[发明专利]一种钛及钛合金铸锭的真空感应熔炼方法

说明书

本发明公开了一种钛及钛合金铸锭的真空感应熔炼方法，包括如下步骤：先根据需熔炼的铸锭选择并称取原料，将称取的原料分别置于真空感应熔炼炉的不同储料仓中；然后将各种原料按照钛及钛合金的配比由不同的储料仓以一定的速度加入混料仓内混料，混合均匀后的物料进入真空感应熔炼炉的熔炼室；抽真空，然后进行铸锭熔炼；其中，当需熔炼的铸锭重量不大于100Kg时，采用连续拉锭成型工艺一次即可完成铸锭的熔炼；当需熔炼的铸锭重量大于100Kg时，以每次混料时混料仓内各原料的总重不超过混料仓的最大承载量为基准，重复加料、抽真空、熔炼步骤直至完成铸锭的熔炼。通过该方法能够获得成分均匀而无坩埚污染的高品质铸锭。

技术领域

本发明涉及有色金属真空冶金熔炼技术领域，尤其是涉及一种钛及钛合金铸锭的真空感应熔炼方法。

背景技术

钛合金由于密度小、比强度高、耐蚀性好，与碳纤维复合材料相容性较好等优点，在航空锻件领域具有广阔的应用前景。航空级钛合金锻件锻造的铸锭，要求成分均匀、致密度好、晶粒度小、组织均匀。目前，钛合金铸锭一般采用真空自耗电弧炉(VAR)熔炼，需要配合金、压制电极，对海绵钛疏松度、颗粒度要求高，生产周期长，一般要经过3次VAR熔炼，其铸锭组织、成分才能满足锻造使用。且VAR技术还存在着一些不足，如熔炼易偏析合金元素较多的钛合金时，仍然会出现宏观和微观偏析；化学成分均匀性差；容易产生组织缺陷；必须用较大的压力机制备自耗电极、残料利用率低，不能有效去除低、高密度夹杂等。另外，该工艺回收废料困难，生产的铸锭发生夹杂的频率很高，因而限制了它在熔炼高质量合金中的应用。

真空感应熔炼法(VIM)是在真空条件下，利用电磁感应在金属导体内产生涡流加热炉料进行熔炼的方法，能够通过感应加热、搅拌使熔池温度均匀，实现合金溶液成分的均匀化控制，目前真空感应熔炼方法多应用于高温合金领域，由于钛化学活性大，无磁，只能采用水冷铜坩埚，加上熔炼电源的功率和电源设计方面的限制，真空感应熔炼方法在钛合金大规格铸锭制备方面尚未得到应用，目前真空感应熔炼方法应用于钛合金领域多为实验室小规格铸锭制备，最大浇注钛铸件重量仅有50kg，而且也未见国内外有真空感应熔炼制备工业化“钛锭”的报道。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种钛及钛合金铸锭的真空感应熔炼方法，能够获得成分均匀而无坩埚污染的高品质铸锭。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种钛及钛合金铸锭的真空感应熔炼方法，其能通过真空感应熔炼炉熔炼出重量不超过650Kg的钛及钛合金铸锭，所述真空感应熔炼炉包括依次相连的储料仓、混料仓和熔炼室，该真空感应熔炼方法包括如下步骤：

(1)、根据需熔炼的铸锭选择并称取原料，将称取的原料分别置于真空感应熔炼炉的不同储料仓中；

(2)、将各种原料按照钛及钛合金的配比由不同的储料仓以一定的速度加入最大承载量不超过102Kg的混料仓内，边加入边以5kg/min～10kg/min的速度搅拌，混合均匀后的物料进入熔炼室中的大功率水冷铜坩埚内；

(3)、关闭储料仓和混料仓，对熔炼室进行抽真空使熔炼室内的真空度不大于1.0Pa；

(4)、启动真空感应熔炼炉的感应电源，采用大功率水冷铜坩埚熔炼钛合金，熔炼功率逐渐增大到200～1500KW，保持一段时间直至各原料全部熔化完，熔化时间1～15min，同时通过电磁感应搅拌2～5min使液体均匀流动进而使熔体成分和温度保持均匀，采用连续拉锭工艺进行铸锭熔炼，拉锭速度为5～25mm/min；

其中，当需熔炼的铸锭重量不大于100Kg时，采用步骤(4)的拉锭工艺一次即可完成铸锭的熔炼；

当需熔炼的铸锭重量大于100Kg时，以每次混料时混料仓内各原料的总重不超过储料仓的最大承载量为基准，重复步骤(2)～步骤(4)直至完成铸锭的熔炼。