CN108359808A - 采用高比例钛残料制备大规格tc4钛合金铸锭的方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

采用高比例钛残料制备大规格TC4钛合金铸锭的方法

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；

步骤五、采用等离子焊枪将步骤四中经酸洗处理后的长条状电极与海绵钛电极块进行组焊，使海绵钛电极块分别贴焊与长条状电极的两侧，得到自耗电极，然后采用带钢刷的角磨机对自耗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；所述组焊的电流为320A～450A；

步骤六、将步骤五中经清理后的自耗电极进行熔炼，所述熔炼的具体过程为：

步骤601、将步骤五中经清理后的自耗电极与辅助电极放置于真空自耗电弧炉的坩埚中进行焊接，冷却20min后得到一次电极；所述自耗电极最外侧边缘与真空自耗电弧炉中坩埚内壁的间隙为40mm～100mm；所述自耗电极中长条状电极的质量含量为55.8％～70.7％；所述焊接的过程中真空自耗电弧炉的真空度不超过50Pa；

步骤602、将步骤601中得到的一次电极进行熔炼，然后随炉冷却，得到一次铸锭；

步骤603、将两个以上步骤602中得到的一次铸锭调头，然后将位于上部的调头后的一次铸锭与辅助电极焊接，其余调头后的一次铸锭按冒口与锭底对焊的方式进行焊接，冷却20min后得到二次电极；所述焊接的过程中真空自耗电弧炉的真空度不超过50Pa；

步骤604、将步骤603中得到的二次电极进行熔炼，然后随炉冷却，得到TC4钛合金铸锭；所述TC4钛合金铸锭的直径为720mm～1020mm。

上述的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，步骤三中所述中间铸锭的直径为480mm～640mm。

上述的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，步骤601中所述焊接的电流为2kA～10kA。

上述的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，步骤602中所述熔炼前真空自耗电弧炉的真空度不超过10Pa，漏气率不超过0.9Pa/min，所述熔炼的电压为30V～38V，电流为22kA～28kA，交流稳弧电流为10A～20A，稳弧搅拌时间为6～15s/次。

上述的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，步骤603中所述焊接的电流为2kA～20kA。

上述的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，步骤604中所述熔炼前真空自耗电弧炉的真空度不超过2Pa，漏气率不超过0.7Pa/min，所述熔炼的电压为32V～34V，电流为29kA～35kA，交流稳弧电流为20A和25A，稳弧搅拌时间为10s/次和15s/次。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明将采用TC4钛残料经真空自耗电弧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TC4钛合金铸锭，通过合理布料和多次真空自耗电弧熔炼，减少了TC4钛残料成分的不均匀性，有效去除了残料中的异物及杂质，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。

2、本发明中将TC4钛残料的加入比例提高至55.8％～70.7％，大大提高了TC4钛残料的利用率，降低了生产成本。

3、本发明制备得到的TC4铸锭的圆周方向上、中、下成分均匀，冒口及中部横截面成分偏差小，成分符合GB/T3620.1-2016钛及钛合金牌号和化学成分的规定，可用作后续深加工产品的高品质坯料。

4、本发明制备得到的TC4铸锭的直径为720mm～1020mm，与同重量小规格锭型相比，减少了冒口切除量及扒皮量，节省了成本，且大大缩短了铸锭机加工时间，更有利于工业化批量生产。

5、本发明制备方法简单，不需要特殊设备，采用真空自耗工艺即可实现TC4钛残料的回收，技术简单可行，易实现工业化生产。

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

实施例1

本实施例包括以下步骤：

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2支残料电极，使2支残料电极中的TC4残料不出现松动和掉落；所述2支残料电极的直径均为320mm，长度均为4000mm；

步骤二、采用等离子焊枪将步骤一中得到的2支残料电极进行焊接，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2支中间铸锭；所述2支中间铸锭的直径均为480mm；

步骤四、将步骤三中得到的2支中间铸锭分别进行一火次锻造，得到2支总质量为3620kg的长条状电极，然后对长条状电极进行修磨去除表面裂纹，再进行酸洗处理；所述2支长条状电极的尺寸分别为(240mm～250mm)×600mm×2700mm(高×宽×长)、(230mm～240mm)×550mm×3080mm(高×宽×长)；

步骤五、采用等离子焊枪将步骤四中经酸洗处理后的2支长条状电极与30支海绵钛电极块进行组焊，使海绵钛电极块分别贴焊与长条状电极的两侧，得到2支自耗电极，然后采用带钢刷的角磨机对自耗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；所述组焊的电流为320A～420A；所述海绵钛电极块的尺寸为105mm×380mm×380mm(高×宽×长)，单支海绵钛电极块的质量为50kg；

步骤六、将步骤五中经清理后的2支自耗电极进行熔炼，熔炼的具体过程为：

步骤601、将步骤五中经清理后的2支自耗电极与辅助电极放置于真空自耗电弧炉的坩埚中进行焊接，冷却20min后得到2支一次电极；所述自耗电极最外侧边缘与真空自耗电弧炉中坩埚内壁的间隙为40mm；所述焊接的电流为2kA～10kA，焊接过程中真空自耗电弧炉的真空度为50Pa；

步骤602、将步骤601中得到的2支一次电极进行熔炼，然后随炉冷却，得到2支直径均为640mm的一次铸锭；所述熔炼前真空自耗电弧炉的真空度为10Pa，漏气率为0.9Pa/min，所述熔炼的电压为30V～38V，电流为22kA，交流稳弧电流为10A，稳弧搅拌时间为6s/次；

步骤603、将步骤602中得到的2支一次铸锭调头，然后将位于上部的调头后的一次铸锭与辅助电极焊接，将位于下部的调头后的一次铸锭的底面与位于上部的调头后的一次铸锭的冒口进行焊接，冷却20min后得到二次电极；所述焊接的电流为2kA～20kA，焊接过程中真空自耗电弧炉的真空度为10Pa，每次焊接完成后均冷却20min；

步骤604、将步骤603中得到的二次电极进行熔炼，然后随炉冷却，得到直径为720mm的TC4钛合金铸锭；所述熔炼前真空自耗电弧炉的真空度为2Pa，漏气率为0.7Pa/min，所述熔炼的电压为32V～34V，电流为29kA，交流稳弧电流为20A，稳弧搅拌时间为10s/次。

实施例2

本实施例包括以下步骤：

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4支残料电极，使4支残料电极中的TC4残料不出现松动和掉落；所述4支残料电极的直径均为320mm，长度均为4000mm；

步骤二、采用等离子焊枪将步骤一中得到的4支残料电极进行焊接，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2支中间铸锭；所述2支中间铸锭的直径均为560mm；

步骤四、将步骤三中得到的2支中间铸锭分别进行一火次锻造，得到2支总质量为4094kg的长条状电极，然后对2支长条状电极进行修磨去除表面裂纹，再进行酸洗处理；所述2支长条状电极的尺寸分别为(240mm～250mm)×690mm×2700mm(高×宽×长)和(230mm～235mm)×650mm×3080mm(高×宽×长)；

步骤五、采用等离子焊枪将步骤四中经酸洗处理后的2支长条状电极与30支海绵钛电极块进行组焊，使海绵钛电极块分别贴焊与长条状电极的两侧，得到2支自耗电极，然后采用带钢刷的角磨机对自耗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；所述组焊的电流为320A～450A；所述海绵钛电极块的尺寸为197mm×380mm×380mm(高×宽×长)，单支海绵钛电极块的质量为93.8kg；

步骤六、将步骤五中经清理后的2支自耗电极进行熔炼，熔炼的具体过程为：

步骤601、将步骤五中经清理后的2支自耗电极与辅助电极放置于真空自耗电弧炉的坩埚中进行焊接，冷却20min后得到2支一次电极；所述自耗电极最外侧边缘与真空自耗电弧炉中坩埚内壁的间隙为60mm；所述焊接的电流为2kA～10kA，焊接过程中真空自耗电弧炉的真空度为15Pa；

步骤602、将步骤601中得到的2支一次电极进行熔炼，然后随炉冷却，得到2支直径均为820mm的一次铸锭；所述熔炼前真空自耗电弧炉的真空度为6.3Pa，漏气率为0.8Pa/min，所述熔炼的电压为30V～38V，电流为26kA，交流稳弧电流为15A，稳弧搅拌时间为10s/次；

步骤603、将步骤602中得到的2支一次铸锭调头，然后将位于上部的调头后的一次铸锭与辅助电极焊接，将位于下部的调头后的一次铸锭的底面与位于上部的调头后的一次铸锭的冒口进行焊接，冷却20min后得到二次电极；所述焊接的电流为2kA～20kA，焊接过程中真空自耗电弧炉的真空度为18Pa，每次焊接完成后均冷却20min；

步骤604、将步骤603中得到的二次电极进行熔炼，然后随炉冷却，得到直径为920mm的TC4钛合金铸锭；所述熔炼前真空自耗电弧炉的真空度为1.4Pa，漏气率为0.5Pa/min，所述熔炼的电压为32V～34V，电流为33kA，交流稳弧电流为25A，稳弧搅拌时间为15s/次。

实施例3

本实施例包括以下步骤：

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4支残料电极，使4支残料电极中的TC4残料不出现松动和掉落；所述4支残料电极的直径均为480mm，长度均为4000mm；

步骤二、采用等离子焊枪将步骤一中得到的4支残料电极进行焊接，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2支中间铸锭；所述2支中间铸锭的直径均为640mm；

步骤四、将步骤三中得到的2支中间铸锭分别进行一火次锻造，得到2支总质量为4800kg的长条状电极，然后对2支长条状电极进行修磨去除表面裂纹，再进行酸洗处理；所述2支长条状电极的尺寸均为(240mm～250mm)×780mm×2700mm(高×宽×长)；

步骤五、采用等离子焊枪将步骤四中经酸洗处理后的2支长条状电极与28支海绵钛电极块进行组焊，使海绵钛电极块分别贴焊与长条状电极的两侧，得到2支自耗电极，然后采用带钢刷的角磨机对自耗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；所述组焊的电流为320A～450A；所述海绵钛电极块的尺寸为197mm×380mm×380mm(高×宽×长)，单支海绵钛电极块的质量为136kg；

步骤六、将步骤五中经清理后的2支自耗电极进行熔炼，熔炼的具体过程为：

步骤601、将步骤五中经清理后的2支自耗电极与辅助电极放置于真空自耗电弧炉的坩埚中进行焊接，冷却20min后得到2支一次电极；所述自耗电极最外侧边缘与真空自耗电弧炉中坩埚内壁的间隙为80mm；所述焊接的电流为2kA～10kA，焊接过程中真空自耗电弧炉的真空度为12Pa；

步骤602、将步骤601中得到的2支一次电极进行熔炼，然后随炉冷却，得到2支直径均为920mm的一次铸锭；所述熔炼前真空自耗电弧炉的真空度为2.8Pa，漏气率为0.6Pa/min，所述熔炼的电压为30V～38V，电流为28kA，交流稳弧电流为20A，稳弧搅拌时间为15s/次；

步骤603、将步骤602中得到的2支一次铸锭调头，然后将位于上部的调头后的一次铸锭与辅助电极焊接，将位于下部的调头后的一次铸锭的底面与位于上部的调头后的一次铸锭的冒口进行焊接，冷却20min后得到二次电极；所述焊接的电流为2kA～20kA，焊接过程中真空自耗电弧炉的真空度为10Pa，每次焊接完成后均冷却40min；

步骤604、将步骤603中得到的二次电极进行熔炼，然后随炉冷却，得到直径为1020mm的TC4钛合金铸锭；所述熔炼前真空自耗电弧炉的真空度为1.6Pa，漏气率为0.3Pa/min，所述熔炼的电压为32V～34V，电流为35kA，交流稳弧电流为25A，稳弧搅拌时间为15s/次。

实施例4

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6支残料电极，使6支残料电极中的TC4残料不出现松动和掉落；所述6支残料电极的直径均为480mm，长度均为4000mm；

步骤二、采用等离子焊枪将步骤一中得到的6支残料电极进行焊接，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3支中间铸锭；所述3支中间铸锭的直径均为640mm；

步骤四、将步骤三中得到的3支中间铸锭分别进行一火次锻造，得到3支总质量为6000kg的长条状电极，然后对3支长条状电极进行修磨去除表面裂纹，再进行酸洗处理；所述3支长条状电极的尺寸均为(240mm～250mm)×780mm×2300mm(高×宽×长)；

步骤五、采用等离子焊枪将步骤四中经酸洗处理后的3支长条状电极与36支海绵钛电极块进行组焊，使海绵钛电极块分别贴焊与长条状电极的两侧，得到3支自耗电极，然后采用带钢刷的角磨机对自耗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；所述组焊的电流为320A～450A；所述海绵钛电极块的尺寸为197mm×380mm×380mm(高×宽×长)，单支海绵钛电极块的质量为110kg；

步骤六、将步骤五中经清理后的3支自耗电极进行熔炼，熔炼的具体过程为：

步骤601、将步骤五中经清理后的3支自耗电极与辅助电极放置于真空自耗电弧炉的坩埚中进行焊接，冷却20min后得到3支一次电极；所述自耗电极最外侧边缘与真空自耗电弧炉中坩埚内壁的间隙为100mm；所述焊接的电流为2kA～10kA，焊接过程中真空自耗电弧炉的真空度为10Pa；

步骤602、将步骤601中得到的3支一次电极进行熔炼，然后随炉冷却，得到3支直径均为920mm的一次铸锭；所述熔炼前真空自耗电弧炉的真空度为3.2Pa，漏气率为0.7Pa/min，所述熔炼的电压为30V～38V，电流为28kA，交流稳弧电流为20A，稳弧搅拌时间为15s/次；

步骤603、将步骤602中得到的3支一次铸锭调头，然后将位于上部的调头后的一次铸锭与辅助电极焊接，将位于下部的调头后的一次铸锭的底面与位于上部的调头后的一次铸锭的冒口进行焊接，冷却40min后得到二次电极；所述焊接的电流为2kA～20kA，焊接过程中真空自耗电弧炉的真空度为8Pa，每次焊接完成后均冷却40min；

步骤604、将步骤603中得到的二次电极进行熔炼，然后随炉冷却，得到直径为1020mm的TC4钛合金铸锭；所述熔炼前真空自耗电弧炉的真空度为1.3Pa，漏气率为0.2Pa/min，所述熔炼的电压为32V～34V，电流为35kA，交流稳弧电流为25A，稳弧搅拌时间为15s/次。

将实施例1～实施例4制备得到的TC4钛合金铸锭分别进行切冒口、扒皮和锯切，然后沿着铸锭长度方向，在实施例1～实施例4制备的TC4钛合金铸锭的头部、中部和尾部分别取样进行化学成分检测，结果见下表1，在实施例1的冒口五点处和实施例2～实施例4的冒口五点处及中分锯切面五点处分别取样进行化学成分检测，结果见下表2。

表1 TC4钛合金铸锭头、中、尾三点的化学成分检测结果

GB/T3620.1-2016钛及钛合金牌号和化学成分中规定TC4钛合金中各成分的质量含量为：5.5％≤Al≤6.75％，3.5％≤V≤4.5％，Fe≤0.30％，C≤0.08％，N≤0.05％，H≤0.015％，O≤0.20％，将表1与GB/T3620.1-2016对比可以看出，本发明实施例1～实施例4制备得到的TC4钛合金铸锭中Al、V、Fe、C、N、H、O元素含量均符合GB/T3620.1-2016标准中对TC4钛合金的规定，为质量合格的TC4钛合金产品。

表2 TC4钛合金铸锭冒口及中分锯切面五点的化学成分检测结果

从表2可以看出，本发明实施例1制备得到的TC4钛合金铸锭中铸锭冒口和实施例2～实施例4制备得到的TC4钛合金铸锭中铸锭冒口及中分锯切截面五点的成分偏差较小，其中，Al的质量含量的最大极差为0.3％，V的质量含量的最大极差为0.14％，Fe的质量含量的最大极差为0.035％，O的质量含量的最大极差为0.02％，均符合GB/T3620.1-2016钛及钛合金牌号和化学成分的规定，为质量合格的TC4钛合金产品。

以上所述，仅是本发明的较佳配料范围实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.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；

步骤五、采用等离子焊枪将步骤四中经酸洗处理后的长条状电极与海绵钛电极块进行组焊，使海绵钛电极块分别贴焊与长条状电极的两侧，得到自耗电极，然后采用带钢刷的角磨机对自耗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；所述组焊的电流为320A～450A；

步骤六、将步骤五中经清理后的自耗电极进行熔炼，所述熔炼的具体过程为：

步骤601、将步骤五中经清理后的自耗电极与辅助电极放置于真空自耗电弧炉的坩埚中进行焊接，冷却20min后得到一次电极；所述自耗电极最外侧边缘与真空自耗电弧炉中坩埚内壁的间隙为40mm～100mm；所述自耗电极中长条状电极的质量含量为55.8％～70.7％；所述焊接的过程中真空自耗电弧炉的真空度不超过50Pa；

步骤602、将步骤601中得到的一次电极进行熔炼，然后随炉冷却，得到一次铸锭；

步骤603、将两个以上步骤602中得到的一次铸锭调头，然后将位于上部的调头后的一次铸锭与辅助电极焊接，其余调头后的一次铸锭按冒口与锭底对焊的方式进行焊接，冷却20min后得到二次电极；所述焊接的过程中真空自耗电弧炉的真空度不超过50Pa；

步骤604、将步骤603中得到的二次电极进行熔炼，然后随炉冷却，得到TC4钛合金铸锭；所述TC4钛合金铸锭的直径为720mm～1020mm。

2.根据权利要求1所述的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，步骤三中所述中间铸锭的直径为480mm～640mm。

3.根据权利要求1所述的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，步骤601中所述焊接的电流为2kA～10kA。

4.根据权利要求1所述的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，步骤602中所述熔炼前真空自耗电弧炉的真空度不超过10Pa，漏气率不超过0.9Pa/min，所述熔炼的电压为30V～38V，电流为22kA～28kA，交流稳弧电流为10A～20A，稳弧搅拌时间为6～15s/次。

5.根据权利要求1所述的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，步骤603中所述焊接的电流为2kA～20kA。

6.根据权利要求1所述的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，步骤604中所述熔炼前真空自耗电弧炉的真空度不超过2Pa，漏气率不超过0.7Pa/min，所述熔炼的电压为32V～34V，电流为29kA～35kA，交流稳弧电流为20A和25A，稳弧搅拌时间为10s/次和15s/次。