CN107746971B - 一种用电子束冷床炉浇铸钛或钛合金空心锭的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用电子束冷床炉浇铸钛或钛合金空心锭的方法，先安装电子束专用水冷同轴铜坩埚；根据同轴坩埚中间的间隙设置电子束的扫描花样；设置浇铸速度和拉锭速度；待铸锭自然冷却后获得钛或钛合金空心锭。本发明避免了打孔、锻造等工序，使得铸锭成材率大为提升。该工艺设计简单、操作方便、使用效果好，能有效解决传统空心铸锭模具损耗高，铸锭长度受模具长度限制，铸锭在浇铸过程中卷入气泡等铸造缺陷。采用此方法生产出来的铸锭表面质量好，无铸造缺陷，经过铣床的简单铣面，即可使用，大大提高了铸锭的一次成材率，可获得明显的经济利益。

Description

一种用电子束冷床炉浇铸钛或钛合金空心锭的方法

技术领域

本发明涉及一种用电子束冷床炉浇铸钛或钛合金空心锭的方法，属于工程应用技术领域。

背景技术

在钛或钛合金管材的制备过程中，通常要在铸锭端口进行打孔，同时受原料规格的限制，生产出来的铸锭规格不能直接用于穿管机上进行穿管使用。所以在传统的生产工艺中，还需要增加锻造工序，对原料进行加工，造成原料的大量浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对传统钛及钛合金管材制备的技术的不足，提供一种钛或钛合金的电子束冷床炉浇铸空心铸锭办法，以提高铸锭的制管成材率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用电子束冷床炉浇铸钛或钛合金空心锭的方法，包括以下步骤：

步骤一、将电子束专用水冷同轴铜坩埚（外壳）安装至电子束冷床拉锭支架平台上，使坩埚的浇铸口与电子束冷床炉对齐后，将内侧坩埚安装于支撑平台上，并固定；

步骤二、测量内外坩埚间的宽度D₁（内坩埚的外侧至外坩埚的内侧水平间的距离），并测量电子束出口至外层坩埚内端面的最远距离记为D₂，电子束出口至内层坩埚的外端面距离为D₃，以电子束出口至内层坩埚的外壁设置电子束扫描下限区，以电子束出口至外层坩埚内缘设置电子束扫描上限区，扫描的夹角θ限定在

步骤三、将坩埚按圆周角均分为8等分，在每个等分中设置扫描点数及图形，相邻点数扫描时间间隔为0.02ms，单位面积内的扫描点数设置为25000~50000点，扫描模式设置为线扫描；以浇口位置为起点，将8等分的扫描图形按逆时针以1#~8#进行命名，1#~4#图形由1号电子枪负责扫描，4#~8#图形由2号电子枪负责扫描；

步骤四、设置好坩埚的扫描图形后，开启熔炼电子枪、一次精炼电子枪、二次精炼电子枪，待熔炼的金属钛液流进结晶器时，开启坩埚的1#和8#扫描图形，对流进坩埚的金属钛液进行能量补偿，使得刚流进坩埚的金属钛液保持液态，此后不断进行浇铸，钛液流到那个区域，打开负责该扫描区域的电子束扫描图形，直到钛金属液体铺满整个坩埚时，开始进行引锭，引锭其间的熔炼速度控制在

待熔炼完成后，进行环形补缩收口，供端面冷却所需的能量后，关闭所有的电子枪；

步骤五、在炉内冷2~3小时后，将锭子进行出锭，即获得空心铸锭。

本发明采用直接浇铸出来的空心锭进行穿管轧制，可避免了打孔、锻造等工序，使得铸锭成材率大为提升。该工艺设计简单、操作方便、使用效果好，能有效解决传统空心铸锭模具损耗高，铸锭长度受模具长度限制，铸锭在浇铸过程中卷入气泡等铸造缺陷。采用此方法生产出来的铸锭表面质量好，无铸造缺陷，经过铣床的简单铣面，即可使用，大大提高了铸锭的一次成材率，可获得明显的经济利益。

本发明具有如下优点：

1、浇铸铸锭容易成型，成材率高；

2、浇铸铸锭熔炼速度可控；

3、生产过程简单，容易操作；

4、可获得明显的经济效益。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的描述。

本发明通过结晶器的安装，测量结晶器内、外侧至负责扫描结晶器的电子枪的距离等，其实施步骤与方式如下：

1、确定结晶器安装好后，测量出结晶器内、外侧至电子枪口的距离；

2、设置好负责扫描结晶器的电子枪扫描图形，开启电子枪，待钛或钛合金金属液在坩埚中。

实施例1

以规格为Φ130~400*8000mm，补缩位置为铸锭尾部为例。

步骤一、将电子束专用水冷同轴铜坩埚（外壳）安装至电子束冷床拉锭支架平台上，使坩埚的浇铸口与电子束冷床炉对齐后，将内侧坩埚安装于支撑平台上，并固定；

步骤二、测量内外坩埚间的宽度D1为270mm（内坩埚的外侧至外坩埚的内侧水平间的距离），并测量电子束出口至外层坩埚内侧端面的最远距离记为D₂=2100mm，电子束出口至内层坩埚的外侧端面距离为D₃=1900mm，以电子束出口至内层坩埚的圆形设置电子束扫描下限区，以电子束出口至外层坩埚内侧的圆形设置电子束扫描上限区，扫描的夹角限定在

步骤三、将坩埚按圆周角均分为8等分，在每个等分中设置扫描点数及图形，相邻点数扫描时间间隔为0.02ms，每等分的扫描点数设置为25000点，扫描模式设置为线扫描；以浇口位置为起点，将8等分的扫描图形按逆时针以1#~8#进行命名，1#~4#图形由1号电子枪负责扫描，4#~8#图形由2号电子枪负责扫描；

步骤四、设置好坩埚的扫描图形后，开启熔炼电子枪、一次精炼电子枪、二次精炼电子枪，待熔炼的金属钛液流进结晶器时，开启坩埚的1#和8#扫描图形，对流进坩埚的金属钛液进行能量补偿，使得刚流进坩埚的金属钛液保持液态，此后不断进行浇铸，钛液流到那个区域，打开负责该扫描区域的电子束扫描图形，直到钛金属液体铺满整个坩埚时，开始进行引锭，引锭其间的熔炼速度控制在

待熔炼完成后，进行环形补缩收口，供端面冷却所需的能量后，关闭所有的电子枪；

步骤五、在炉内冷2~3小时后，将锭子的进行出锭，即可获得空心铸锭。

在传统的工艺中，是采用模铸的办法来获得空心锭，在浇铸的过程受模具的尺寸限制，浇铸的铸锭长度小，同时铸模的空腔不能过大（一般模件长度≦2m），浇铸完成后还要去模，其生产效率较低。采用本发明的方法生产空心锭，一、免去了制模工序，使生产成本大为降低（降低约30%）；二，在生产过程中，空心锭的尺寸比传统的长近4倍；三，传统工序浇铸完后，还需脱模，而本方法无需脱模，待铸锭冷却后即可使用；四，本方法采用的是真空浇铸，铸锭内部不容易形成空穴、气孔等铸造缺陷；五，本方法采用可通过进料速度、电子枪的功率控制来实现到浇铸速度可控，而传统浇铸则是通过快速浇铸，其速度是不可控。

Claims (1)

1.一种用电子束冷床炉浇铸钛或钛合金空心锭的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、将电子束专用水冷同轴铜坩埚安装至电子束冷床拉锭支架平台上，使坩埚的浇铸口与电子束冷床炉对齐后，将内侧坩埚安装于支撑平台上，并固定；

步骤二、测量内外坩埚间的宽度D₁，并测量电子束出口至外层坩埚内端面的最远距离记为D₂，电子束出口至内层坩埚的外端面距离为D₃，以电子束出口至内层坩埚的外壁设置电子束扫描下限区，以电子束出口至外层坩埚内缘设置电子束扫描上限区，扫描的夹角θ限定在

步骤三、将坩埚按圆周角均分为8等分，在每个等分中设置扫描点数及图形，相邻点数扫描时间间隔为0.02ms，单位面积内的扫描点数设置为25000~50000点，扫描模式设置为线扫描；以浇口位置为起点，将8等分的扫描图形按逆时针以1#~8#进行命名，1#~4#图形由1号电子枪负责扫描，4#~8#图形由2号电子枪负责扫描；

步骤四、设置好坩埚的扫描图形后，开启熔炼电子枪、一次精炼电子枪、二次精炼电子枪，待熔炼的金属钛液流进结晶器时，开启坩埚的1#和8#扫描图形，对流进坩埚的金属钛液进行能量补偿，使得刚流进坩埚的金属钛液保持液态，此后不断进行浇铸，钛液流到那个区域，打开负责该扫描区域的电子束扫描图形，直到钛金属液体铺满整个坩埚时，开始进行引锭，引锭期间的熔炼速度控制在

待熔炼完成后，进行环形补缩收口，供端面冷却所需的能量后，关闭所有的电子枪；

步骤五、在炉内冷2~3小时后，将锭子进行出锭，即获得空心铸锭。