CN110904341B - 一种钛合金铸锭的冷却方法 - Google Patents

一种钛合金铸锭的冷却方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110904341B
CN110904341B CN201911227568.6A CN201911227568A CN110904341B CN 110904341 B CN110904341 B CN 110904341B CN 201911227568 A CN201911227568 A CN 201911227568A CN 110904341 B CN110904341 B CN 110904341B
Authority
CN
China
Prior art keywords
argon
arc furnace
ingot
vacuum
vacuum consumable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911227568.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110904341A (zh
Inventor
华正利
罗文忠
吴明
王凯旋
刘向宏
冯勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Western Superconducting Technologies Co Ltd
Original Assignee
Western Superconducting Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Western Superconducting Technologies Co Ltd filed Critical Western Superconducting Technologies Co Ltd
Priority to CN201911227568.6A priority Critical patent/CN110904341B/zh
Publication of CN110904341A publication Critical patent/CN110904341A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110904341B publication Critical patent/CN110904341B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • C22B9/20—Arc remelting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/005—Castings of light metals with high melting point, e.g. Be 1280 degrees C, Ti 1725 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D30/00—Cooling castings, not restricted to casting processes covered by a single main group

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种钛合金铸锭的冷却方法，具体过程为：将铸锭置于真空自耗电弧炉内并封炉，将氩气瓶同真空自耗电弧炉炉室进行连接，关闭阀门，打开真空自耗电弧炉真空系统阀门，对真空自耗电弧炉内抽真空处理，打开循环冷却水并起弧熔炼铸锭；铸锭熔炼完成跳闸后，维持真空自耗电弧炉内压强不高于5Pa，调节循环冷却水进出水温度及流量冷却铸锭，冷却30‑60min，关闭真空系统阀门并打开氩气流量控制阀门，向真空自耗电弧炉内充入氩气，当真空自耗电弧炉氩气压强达到10000‑80000Pa时，停止充入氩气；铸锭冷却3‑5h后，得冷却的钛合金铸锭；解决了现有规格钛合金铸锭冷却效率较低，生产成本高，头部氧化控制困难的问题。

Description

一种钛合金铸锭的冷却方法
技术领域
本发明属于有色金属加工工艺技术领域，具体涉及一种钛合金铸锭的冷却方法。
背景技术
钛合金由于其低密度、高强度、良好的耐蚀性能、优异的生物相容性等特点已广泛的应用于航空航天、电力、船舶、海洋工程、化工、生物医疗、冶金、体育器械等领域，对于钛合金铸锭质量的有效控制是实现上述应用的基础，因此，钛合金铸锭的熔炼及凝固冷却过程显得尤为重要。常规的钛合金铸锭冷却依靠结晶器外侧的循环水进行换热冷却，生产效率较低，对于560mm规格铸锭而言，往往需要接近4h的冷却时间，对于640mm规格铸锭而言，往往需要5h冷却时间，对于720mm规格铸锭而言，冷却大约需要6h。冷却程度不足出炉，往往会导致铸锭头部及锭身严重氧化，轻则铸锭进行车削扒皮处理氧化部位，重则导致整个铸锭O含量超过标准要求，导致铸锭报废。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛合金铸锭的冷却方法，解决了现有规格钛合金铸锭冷却效率较低，生产成本高，铸锭头部氧化控制困难的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种钛合金铸锭的冷却方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、将铸锭置于真空自耗电弧炉内并封炉，同时向真空自耗电弧炉接通氩气瓶，确保氩气瓶流量控制阀门处于关闭状态，打开真空自耗电弧炉的真空系统阀门，对真空自耗电弧炉内压强进行真空处理，开启循环冷却水并起弧熔炼铸锭；
步骤2、铸锭熔炼完成跳闸后，维持真空自耗电弧炉内压强不高于5Pa，继续通过循环冷却水对铸锭进行降温冷却，冷却30-60min，关闭真空系统阀门；
步骤3、打开氩气瓶流量控制阀门，调控氩气充入流量，向真空自耗电弧炉内充入氩气，当真空自耗电弧炉内氩气压强达到10000-80000Pa时，停止充入氩气；
步骤4、冷却3-5h后，将铸锭吊出真空自耗电弧炉，得冷却的钛合金铸锭。
本发明的特点还在于：
步骤1对真空自耗电弧炉内压强进行真空处理具体过程为：调整真空自耗电弧炉内真空压强不高于2.0Pa，漏率小于等于1.0Pa/min。
步骤1氩气瓶内氩气纯度不低于99.99％，氩气气压不低于1MPa。
步骤2通过循环冷却水对铸锭进行降温冷却具体过程为：熔化站进水温度调整为30℃，出水温度调整为40℃，水流量处于1000-1800L/min。
步骤2关闭真空系统阀门时间为30-60min。
本发明的有益效果是：
本发明就是提供一种钛合金铸锭的冷却方法，解决了现有规格钛合金铸锭冷却效率较低，生产成本高，头部氧化控制困难的问题，相比常规冷却方式，充氩冷却结合水流量调节控制冷却可缩短铸锭冷却时间30-60min，铸锭表面呈银白色金属光泽，铸锭头部无氧化，O、N含量无增加趋势。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种钛合金铸锭的冷却方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、将铸锭置于真空自耗电弧炉内并封炉，同时向真空自耗电弧炉接通氩气瓶，氩气瓶内氩气纯度不低于99.99％，氩气气压不低于1MPa，确保氩气瓶流量控制阀门处于关闭状态，打开真空自耗电弧炉的真空系统阀门，调整真空自耗电弧炉内真空压强不高于2.0Pa，漏率小于等于1.0Pa/min，开启循环冷却水并起弧熔炼铸锭；
步骤2、铸锭熔炼完成跳闸后，维持真空自耗电弧炉内压强不高于5Pa，熔化站进水温度调整为30℃，出水温度调整为40℃，水流量处于1000-1800L/min，冷却30-60min，关闭真空系统阀门，关闭真空系统阀门时间为30-60min；
步骤3、打开氩气瓶流量控制阀门，调控氩气充入流量，向真空自耗电弧炉内充入氩气，当真空自耗电弧炉内氩气压强达到10000-80000Pa时，停止充入氩气；
步骤4、冷却3-5h后，将铸锭吊出真空自耗电弧炉，得冷却的钛合金铸锭。
实施例1
步骤1、在Φ560mm规格、投料量为1800kg铸锭起弧熔炼前，将氩气瓶与充氩冷却管道进行连接，确保氩气瓶内部氩气纯度不低于99.99％，气压不低于1MPa，并确保管道连接处无漏点，关闭氩气瓶流量控制阀门，打开真空自耗电弧炉的真空系统阀门，调整真空自耗电弧炉内真空压强≤2.0Pa，漏率≤1.0Pa/min后，打开循环冷却水，起弧熔炼铸锭；
步骤2、待铸锭熔炼跳闸后，将熔化站进水温度调整为30℃，出水温度调整为40℃，确保冷却水流量处于1000L/min，并保持真空系统开启，维持真空自耗电弧炉内真空≤5Pa，铸锭跳闸冷却30min后，关闭真空系统阀门30min；
步骤3、打开氩气瓶流量控制阀门，向真空自耗电弧炉内充入氩气，并关注真空自耗电弧炉内氩气压力情况，当检测真空自耗电弧炉内氩气压力达到15000Pa时，停止充氩，并关闭充氩阀门；
步骤4、冷却3h后，将铸锭吊出真空自耗电弧炉，出炉检测铸锭表面质量，得冷却的钛合金铸锭。
将本实施例冷却3h的Φ560mm规格铸锭表面质量同常规冷却4h的Φ560mm规格铸锭表面质量进行对比，本实施例冷却3h的铸锭表面呈银白色金属光泽，常规冷却4h的铸锭表面氧化发黄、发蓝，本实施例采用充氩冷却加水冷的方式在提高生产效率的同时，冷却效果优于常规仅采用水冷方式。
将本实施例熔炼的Φ560mm铸锭，对其铸锭头部、中部、尾部、头部边部端面、头部R/2、头部心部取块样分析铸锭整体气体元素结果见表1：
表1
Figure GDA0002341748520000041
Figure GDA0002341748520000051
由表1可以看出：所得的Φ560mm铸锭头部、中部、尾部、头部边部端面、头部R/2、头部心部的O、N、H气体元素含量偏差在100ppm以内，无任何氧化增O、增N情况发生。
实施例2
步骤1、在Φ560mm规格、投料量为1800kg铸锭起弧熔炼前，将氩气瓶与充氩冷却管道进行连接，确保氩气瓶内部氩气纯度不低于99.99％，气压不低于2.5MPa，并确保管道连接处无漏点，关闭氩气瓶流量控制阀门，打开真空自耗电弧炉的真空系统阀门，调整真空自耗电弧炉内真空压强≤2.0Pa，漏率≤1.0Pa/min后，打开循环冷却水，起弧熔炼铸锭；
步骤2、待铸锭熔炼跳闸后，将熔化站进水温度调整为30℃，出水温度调整为40℃，确保冷却水流量处于1500L/min，并保持真空系统开启，维持真空自耗电弧炉内真空≤5Pa，铸锭跳闸冷却50min后，关闭真空系统阀门50min；
步骤3、打开氩气瓶流量控制阀门，向真空自耗电弧炉内充入氩气，并关注真空自耗电弧炉内氩气压力情况，当检测真空自耗电弧炉内氩气压力达到30000Pa时，停止充氩，并关闭充氩阀门；
步骤4、冷却4.5h后，将铸锭吊出真空自耗电弧炉，出炉检测铸锭表面质量，得冷却的钛合金铸锭。
将本实施例冷却4.5h的Φ640mm规格铸锭表面质量同常规冷却6h的Φ640mm规格铸锭表面质量进行对比，本实施例冷却4.5h的铸锭表面呈银白色金属光泽，常规冷却6h的铸锭表面氧化发黄、发蓝，本实施例采用充氩冷却加水冷的方式在提高生产效率的同时，冷却效果优于常规仅采用水冷方式。
将本实施例熔炼的Φ640mm铸锭，对其铸锭头部、中部、尾部、头部边部端面、头部R/2、头部心部取块样分析铸锭整体气体元素结果见表2：
表2
部位 O N H
头部 0.109 0.007 0.001
中部 0.110 0.006 0.001
尾部 0.110 0.007 0.001
头部边部 0.110 0.007 0.001
头部R/2 0.109 0.006 0.001
头部心部 0.109 0.007 0.001
由表2可以看出：所得的Φ640mm铸锭头部、中部、尾部、头部边部端面、头部R/2、头部心部的O、N、H气体元素含量偏差在100ppm以内，无任何氧化增O、增N情况发生。
实施例3
步骤1、在Φ720mm规格、投料量为5200kg铸锭起弧熔炼前，将氩气瓶与充氩冷却管道进行连接，确保氩气瓶内部氩气纯度不低于99.99％，气压不低于2.5MPa，并确保管道连接处无漏点，关闭氩气瓶流量控制阀门，打开真空自耗电弧炉的真空系统阀门，调整真空自耗电弧炉内真空压强≤2.0Pa，漏率≤1.0Pa/min后，打开循环冷却水，起弧熔炼铸锭；
步骤2、待铸锭熔炼跳闸后，将熔化站进水温度调整为30℃，出水温度调整为40℃，确保冷却水流量处于1800L/min，并保持真空系统开启，维持真空自耗电弧炉内真空≤4Pa，铸锭跳闸冷却60min后，关闭真空系统阀门60min；
步骤3、打开氩气瓶流量控制阀门，向真空自耗电弧炉内充入氩气，并关注真空自耗电弧炉内氩气压力情况，当检测真空自耗电弧炉内氩气压力达到60000Pa时，停止充氩，并关闭充氩阀门；
步骤4、冷却5h后，将铸锭吊出真空自耗电弧炉，出炉检测铸锭表面质量，得冷却的钛合金铸锭。
将本实施例冷却5h的Φ720mm规格铸锭表面质量同常规冷却6h的Φ720mm规格铸锭表面质量进行对比，本实施例冷却5h的铸锭表面呈银白色金属光泽，常规冷却6h的铸锭表面氧化发黄、发蓝，本实施例采用充氩冷却加水冷的方式在提高生产效率的同时，冷却效果优于常规仅采用水冷方式。
将本实施例熔炼的Φ720mm铸锭，对其铸锭头部、中部、尾部、头部边部端面、头部R/2、头部心部取块样分析铸锭整体气体元素结果见表3：
表3
部位 O N H
头部 0.110 0.006 0.001
中部 0.110 0.006 0.001
尾部 0.109 0.006 0.001
头部边部 0.110 0.007 0.001
头部R/2 0.109 0.006 0.001
头部心部 0.110 0.007 0.001
由表3可以看出：所得的Φ720mm铸锭头部、中部、尾部、头部边部端面、头部R/2、头部心部的O、N、H气体元素含量偏差在100ppm以内，无任何氧化增O、增N情况发生。
通过上述方式，本发明一种钛合金铸锭的冷却方法，首先在铸锭起弧熔炼前，确保氩气瓶中氩气纯度大于99.99％，将氩气瓶与充氩冷却管道进行连接，并关闭氩气瓶流量控制阀门，确保管道连接处无漏点，氩气瓶中剩余氩气压力确保大于1MPa；在熔前预真空≤2.0Pa，漏率小于等于1.0Pa/min后，起弧熔炼铸锭，铸锭熔炼跳闸后，将熔化站进水温度调整为30℃，出水温度调整为40℃，确保冷却水流量处于1000-1800L/min，并保持真空系统开启，维持真空自耗电弧炉内真空在5Pa以下；铸锭跳闸冷却30-60min后，关闭真空系统阀门，打开氩气瓶流量控制阀门，向真空自耗电弧炉炉室内充入氩气，当检测氩气压力达到10000-80000Pa时，停止充氩，并关闭充氩流量控制阀门，冷却3h～5h出炉完成熔炼。解决了现有规格钛合金铸锭冷却效率较低，生产成本高，头部氧化控制困难的问题。

Claims (3)

1.一种钛合金铸锭的冷却方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、将铸锭置于真空自耗电弧炉内并封炉，同时向真空自耗电弧炉接通氩气瓶，确保氩气瓶流量控制阀门处于关闭状态，打开真空自耗电弧炉的真空系统阀门，对真空自耗电弧炉内压强进行真空处理，开启循环冷却水并起弧熔炼铸锭；
步骤1所述对真空自耗电弧炉内压强进行真空处理具体过程为：调整真空自耗电弧炉内真空压强不高于2.0Pa，漏率小于等于1.0Pa/min；
步骤2、铸锭熔炼完成跳闸后，维持真空自耗电弧炉内压强不高于5Pa，继续通过循环冷却水对铸锭进行降温冷却，冷却30-60min，关闭真空系统阀门；
步骤2所述通过循环冷却水对铸锭进行降温冷却具体过程为：熔化站进水温度调整为30℃，出水温度调整为40℃，水流量处于1000-1800L/min；
步骤3、打开氩气瓶流量控制阀门，调控氩气充入流量，向真空自耗电弧炉内充入氩气，当真空自耗电弧炉内氩气压强达到10000-80000Pa时，停止充入氩气；
步骤4、冷却3-5h后，将铸锭吊出真空自耗电弧炉，得冷却的钛合金铸锭。
2.根据权利要求1所述一种钛合金铸锭的冷却方法，其特征在于，步骤1所述氩气瓶内氩气纯度不低于99.99％，氩气气压不低于1MPa。
3.根据权利要求1所述一种钛合金铸锭的冷却方法，其特征在于，步骤2所述关闭真空系统阀门时间为30-60min。
CN201911227568.6A 2019-12-04 2019-12-04 一种钛合金铸锭的冷却方法 Active CN110904341B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911227568.6A CN110904341B (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种钛合金铸锭的冷却方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911227568.6A CN110904341B (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种钛合金铸锭的冷却方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110904341A CN110904341A (zh) 2020-03-24
CN110904341B true CN110904341B (zh) 2021-07-09

Family

ID=69822160

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911227568.6A Active CN110904341B (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种钛合金铸锭的冷却方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110904341B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114507788A (zh) * 2022-01-27 2022-05-17 新疆湘润新材料科技有限公司 一种tc10钛合金铸锭的真空自耗熔炼方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102888547A (zh) * 2012-09-28 2013-01-23 宝鸡市亨信稀有金属有限公司 一种NbZr10合金铸锭的制备方法
CN103537637A (zh) * 2013-09-12 2014-01-29 云南钛业股份有限公司 一种对钛铸锭进行有效冷却的方法
CN104498770A (zh) * 2014-12-05 2015-04-08 西部超导材料科技股份有限公司 一种WSTi2815SC阻燃钛合金及其制备方法
JP2018134675A (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 株式会社神戸製鋼所 Ｔｉ−Ａｌ系合金の製造方法
CN109402431A (zh) * 2018-12-19 2019-03-01 西部超导材料科技股份有限公司 一种Ti6Al7Nb钛合金铸锭的制备方法
CN110129577A (zh) * 2019-05-15 2019-08-16 宁波创润新材料有限公司 一种用于铸造空心锭材的芯部结晶器及含有该芯部结晶器的水冷结晶器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102888547A (zh) * 2012-09-28 2013-01-23 宝鸡市亨信稀有金属有限公司 一种NbZr10合金铸锭的制备方法
CN103537637A (zh) * 2013-09-12 2014-01-29 云南钛业股份有限公司 一种对钛铸锭进行有效冷却的方法
CN104498770A (zh) * 2014-12-05 2015-04-08 西部超导材料科技股份有限公司 一种WSTi2815SC阻燃钛合金及其制备方法
JP2018134675A (ja) * 2017-02-23 2018-08-30 株式会社神戸製鋼所 Ｔｉ−Ａｌ系合金の製造方法
CN109402431A (zh) * 2018-12-19 2019-03-01 西部超导材料科技股份有限公司 一种Ti6Al7Nb钛合金铸锭的制备方法
CN110129577A (zh) * 2019-05-15 2019-08-16 宁波创润新材料有限公司 一种用于铸造空心锭材的芯部结晶器及含有该芯部结晶器的水冷结晶器

Also Published As

Publication number Publication date
CN110904341A (zh) 2020-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109706332B (zh) 一种改善钛合金铸锭表面质量的方法
CN104561696B (zh) 高铁用5083铝合金板材及其生产方法
CN109182843B (zh) 一种镍钨中间合金及一种电子束熔炼制备镍钨中间合金的方法
CN108060324B (zh) 一种高强耐蚀耐磨阀件用铜合金棒材及其制备方法
CN106425292B (zh) 一种高性能复合板的制作工艺
CN110904341B (zh) 一种钛合金铸锭的冷却方法
CN113088623A (zh) 一种超纯G102Cr18Mo不锈轴承钢的制备方法
CN110453108B (zh) 一种非真空半连续感应熔炼铝白铜材料的制备方法
CN110983081B (zh) 一种采用真空熔炼设备制备超低氧白铜的方法
CN113215494B (zh) 一种航空用因瓦合金板材的制备方法
CN102517428B (zh) 一种低压缩比探伤厚板的生产方法
CN104513914B (zh) 一种超低间隙相高韧性铸造钛合金及熔铸方法
CN102191405A (zh) 一种带钢焊接设备夹持和加载工具用铜合金及其生产方法
CN112725632A (zh) 一种钛合金铸锭起弧建立熔池的方法
CN113897542A (zh) 一种蒸汽发生器管板用钢锭及其制造方法
CN105986153A (zh) 一种汽车配件用合金材料及其制备方法
CN111101044A (zh) 一种铸铝模具的成型方法
CN110284025A (zh) 一种铝青铜材料及其制备方法
CN114410894B (zh) 一种减少12Cr2Mo1VR钢淬火裂纹的方法
CN114164317B (zh) 一种精确控制高磁感取向硅钢连铸坯Als成分的方法
CN114293004B (zh) 铁路贯通地线用无缝铜合金护套盘管的热处理工艺
JPS61276756A (ja) 極低炭素冷延鋼板のフクレ欠陥防止方法
CN114645155B (zh) 一种高强度铜合金及其制备方法
CN110205515B (zh) 一种耐腐蚀Cu-Ni合金的制备方法
CN112171209A (zh) 一种电磁式燃气紧急切断阀阀体的加工工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant