[发明专利]采用高比例钛残料制备大规格TC4钛合金铸锭的方法

说明书

本发明公开了一种采用高比例钛残料制备大规格TC4钛合金铸锭的方法，该方法包括：一、将块状和片状的TC4残料捆扎为残料电极；二、将残料电极进行焊接并清理；三、将经清理后的残料电极进行熔炼得到中间铸锭；四、将中间铸锭进行一火次锻造，得到长条状电极并进行修磨和酸洗；五、将经酸洗后的长条状电极与海绵钛电极块组焊得到自耗电极并进行清理；六、将经清理后的自耗电极进行熔炼，得到TC4钛合金铸锭。本发明通过合理布料和多次真空自耗电弧熔炼，得到大规格的TC4钛合金铸锭，提高了TC4钛残料的加入比例，减少了TC4钛残料成分的不均匀性，保证了TC4铸锭的洁净性，提高了TC4铸锭的成材率及生产效率。

技术领域

本发明属于钛材生产工程技术领域，具体涉及采用高比例钛残料制备大规格TC4钛合金铸锭的方法。

背景技术

钛材加工成本高，成材率较低，原料海绵钛经过熔炼和深加工，会产生30％～35％左右残料，其中大部分残料是可以回收的。据统计，残钛回收利润达60％以上，产生的经济效益巨大。因此，为了达到降低成本、减少资源的浪费、提供原料保障等目的，需要对残料进行充分利用。

TC4是一种应用最广泛的钛合金，在当今国际钛合金市场中占有举足轻重的地位。种类繁多的TC4钛合金产品在生产过程中会产生数量庞大的残废料，如冒口、料头、板边及其它边角料等。目前常见的TC4残料回收的方法有两种，一是通过EB熔炼回收，另一种是真空自耗电弧熔炼回收。与纯钛不同的是，使用EB熔炼回收TC4，Al元素会在EB熔炼回收过程中会产生大幅损耗，且同一回收铸锭不同部位的成分波动较大。国内仅少数企业使用EB炉生产过TC4铸锭，未见批量化生产及铸锭成分均匀性方面的报道。使用真空自耗电弧熔炼是较常见的回收TC4支状残料方法，国内很多厂家均进行了大量回收工作。一种传统的方法是将屑状TC4钛残料与海绵钛(含中间合金)混合压制电极支，经熔炼成铸锭，该方法残料加入量低，一般在30％以下，且熔炼过程中易掉支；另一种是全部使用块状或片状残料捆扎焊接成残料电极，由于残料形状不均匀，在自耗电极焊接过程中存在异物进入的可能，且在熔炼过程中熔池不稳定，影响铸锭成分及表面质量，生产出的TC4回收铸锭往往出现杂质含量高、成分不均匀、表面质量差和扒皮量大等缺点。另外，使用捆扎的方法将块状和片状残料制成残料电极，其锭型受到限制，一般回收铸锭的直径小于Φ720mm，生产效率低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种采用高比例钛残料制备大规格TC4钛合金铸锭的方法。该方法将TC4钛残料熔炼得到的铸锭锻造成长条状电极，然后搭配海绵钛电极块分别进行两次熔炼，得到大规格的TC4钛合金铸锭，通过合理布料和多次真空自耗电弧熔炼，提高了TC4钛残料的加入比例，减少了TC4钛残料成分的不均匀性，保证了TC4铸锭的洁净性，提高了TC4铸锭的成材率及生产效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：采用高比例钛残料制备大规格TC4钛合金铸锭的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将块状和片状的TC4残料依次进行修磨、锯切、酸洗和晾干处理，使其表面呈银白色且无酸渍及可见污染物，然后采用捆扎机将晾干后的TC4残料捆扎为残料电极，使残料电极中的TC4残料不出现松动和掉落；所述残料电极的支数不小于2支；

步骤二、采用等离子焊枪将步骤一中得到的残料电极进行焊接，然后采用带钢刷的角磨机对残料电极上焊接形成的焊点处的氧化物进行清理，使焊点呈银白色；

步骤三、将步骤二中经清理后的残料电极置于真空自耗电弧炉中进行两次熔炼，得到中间铸锭；

步骤四、将步骤三中得到的中间铸锭进行一火次锻造，得到长条状电极，然后对长条状电极依次进行修磨和酸洗处理；