1鈦錠中氧含量為0.10wt％～0.12wt％，滿足gb/t3620.1-2007的規(guī)定；當(dāng)熔煉原料為高氧冷加工屑和高氧鈦屑中的一種與低氧冷加工鈦屑的混合料時，要嚴格控制高氧冷加工鈦屑與低氧冷加工鈦屑或高氧鈦屑與低氧冷加工屑的比例，否則會使產(chǎn)品ta1鈦錠中氧含量均超過gb/t3620.1-2007的規(guī)定，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不合格。
本發(fā)明中電子束冷床熔煉爐熔煉區(qū)對應(yīng)的1#電子槍負責(zé)將鈦屑熔化成鈦液；精煉區(qū)對應(yīng)的2#電子槍保證鈦液從熔煉區(qū)流到精煉區(qū)，并提供精煉區(qū)中鈦液維持液態(tài)所需的部分能量，3#電子槍負責(zé)保持精煉區(qū)鈦液的流動性，4#電子槍負責(zé)提供凝固區(qū)的結(jié)晶器中鈦液維持液態(tài)的能量。通過調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍、4#電子槍的功率和掃描圖形來控制鈦屑的熔煉過程，使鈦液在熔煉區(qū)、精煉區(qū)和凝固區(qū)中連續(xù)流動，最終流入凝固區(qū)的結(jié)晶器中，從下到上逐漸冷凝成鈦錠粗品，利用4#電子槍對鈦錠粗品進行補縮處理，最終得到ta1鈦錠。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
1、本發(fā)明利用鈦屑料制備ta1鈦錠，鈦屑料經(jīng)過簡單處理后即可作為原料送入電子束冷床熔煉爐熔煉，無需添加海綿鈦，大大提高了鈦屑料使用量，降低原料成本。
2、本發(fā)明中的鈦屑料直接進入電子束冷床熔煉爐熔煉制備ta1鈦錠，無需提前壓制和焊接電極，縮短了生產(chǎn)工序；產(chǎn)品ta1鈦錠直接成型，無需二次處理，即可直接鍛造或軋制成板材，成材率高，經(jīng)濟效益明顯；并且整個制備過程可控，生產(chǎn)效率高，易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
3、本發(fā)明使用電子束冷床熔煉法可有效去除鈦屑料中的高低密度夾雜，保證產(chǎn)品的質(zhì)量；經(jīng)檢測，產(chǎn)品ta1鈦錠中的fe、c、n、h、o元素含量均符合gb3620.1-2007標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。
下面通過實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
具體實施方式
實施例1
步驟一、將低氧冷加工鈦屑進行破碎處理，使破碎后鈦屑的長度為10mm，寬度為10mm，厚度為2mm，破碎后鈦屑經(jīng)清水洗滌后除去浮塵，在干燥房中烘干，最后用電磁鐵除去鐵磁性夾雜物；所述低氧冷加工鈦屑為將氧含量小于0.08wt％的鈦鑄錠冷加工車下的屑料，所述低氧冷加工鈦屑中氧含量為0.12wt％；
步驟二、將步驟一中經(jīng)磁選處理后的低氧冷加工鈦屑6500kg由螺旋進料器送入電子束冷床熔煉爐中進行熔煉，熔煉過程中控制熔煉的速度為600kg/h，控制電子束冷床熔煉爐熔煉區(qū)對應(yīng)的1#電子槍的功率為550kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的2#電子槍的功率為650kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的3#電子槍的功率為350kw～450kw，凝固區(qū)對應(yīng)的4#電子槍的功率為320kw～400kw；熔煉的具體過程為：
步驟201、先調(diào)節(jié)電子束冷床熔煉爐的真空度為8×10-2pa，漏氣率為9.5pa·l/s，開啟電子束冷床熔煉爐中1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍和4#電子槍預(yù)熱，然后調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍的功率和掃面圖形，將送至熔煉爐的低氧冷加工鈦屑熔化為鈦液，鈦液流至凝固區(qū)的結(jié)晶器中時，調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，使鈦液保持液態(tài)；
步驟202、調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍、4#電子槍的功率和掃面圖形，使步驟201所述鈦液在電子束冷床的熔煉區(qū)、精煉區(qū)和凝固區(qū)中連續(xù)流動，最終流入凝固區(qū)的結(jié)晶器中逐漸冷凝成鈦錠粗品；
步驟203、調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，對步驟202中所述鈦錠粗品進行補縮處理1.5h，最后經(jīng)冷卻6h后出爐，得到ta1鈦錠，該ta1鈦錠尺寸為248mm×1070mm×4000mm。
實施例2
步驟一、將低氧冷加工鈦屑和高氧鈦屑分別進行破碎處理，使破碎后鈦屑的長度為5mm，寬度為8mm，厚度為4mm，破碎后鈦屑經(jīng)清水洗滌后除去浮塵，在干燥房中烘干，最后用電磁鐵除去鐵磁性夾雜物；所述低氧冷加工鈦屑為將氧含量小于0.08wt％的鈦鑄錠冷加工車下的屑料，所述低氧冷加工鈦屑中氧含量為0.12wt％；所述高氧鈦屑是將加熱鍛造后的鈦坯料的氧化表面機械加工得到的屑料，所述高氧鈦屑中氧含量為0.22wt％；
步驟二、將步驟一中經(jīng)磁選處理后的高氧鈦屑1300kg與低氧冷加工屑5200kg同時倒入同一料桶內(nèi)，混合均勻，形成混合料；
步驟三、將步驟二中的混合料由螺旋進料器送入電子束冷床熔煉爐中進行熔煉，熔煉過程中控制熔煉的速度為800kg/h，控制電子束冷床熔煉爐熔煉區(qū)對應(yīng)的1#電子槍的功率為550kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的2#電子槍的功率為650kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的3#電子槍的功率為350kw～450kw，凝固區(qū)對應(yīng)的4#電子槍的功率為320kw～400kw；熔煉的具體過程為：
步驟301、先調(diào)節(jié)電子束冷床熔煉爐的真空度為8×10-2pa，漏氣率為9.5pa·l/s，開啟電子束冷床熔煉爐中1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍和4#電子槍預(yù)熱，然后調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍的功率和掃面圖形，將送至熔煉爐的混合料熔化為鈦液，鈦液流至凝固區(qū)的結(jié)晶器中時，調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，使鈦液保持液態(tài)；
步驟302、調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍、4#電子槍的功率和掃面圖形，使步驟301所述鈦液在電子束冷床的熔煉區(qū)、精煉區(qū)和凝固區(qū)中連續(xù)流動，最終流入凝固區(qū)的結(jié)晶器中逐漸冷凝成鈦錠粗品；
步驟303、調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，對步驟302中所述鈦錠粗品進行補縮處理1.5h，最后經(jīng)冷卻8h后出爐，得到ta1鈦錠，該ta1鈦錠的尺寸為248mm×1070mm×4000mm。
實施例3
步驟一、將低氧冷加工鈦屑和高氧鈦屑分別進行破碎處理，使破碎后鈦屑的長度為8mm，寬度為10mm，厚度為3mm，破碎后鈦屑經(jīng)清水洗滌后除去浮塵，在干燥房中烘干，最后用電磁鐵除去鐵磁性夾雜物；所述低氧冷加工鈦屑為將氧含量小于0.08wt％的鈦鑄錠冷加工車下的屑料，所述低氧冷加工鈦屑中氧含量為0.11wt％；所述高氧鈦屑是將熱處理后的鈦坯料的氧化表面機械加工得到的屑料，所述高氧鈦屑中氧含量為0.28wt％；
步驟二、將步驟一中經(jīng)磁選處理后的高氧屑鈦1950kg與低氧冷加工鈦屑4550kg同時倒入同一料桶內(nèi)，混合均勻，形成混合料；
步驟三、將步驟二中的混合料由螺旋進料器送入電子束冷床熔煉爐中進行熔煉，熔煉過程中控制熔煉的速度為900kg/h，控制電子束冷床熔煉爐熔煉區(qū)對應(yīng)的1#電子槍的功率為550kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的2#電子槍的功率為650kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的3#電子槍的功率為350kw～450kw，凝固區(qū)對應(yīng)的4#電子槍的功率為320kw～400kw；熔煉的具體過程為：
步驟301、先調(diào)節(jié)電子束冷床熔煉爐的真空度為8×10-2pa，漏氣率為9.5pa·l/s，開啟電子束冷床熔煉爐中1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍和4#電子槍預(yù)熱，然后調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍的功率和掃面圖形，將送至熔煉爐的混合料熔化為鈦液，鈦液流至凝固區(qū)的結(jié)晶器中時，調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，使鈦液保持液態(tài)；
步驟302、調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍、4#電子槍的功率和掃面圖形，使步驟301所述鈦液在電子束冷床的熔煉區(qū)、精煉區(qū)和凝固區(qū)中連續(xù)流動，最終流入凝固區(qū)的結(jié)晶器中逐漸冷凝成鈦錠粗品；
步驟303、調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，對步驟302中所述鈦錠粗品進行補縮處理1.5h，最后經(jīng)冷卻10h后出爐，得到ta1鈦錠，該ta1鈦錠的尺寸為248mm×1070mm×4000mm。
實施例4
步驟一、將低氧冷加工鈦屑和高氧鈦屑分別進行破碎處理，使破碎后鈦屑的長度為15mm，寬度為8mm，厚度為2mm，破碎后鈦屑經(jīng)清水洗滌后除去浮塵，在干燥房中烘干，最后用電磁鐵除去鐵磁性夾雜物；所述低氧冷加工鈦屑為將氧含量小于0.08wt％的鈦鑄錠冷加工車下的屑料，所述低氧冷加工鈦屑中氧含量為0.10wt％；所述高氧鈦屑是將加熱鍛造后的鈦坯料的氧化表面機械加工得到的屑料，所述高氧鈦屑中氧含量為0.32wt％；
步驟二、將步驟一中經(jīng)磁選處理后的高氧鈦屑2250kg與低氧冷加工鈦屑5250kg倒入同一配料桶內(nèi)，混合均勻，形成混合料；
步驟三、將步驟二中的混合料由螺旋進料器送入電子束冷床熔煉爐中進行熔煉，熔煉過程中控制熔煉的速度為900kg/h，控制電子束冷床熔煉爐熔煉區(qū)對應(yīng)的1#電子槍的功率為550kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的2#電子槍的功率為650kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的3#電子槍的功率為350kw～450kw，凝固區(qū)對應(yīng)的4#電子槍的功率為320kw～400kw；熔煉的具體過程為：
步驟301、先調(diào)節(jié)電子束冷床熔煉爐的真空度為8×10-2pa，漏氣率為9.5pa·l/s，開啟電子束冷床熔煉爐中1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍和4#電子槍預(yù)熱，然后調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍的功率和掃面圖形，將送至熔煉爐的低氧冷加工鈦屑或混合料熔化為鈦液，鈦液流至凝固區(qū)的結(jié)晶器中時，調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，使鈦液保持液態(tài)；
步驟302、調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍、4#電子槍的功率和掃面圖形，使步驟301所述鈦液在電子束冷床的熔煉區(qū)、精煉區(qū)和凝固區(qū)中連續(xù)流動，最終流入凝固區(qū)的結(jié)晶器中逐漸冷凝成鈦錠粗品；
步驟303、調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，對步驟302中所述鈦錠粗品進行補縮處理1.5h，最后經(jīng)冷卻12h后出爐，得到ta1鈦錠，該ta1鈦錠的尺寸為248mm×1580mm×4000mm。
實施例5
步驟一、將低氧冷加工鈦屑和高氧冷加工鈦屑分別進行破碎處理，使破碎后鈦屑的長度為15mm，寬度為8mm，厚度為2mm，破碎后鈦屑經(jīng)清水洗滌后除去浮塵，在干燥房中烘干，最后用電磁鐵除去鐵磁性夾雜物；所述低氧冷加工鈦屑為將氧含量小于0.08wt％的鈦鑄錠冷加工車下的屑料，所述低氧冷加工鈦屑中氧含量為0.11wt％；所述高氧冷加工鈦屑為將氧含量為0.08wt％～0.20wt％的鈦鑄錠冷加工車下的屑料，所述高氧冷加工鈦屑中氧含量為0.28wt％；
步驟二、將步驟一中經(jīng)磁選處理后的高氧冷加工鈦屑1300kg與低氧冷加工鈦屑5200kg同時倒入同一料桶內(nèi)，混合均勻，形成混合料；
步驟三、將步驟二中的混合料由螺旋進料器送入電子束冷床熔煉爐中進行熔煉，熔煉過程中控制熔煉的速度為800kg/h，控制電子束冷床熔煉爐熔煉區(qū)對應(yīng)的1#電子槍的功率為550kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的2#電子槍的功率為650kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的3#電子槍的功率為350kw～450kw，凝固區(qū)對應(yīng)的4#電子槍的功率為320kw～400kw；熔煉的具體過程為：
步驟301、先調(diào)節(jié)電子束冷床熔煉爐的真空度為8×10-2pa，漏氣率為9.5pa·l/s，開啟電子束冷床熔煉爐中1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍和4#電子槍預(yù)熱，然后調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍的功率和掃面圖形，將送至熔煉爐的混合料熔化為鈦液，鈦液流至凝固區(qū)的結(jié)晶器中時，調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，使鈦液保持液態(tài)；
步驟302、調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍、4#電子槍的功率和掃面圖形，使步驟301所述鈦液在電子束冷床的熔煉區(qū)、精煉區(qū)和凝固區(qū)中連續(xù)流動，最終流入凝固區(qū)的結(jié)晶器中逐漸冷凝成鈦錠粗品；
步驟303、調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，對步驟302中所述鈦錠粗品進行補縮處理1.5h，最后經(jīng)冷卻10h后出爐，得到ta1鈦錠，該ta1鈦錠的尺寸為248mm×1070mm×4000mm
實施例6
步驟一、將低氧冷加工鈦屑和高氧冷加工鈦屑分別進行破碎處理，使破碎后鈦屑的長度為15mm，寬度為8mm，厚度為2mm，破碎后鈦屑經(jīng)清水洗滌后除去浮塵，在干燥房中烘干，最后用電磁鐵除去鐵磁性夾雜物；所述低氧冷加工鈦屑為將氧含量小于0.08wt％的鈦鑄錠冷加工車下的屑料，所述低氧冷加工鈦屑中氧含量為0.12wt％；所述高氧冷加工鈦屑為將氧含量為0.08wt％～0.20wt％的鈦鑄錠冷加工車下的屑料，所述高氧冷加工鈦屑中氧含量為0.24wt％；；
步驟二、將步驟一中經(jīng)磁選處理后的高氧冷加工鈦屑2600kg與低氧冷加工鈦屑3900kg同時倒入同一料桶內(nèi)，混合均勻，形成混合料；
步驟三、將步驟二中的混合料由螺旋進料器送入電子束冷床熔煉爐中進行熔煉，熔煉過程中控制熔煉的速度為1000kg/h，控制電子束冷床熔煉爐熔煉區(qū)對應(yīng)的1#電子槍的功率為550kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的2#電子槍的功率為650kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的3#電子槍的功率為350kw～450kw，凝固區(qū)對應(yīng)的4#電子槍的功率為320kw～400kw；熔煉的具體過程為：
步驟301、先調(diào)節(jié)電子束冷床熔煉爐的真空度為8×10-2pa，漏氣率為9.5pa·l/s，開啟電子束冷床熔煉爐中1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍和4#電子槍預(yù)熱，然后調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍的功率和掃面圖形，將送至熔煉爐的混合料熔化為鈦液，鈦液流至凝固區(qū)的結(jié)晶器中時，調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，使鈦液保持液態(tài)；
步驟302、調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍、4#電子槍的功率和掃面圖形，使步驟301所述鈦液在電子束冷床的熔煉區(qū)、精煉區(qū)和凝固區(qū)中連續(xù)流動，最終流入凝固區(qū)的結(jié)晶器中逐漸冷凝成鈦錠粗品；
步驟303、調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，對步驟302中所述鈦錠粗品進行補縮處理1.5h，最后經(jīng)冷卻15h后出爐，得到ta1鈦錠，該ta1鈦錠的尺寸為248mm×1070mm×4000mm。
實施例7
步驟一、將低氧冷加工鈦屑和高氧冷加工鈦屑分別進行破碎處理，使破碎后鈦屑的長度為15mm，寬度為8mm，厚度為2mm，破碎后鈦屑經(jīng)清水洗滌后除去浮塵，在干燥房中烘干，最后用電磁鐵除去鐵磁性夾雜物；所述低氧冷加工鈦屑為將氧含量小于0.08wt％的鈦鑄錠冷加工車下的屑料，所述低氧冷加工鈦屑中氧含量為0.10wt％；所述高氧冷加工鈦屑為將氧含量為0.08wt％～0.20wt％的鈦鑄錠冷加工車下的屑料，所述高氧冷加工鈦屑中氧含量為0.38wt％；
步驟二、將步驟一中經(jīng)磁選處理后的高氧冷加工鈦屑1625kg與低氧冷加工鈦屑4875kg同時倒入同一料桶內(nèi)，混合均勻，形成混合料；
步驟三、將步驟二中的混合料由螺旋進料器送入電子束冷床熔煉爐中進行熔煉，熔煉過程中控制熔煉的速度為800kg/h，控制電子束冷床熔煉爐熔煉區(qū)對應(yīng)的1#電子槍的功率為550kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的2#電子槍的功率為650kw～700kw，精煉區(qū)對應(yīng)的3#電子槍的功率為350kw～450kw，凝固區(qū)對應(yīng)的4#電子槍的功率為320kw～400kw；熔煉的具體過程為：
步驟301、先調(diào)節(jié)電子束冷床熔煉爐的真空度為8×10-2pa，漏氣率為9.5pa·l/s，開啟電子束冷床熔煉爐中1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍和4#電子槍預(yù)熱，然后調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍的功率和掃面圖形，將送至熔煉爐的混合料熔化為鈦液，鈦液流至凝固區(qū)的結(jié)晶器中時，調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，使鈦液保持液態(tài)；
步驟302、調(diào)節(jié)1#電子槍、2#電子槍、3#電子槍、4#電子槍的功率和掃面圖形，使步驟301所述鈦液在電子束冷床的熔煉區(qū)、精煉區(qū)和凝固區(qū)中連續(xù)流動，最終流入凝固區(qū)的結(jié)晶器中逐漸冷凝成鈦錠粗品；
步驟303、調(diào)節(jié)4#電子槍的功率和掃面圖形，對步驟302中所述鈦錠粗品進行補縮處理1.5h，最后經(jīng)冷卻10h后出爐，得到ta1鈦錠，該ta1鈦錠的尺寸為248mm×1580mm×4000mm。
實施例1至實施例7制備的ta1鈦錠皆為扁長型鈦錠。按照gb/t26060-2010鈦及鈦合金鑄錠中規(guī)定的取樣方法，沿著鈦錠長度方向，在實施例1至實施例7制備的ta1鈦錠的頭部、中部、尾部分別取樣進行化學(xué)成分檢測。ta1鈦錠中fe、c含量采用icp發(fā)射光譜儀測定，n、h、o采用leco氧氮測定儀進行測定，所測得的實驗數(shù)據(jù)如表1。
表1實施例1～7制備的ta1鈦錠頭、中、尾三點的化學(xué)成分測定數(shù)據(jù)
gb/t3620.1-2007鈦及鈦合金牌號和化學(xué)成分中規(guī)定工業(yè)純鈦ta1各成分的質(zhì)量百分含量為：fe≤0.2％，c≤0.08，n≤0.03，h≤0.015，o≤0.18。將表1與gb/t3620.1-2007標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)據(jù)進行對比，可以看出采用本發(fā)明的方法制備的ta1鈦錠中fe、c、n、h、o元素含量均符合gb/t3620.1-2007標(biāo)準(zhǔn)中對工業(yè)純鈦ta1的規(guī)定，為質(zhì)量合格的ta1鈦產(chǎn)品。
本發(fā)明的制備方法為電子束冷床熔煉法(electronbeamcoldhearthmelting,eb)，利用鈦屑料制備ta1鈦錠，大大提高了鈦屑料的使用量，與傳統(tǒng)的利用鈦屑制備ta1鈦錠的真空自耗電弧熔煉法(vacuumarcremelting,var)相比，具有明顯的成本優(yōu)勢。本發(fā)明的制備方法與傳統(tǒng)的var法利用鈦屑制備ta1鈦錠過程中的各項費用具體數(shù)據(jù)如表2。
表2本發(fā)明的制備方法與var法制備ta1鈦錠過程中的各項費用
本發(fā)明制備ta1鈦錠的原料選用成本低廉的鈦屑，而傳統(tǒng)的var法制備ta1鈦錠的原料中需要價格較貴的海綿鈦，并且添加量達80％以上，因此，通過對表2中的數(shù)據(jù)進行對比，可以得知：僅原料成本一項，本發(fā)明的制備方法較var法降低26400元/噸；本發(fā)明制備的ta1鈦錠無需機加、鍛造等二次處理，節(jié)省了后處理成本；本發(fā)明制備ta1鈦錠的總費用較var法制備ta1鈦錠的總費用低，而且利用本發(fā)明制備ta1鈦錠進行加工得到的光板，其成材率較var法制備ta1鈦錠的光板成材率高，毛利潤增加26030元/噸，經(jīng)濟效益明顯，可推動行業(yè)發(fā)展。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳配料范圍實施例，并非對本發(fā)明做任何限制，凡是根據(jù)發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。