CN113025831A - 一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法 - Google Patents

一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113025831A
CN113025831A CN202110218618.5A CN202110218618A CN113025831A CN 113025831 A CN113025831 A CN 113025831A CN 202110218618 A CN202110218618 A CN 202110218618A CN 113025831 A CN113025831 A CN 113025831A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ingot
oxygen
welding
vacuum
titanium alloy
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.)
Pending
Application number
CN202110218618.5A
Other languages
English (en)
Inventor
周中波
侯林涛
焦勇
白钰
韩彤
张利军
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.)
Xi'an Northwestern Polytechnical University Super Crystal Science & Technology Development Co ltd
Original Assignee
Xi'an Northwestern Polytechnical University Super Crystal Science & Technology Development 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 Xi'an Northwestern Polytechnical University Super Crystal Science & Technology Development Co ltd filed Critical Xi'an Northwestern Polytechnical University Super Crystal Science & Technology Development Co ltd
Priority to CN202110218618.5A priority Critical patent/CN113025831A/zh
Publication of CN113025831A publication Critical patent/CN113025831A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium

Landscapes

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

Abstract

一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法，根据高氧铸锭的氧元素含量，接着采用真空自耗电弧熔炼的方法制备与高氧铸锭相同的钛合金铸锭，再将高氧铸锭、钛合金铸锭沿头部端面均分为多瓣，并混合搭配组合，焊接成自耗电极，最后将自耗电极在真空自耗电弧炉熔炼，获得氧含量合格的成品铸锭。本发明将高低氧铸锭料块混合搭配组焊，当真空自耗熔炼时，在稳弧电流提供的电磁搅拌力作用下可以保证熔池中的氧元素充分混合，达到了只熔炼一次就可以降低铸锭氧含量的效果，而且氧元素分布均匀。

Description

一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法
技术领域
本发明属于有色金属熔炼领域，具体涉及一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法。
背景技术
钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀性和低温性能好、热强度高等优点，在航空航天、石油化工、舰船海洋、生物医疗等领域有广泛的发展前景。
随着钛及钛合金应用范围的不断扩大，其生产制备技术也在更新升级，主要包括真空自耗电弧炉熔炼法(VAR)、电子束冷炉床熔炼法(EBM)、等离束冷床炉熔炼法(PAM)、电渣熔炼法(ESR)等，其中真空自耗电弧熔炼的铸锭具有良好的结晶组织和均匀的化学成分，成为了主流的钛及钛合金铸锭制备方法。
然而在真空熔炼或电极焊接过程中，会遇到设备故障及真空异常等突发情况，引起铸锭增氧量偏大导致铸锭氧含量超标，不满足GB/T3620.1-2016《钛及钛合金牌号和化学成分》标准或其他技术条件的要求，而且众所周知铸锭中的氧元素具有不可逆性，后期无法通过有效的热处理方式降低铸锭的氧含量。
为了解决上述问题，本发明提供了一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法，将氧元素超标的铸锭进行回收利用，以降低损失，减少不合格品铸锭的数量，提高企业经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低钛合金铸锭氧含量的方法，解决现有真空熔炼或焊接过程中因设备故障导致的铸锭氧含量超标问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法，根据高氧铸锭的氧元素含量，接着采用真空自耗电弧熔炼的方法制备与高氧铸锭相同的钛合金铸锭，再将高氧铸锭、钛合金铸锭沿头部端面均分为多瓣，并混合搭配组合，焊接成自耗电极，最后将自耗电极在真空自耗电弧炉熔炼，获得氧含量合格的成品铸锭。
本发明进一步的改进在于，具体的步骤如下：
步骤1：将高氧铸锭头尾端面车平，并沿端面均分为多瓣料块；
步骤2：通过电极块压制、焊接、真空熔炼，得到与高氧铸锭相同的钛合金铸锭；
步骤3：将钛合金铸锭均分为多瓣，将钛合金铸锭的多瓣料块与高氧铸锭头的多瓣料块搭配焊接，得到两支铸锭；
步骤4：将两支铸锭组焊，得到自耗电极；将自耗电极进行真空焊接以及熔炼，然后在真空条件下冷却至400℃以下出炉。
本发明进一步的改进在于，高氧铸锭和钛合金铸锭的一端均倒角。
本发明进一步的改进在于，组焊的参数为：真空度≤1.0Pa，漏气率≤1Pa/min，充氩压力≤85000Pa，焊枪氩气流量≥1.2m3/h，焊接电流：300～450A，焊接电压：40～65V。
本发明进一步的改进在于，熔炼电流为5-22KA，熔炼电压为28-35V，稳弧电流7～25A/60S，熔前真空度≤0.1Pa，漏气率≤0.3Pa/min。
本发明进一步的改进在于，高氧铸锭为TC4或TA1时，O＞0.20wt％，高氧铸锭为TA15时，O＞0.14wt％，高氧铸锭为TC11时O＞0.15wt％。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1)本发明将高低氧铸锭料块混合搭配组焊，当真空自耗熔炼时，在稳弧电流提供的电磁搅拌力作用下可以保证熔池中的氧元素充分混合，达到了只熔炼一次就可以降低铸锭氧含量的效果，而且氧元素分布均匀。
2)混合搭配的高低氧铸锭采用真空焊箱焊接，焊缝焊接质量优良，与手工焊接相比，减少了焊接过程中O元素的增加。
3)本发明的处理方法经济、简便，解决了以前高氧铸锭难以降低氧含量的问题，适用于各种钛及钛合金等有色金属高氧铸锭的处理，实现不合格铸锭的回收利用，有助于降低了企业损失，提高经济效益。
附图说明
图1为高氧、新投铸锭均分为四瓣示意图。
图2为高氧、新投铸锭拼焊为整体的示意图。
图3为高氧、新投铸锭组焊为整体的示意图。其中，(a)为侧视图，(b)为俯视图。
图中，1为第一高氧铸锭，2为第一新投铸锭，3为第二高氧铸锭，4为第二新投铸锭，5为第一只铸锭，6为第二只铸锭。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步详细描述，本发明中元素含量均为质量百分比，即wt％。
本发明中的高氧铸锭具体为：高氧铸锭为TC4或TA1时，O＞0.20wt％，高氧铸锭为TA15时1，O＞0.14wt％，高氧铸锭为TC11时O＞0.15wt％。
本发明的过程为：首先在高氧铸锭的头、中、尾取块样送检，检测高氧铸锭的氧元素含量，然后根据高氧铸锭的氧元素含量确定出新投料铸锭氧的配比值，接着采用真空自耗电弧熔炼的方法制备出与高氧铸锭同规格同牌号的钛合金铸锭，再将高氧、新投铸锭沿头部端面均分为四瓣，两者混合搭配组合，在真空焊箱中焊接成自耗电极，最后将组焊好的自耗电极在真空自耗电弧炉熔炼获得氧含量合格的成品铸锭。
实现本发明技术方案的具体步骤如下：
步骤1：检测高氧铸锭的氧元素含量，若三次复验氧含量均超出GB/T3620.1-2016《钛及钛合金牌号和化学成分》标准或其它技术要求，则判定铸锭氧元素超标并计算该铸锭氧元素含量的均值。
步骤2：将步骤1的高氧铸锭头尾端面车平，其中一端倒角10mm×45°，称重并标识清楚牌号。
步骤3：参见图1，将步骤2的高氧铸锭沿端面均分为四瓣，并按顺序标记为A-1、-2、-3、-4；同时标识清楚牌号。
步骤4：根据高氧铸锭的氧含量均值，标准中氧元素上限值以及真空自耗电弧炉熔炼增氧情况，确定新投低氧铸锭的氧元素配比值或不配氧反算氧含量，其余合金元素配比值与高氧铸锭配比值一致，最终合成的铸锭氧含量足GB/T3620.1-2016《钛及钛合金牌号和化学成分》标准或其它技术要求。
步骤5：按步骤4元素配比值新投铸锭，新投铸锭的投料量比高氧铸锭重10～40kg，确保机加工后新投铸锭的高度与步骤2中的高氧铸锭相同，经配混料、电极块压制、真空焊箱焊接、真空熔炼成与高氧铸锭规格相同的新投铸锭即钛合金铸锭。
步骤6：将步骤5熔炼的新投铸锭尾部端面车平，头部端面锯平且规格尺寸(高度、直径)与高氧铸锭一致，其中一端倒角10mm×45°，并在铸锭头、中、尾取块样送检，测试氧元素含量，再称重并标识牌号。
步骤7：将步骤6加工好的新投铸锭同样均分为四瓣，并按顺序标记为B-1、-2、-3、-4；标识清楚牌号。
步骤8：铸锭的拼焊，将步骤3与步骤7锯切分好的四瓣料块搭配焊接，具体为A-1、B-1、A-3及B-3拼焊为一个整体，A-2、B-2、A-4及B-4拼焊为一个整体。具体的，参见图2，将第一高氧铸锭1、第一新投铸锭2、第二高氧铸锭3与第二新投铸锭4，沿周向依次放置，并焊接，同样的，另外一个采用相同的方法进行焊接，从而得到两支铸锭。
步骤9：摆料，参见图3中的(a)和(b)，将步骤8点焊好的两支铸锭悬(即第一只铸锭5与第二只铸锭6)吊到焊接工装夹具上，要求其倒角端紧密相切，铸锭整体直线度小于5mm/m，然后装入真空等离子焊箱准备组焊，组焊方式：2×1，共1支，标记为自耗电极。
步骤10：真空焊接，自耗电极的焊缝为横、纵焊缝，焊缝颜色为银白色、淡黄色，无蓝色、灰白色等严重氧化色；焊缝宽度≥30mm。当一处焊缝焊完后可不断弧，快速移动至下一处进行焊接，要求所有焊缝均为满焊。焊接参数为：真空度≤1.0Pa，漏气率≤1Pa/min，充氩压力≤85000Pa，焊枪氩气流量≥1.2m3/h，焊接电流：300～450A，焊接电压：40～65V等。
步骤11：真空熔炼，采用真空自耗电弧炉进行铸锭熔炼，熔炼电流为5-22KA，熔炼电压为28-35V，稳弧电流7～25A/60S，熔前真空度≤0.1Pa，漏气率≤0.3Pa/min。
步骤12：冷却，熔炼完成后，将步骤11中的铸锭在真空条件下冷却至400℃以下出炉。
下面为具体实施例。
实施例1
本实施例以规格Φ280mm、重200kg的高氧TA1二次铸锭为例，具体的处理过程如下：
步骤1、将高氧TA1铸锭的氧元素含量三次进行复验，确认氧含量已经超出GB/T3620.1-2016《钛及钛合金牌号和化学成分》标准要求，计算出氧含量的检测结果平均值为0.216wt％。
步骤2：将步骤1中高氧TA1铸锭头、尾端面车平，其中头部端面边缘倒角10mm×45°，称重199kg并标识清楚牌号TA1。
步骤3：将步骤2中的高氧TA1铸锭沿头、尾任一端面锯切，均分为四瓣，并按顺序标记为A-1、-2、-3、-4，同时标识清楚牌号TA1。
步骤4：根据高氧TA1铸锭的氧含量均值，标准中氧元素的上限值以及真空自耗电弧炉熔炼增氧情况，确定新投低氧TA1铸锭的氧含量配比值为0.07wt％，其余元素配比值与高氧铸锭配比值一致。
步骤5：按步骤4配比值新投TA1铸锭，新投铸锭的投料量比高氧TA1铸锭重10kg，经配混料、电极块压制、真空焊箱焊接、真空熔炼成规格为Φ280mm铸锭。
步骤6：将步骤5中新投TA1铸锭的头、尾端面车平，最终铸锭的规格尺寸(高度、直径)与高氧TA1铸锭相同，同时尾部端面边缘部位倒角10mm×45°，并在铸锭头、中、尾取块样送检，测试氧元素含量均值为0.072wt％，称重205kg.并标识牌号为TA1。
步骤7：将步骤6中的新投TA1铸锭同样均分为四瓣，并按顺序标记为B-1、-2、-3、-4；同时标识清楚牌号TA1。
步骤8：铸锭的拼焊，将步骤3与步骤7锯切分好的四瓣料块搭配焊接，具体为A-1、B-1、A-3及B-3拼焊为一个整体，A-2、B-2、A-4及B-4拼焊为一个整体。
步骤9：摆料，将上述两支拼焊好的铸锭吊到焊接工装夹具上，要求铸锭倒角端紧密相切，铸锭整体直线度小于5mm/m，然后装入真空等离子焊箱组焊，组焊方式：2×1，共1支，标记为自耗电极01。
步骤10：真空焊接，步骤9中的自耗电极焊缝为横、纵焊缝，焊缝颜色为银白色、淡黄色，无蓝色、灰白色等严重氧化色；焊缝宽度≥30mm。当一处焊缝焊完后可不断弧，快速移动至下一处进行焊接，要求所有焊缝均为满焊。焊接参数为：真空度≤1.0Pa，漏气率≤1Pa/min，充氩压力≤85000Pa，焊枪氩气流量≥1.2m3/h，焊接电流：410A，焊接电压：55V。
步骤11：真空熔炼，将步骤10获得的Φ280mm自耗电极在真空自耗电弧炉、规格Φ360×1600mm坩埚进行熔炼。熔炼电流为7KA，熔炼电压为30V，稳弧电流18A/60S，熔前真空度≤0.1Pa，漏气率≤0.3Pa/min。
步骤12：冷却，熔炼完成后要求铸锭在真空条件下冷却至400℃以下出炉。
规格Φ280mm的TA1高氧铸锭经过上述方法处理，获得了规格Φ360mm成品锭。在制备的成品TA1铸锭头、中、尾部取样进行O元素检测，结果如表1所示，新投低氧TA1铸锭海绵钛的氧含量为0.039％。
表1TA1二次铸锭及成品锭的各部位O含量检测结果
Figure BDA0002954948800000071
实施例2
本实施例以规格Φ450mm、重814kg的高氧TC11一次铸锭为例，具体的处理过程如下：
步骤1、将高氧TC11铸锭的氧元素含量三次进行复验，确认氧含量已经超出GB/T3620.1-2016《钛及钛合金牌号和化学成分》标准要求，计算氧含量检测结果平均值为0.19wt％。
步骤2：将步骤1中高氧TC11铸锭头、尾端面车平，其中头部端面边缘倒角10mm×45°，称重813kg并标识清楚牌号TC11。
步骤3：将步骤2中的高氧TC11铸锭沿头、尾任一端面锯切，均分为四瓣，并按顺序标记为A-1、-2、-3、-4，同时标识清楚牌号TC11。
步骤4：根据高氧TC11铸锭的氧含量均值，标准中氧元素标准值以及真空自耗电弧炉熔炼增氧情况，确定新投低氧TC11铸锭的氧含量配比值为0.052wt％，其余元素配比值与高氧铸锭配比值一致。
步骤5：按步骤4配比值新投TC11铸锭，新投铸锭的投料量比高氧TC11铸锭重20kg，经配混料、电极块压制、真空焊箱焊接、真空熔炼成规格为Φ450mm铸锭。
步骤6：将步骤5中新投TC11铸锭的头、尾端面车平，最终铸锭的规格尺寸(高度、直径)与高氧TC11铸锭相同，同时尾部端面边缘部位倒角10mm×45°，并在铸锭头、中、尾取块样送检，测试氧元素含量均值为0.055wt％，称重839kg并标识牌号TC11。
步骤7：将步骤6中的新投TC11铸锭同样均分为四瓣，并按顺序标记为B-1、-2、-3、-4；同时标识清楚牌号TC11。
步骤8：铸锭的拼焊，将步骤3与步骤7锯切分好的四瓣料块搭配焊接，具体为A-1、B-1、A-3及B-3拼焊为一个整体，A-2、B-2、A-4及B-4拼焊为一个整体。
步骤9：摆料，将上述两支拼焊好的铸锭吊到焊接工装夹具上，要求铸锭倒角端紧密相切，铸锭整体直线度小于5mm/m，然后装入真空等离子焊箱组焊，组焊方式：2×1，共1支，标记为自耗电极02。
步骤10：真空焊接，步骤9中的自耗电极焊缝为横、纵焊缝，焊缝颜色为银白色、淡黄色，无蓝色、灰白色等严重氧化色；焊缝宽度≥30mm。当一处焊缝焊完后可不断弧，快速移动至下一处进行焊接，要求所有焊缝均为满焊。焊接参数为：真空度≤1.0Pa，漏气率≤1Pa/min，充氩压力≤85000Pa，焊枪氩气流量≥1.2m3/h，焊接电流：400A，焊接电压：55V等。
步骤11：真空熔炼，将步骤10获得的Φ450mm自耗电极在真空自耗电弧炉、规格Φ540mm坩埚进行熔炼。熔炼电流为20KA，熔炼电压为32V，稳弧电流22A/60S，熔前真空度≤0.1Pa，漏气率≤0.3Pa/min。然后再进行规格为Φ630mm的成品锭熔炼，熔炼电流为21KA，熔炼电压为34V，稳弧电流25A/60S，熔前真空度≤0.1Pa，漏气率≤0.3Pa/min。
步骤12：冷却，熔炼完成后要求铸锭在真空条件下冷却至400℃以下出炉。
规格Φ450mm的TC11高氧铸锭经过上述方法处理，获得了规格Φ540mm二次锭，以及最终规格为Φ630mm的成品锭。在制备的TC11成品铸锭头、中、尾部取样进行O元素检测，结果如表2所示，新投低氧TC11铸锭海绵钛的氧含量为0.033％。
表2TC11中间锭次及成品锭的各部位O含量结果
Figure BDA0002954948800000081
Figure BDA0002954948800000091
实施例3
本实施例以规格Φ360mm、重560kg的高氧TC4一次铸锭为例，具体的处理过程如下：
步骤1、将高氧TC4铸锭的氧元素含量三次进行复验，确认氧含量已经超出GB/T3620.1-2016《钛及钛合金牌号和化学成分》标准要求，计算氧含量检测结果平均值为0.23wt％。
步骤2：将步骤1中高氧TC4铸锭头、尾端面车平，其中头部端面边缘倒角10mm×45°，称重559kg并标识清楚牌号TC4。
步骤3：将步骤2中的高氧TC4铸锭沿头、尾任一端面锯切，均分为四瓣，并按顺序标记为A-1、-2、-3、-4，同时标识清楚牌号TC4。
步骤4：根据高氧TC4铸锭的氧含量均值，标准中氧元素上限值以及真空自耗电弧炉熔炼增氧情况，确定新投低氧TC4铸锭的氧含量配比值为0.063wt％，其余元素配比值与高氧铸锭配比值一致。
步骤5：按步骤4配比值新投TC4铸锭，新投铸锭的投料量比高氧TC4铸锭重5kg，经配混料、电极块压制、真空焊箱焊接、真空熔炼成规格为Φ360mm铸锭。
步骤6：将步骤5中新投TC4铸锭的头、尾端面车平，最终铸锭的规格尺寸(高度、直径)与高氧TC4铸锭相同，同时尾部端面边缘部位倒角10mm×45°，并在铸锭头、中、尾取块样送检，测试氧元素含量均值为0.067wt％，称重563kg并标识牌号TC11。
步骤7：将步骤6中的新投TC4铸锭同样均分为四瓣，并按顺序标记为B-1、-2、-3、-4；同时标识清楚牌号TC4。
步骤8：铸锭的拼焊，将步骤3与步骤7锯切分好的四瓣料块搭配焊接，具体为A-1、B-1、A-3及B-3拼焊为一个整体，A-2、B-2、A-4及B-4拼焊为一个整体。
步骤9：摆料，将上述两支拼焊好的铸锭吊到焊接工装夹具上，要求铸锭倒角端紧密相切，铸锭整体直线度小于5mm/m，然后装入真空等离子焊箱组焊，组焊方式：2×1，共1支，标记为自耗电极03。
步骤10：真空焊接，步骤9中的自耗电极焊缝为横、纵焊缝，焊缝颜色为银白色、淡黄色，无蓝色、灰白色等严重氧化色；焊缝宽度≥30mm。当一处焊缝焊完后可不断弧，快速移动至下一处进行焊接，要求所有焊缝均为满焊。焊接参数为：真空度≤1.0Pa，漏气率≤1Pa/min，充氩压力≤85000Pa，焊枪氩气流量≥1.2m3/h，焊接电流：390A，焊接电压：58V。
步骤11：真空熔炼，将步骤10获得的Φ360mm自耗电极在真空自耗电弧炉、规格Φ450mm坩埚进行熔炼。熔炼电流为14KA，熔炼电压为32V，稳弧电流20A/60S，熔前真空度≤0.1Pa，漏气率≤0.3Pa/min。然后再进行规格为Φ540mm的成品锭熔炼，熔炼电流为21KA，熔炼电压为34V，稳弧电流22A/60S，熔前真空度≤0.1Pa，漏气率≤0.3Pa/min。
步骤12：冷却，熔炼完成后要求铸锭在真空条件下冷却至400℃以下出炉。
规格Φ360mm的TC4高氧铸锭经过上述方法处理，获得了规格Φ450mm的二次锭，以及最终规格为Φ540mm的成品锭。在制备的TC4成品铸锭头、中、尾部取样进行O元素检测，结果如表3所示，新投低氧TC4铸锭海绵钛的氧含量为0.045％。
表3TC4中间锭次及成品锭的各部位O含量结果
Figure BDA0002954948800000101
Figure BDA0002954948800000111
实施例4
本实施例以规格Φ360mm、重330kg的高氧TA15二次铸锭为例，具体的处理过程如下：
步骤1、将高氧TA15铸锭的氧元素含量三次进行复验，确认氧含量已经超出客户技术协议的要求，计算氧含量检测结果平均值为0.167wt％。
步骤2：将步骤1中高氧TA15铸锭头、尾端面车平，其中头部端面边缘倒角10mm×45°，称重328kg并标识清楚牌号TA15。
步骤3：将步骤2中的高氧TA15铸锭沿头、尾任一端面锯切，均分为四瓣，并按顺序标记为A-1、-2、-3、-4，同时标识清楚牌号TA15。
步骤4：根据高氧TA15铸锭的氧含量均值，标准中氧元素标准值以及真空自耗电弧炉熔炼增氧情况，确定新投低氧TA15铸锭的氧含量配比值为0.058wt％，其余元素配比值与高氧铸锭配比值一致。
步骤5：按步骤4配比值新投TA15铸锭，新投铸锭的投料量比高氧TA15铸锭重13kg，经配混料、电极块压制、真空焊箱焊接、真空熔炼成规格为Φ360mm铸锭。
步骤6：将步骤5中新投TA15铸锭的头、尾端面车平，最终铸锭的规格尺寸(高度、直径)与高氧TA15铸锭相同，同时尾部端面边缘部位倒角10mm×45°，
并在铸锭头、中、尾取块样送检，测试氧元素含量均值为0.060wt％，称重350kg并标识牌号TA15。
步骤7：将步骤6中的新投TA15铸锭同样均分为四瓣，并按顺序标记为B-1、-2、-3、-4；同时标识清楚牌号TA15。
步骤8：铸锭的拼焊，将步骤3与步骤7锯切分好的四瓣料块搭配焊接，具体为A-1、B-1、A-3及B-3拼焊为一个整体，A-2、B-2、A-4及B-4拼焊为一个整体。
步骤9：摆料，将上述两支拼焊好的铸锭吊到焊接工装夹具上，要求铸锭倒角端紧密相切，铸锭整体直线度小于5mm/m，然后装入真空等离子焊箱组焊，组焊方式：2×1，共1支，标记为自耗电极。
步骤10：真空焊接，步骤9中的自耗电极焊缝为横、纵焊缝，焊缝颜色为银白色、淡黄色，无蓝色、灰白色等严重氧化色；焊缝宽度≥30mm。当一处焊缝焊完后可不断弧，快速移动至下一处进行焊接，要求所有焊缝均为满焊。焊接参数为：真空度≤1.0Pa，漏气率≤1Pa/min，充氩压力≤85000Pa，焊枪氩气流量≥1.2m3/h，焊接电流：395A，焊接电压：62V。
步骤11：真空熔炼，将步骤10获得的Φ360mm自耗电极在真空自耗电弧炉、规格Φ450mm坩埚进行熔炼。熔炼电流为11KA，熔炼电压为31V，稳弧电流12A/60S，熔前真空度≤0.1Pa，漏气率≤0.3Pa/min。
步骤12：冷却，熔炼完成后，步骤11中的铸锭在真空条件下冷却至400℃以下出炉。
规格Φ360mm的TA15高氧铸锭经过上述方法处理，获得了规格Φ450mm成品锭。对新制备的TA15铸锭进行扒皮后，在铸锭的头、中、尾部取样进行O元素检测，结果如表4所示，新投低氧TA15铸锭海绵钛的氧含量为0.040％。
表4TA15二次铸锭及成品锭的各部位O含量结果
Figure BDA0002954948800000121
Figure BDA0002954948800000131
实施例5
本实施例以规格Φ360mm、重330kg的高氧TA15二次铸锭为例，具体的处理过程如下：
步骤1、将高氧TA15铸锭的氧元素含量三次进行复验，确认氧含量已经超出客户技术协议的要求，计算氧含量检测结果平均值为0.167wt％。
步骤2：将步骤1中高氧TA15铸锭头、尾端面车平，其中头部端面边缘倒角10mm×45°，称重328kg并标识清楚牌号TA15。
步骤3：将步骤2中的高氧TA15铸锭沿头、尾任一端面锯切，均分为四瓣，并按顺序标记为A-1、-2、-3、-4，同时标识清楚牌号TA15。
步骤4：根据高氧TA15铸锭的氧含量均值，标准中氧元素标准值以及真空自耗电弧炉熔炼增氧情况，确定新投低氧TA15铸锭的氧含量配比值为0.058wt％，其余元素配比值与高氧铸锭配比值一致。
步骤5：按步骤4配比值新投TA15铸锭，新投铸锭的投料量比高氧TA15铸锭重13kg，经配混料、电极块压制、真空焊箱焊接、真空熔炼成规格为Φ360mm铸锭。
步骤6：将步骤5中新投TA15铸锭的头、尾端面车平，最终铸锭的规格尺寸(高度、直径)与高氧TA15铸锭相同，同时尾部端面边缘部位倒角10mm×45°，并在铸锭头、中、尾取块样送检，测试氧元素含量均值为0.060wt％，称重350kg并标识牌号TA15。
步骤7：将步骤6中的新投TA15铸锭同样均分为四瓣，并按顺序标记为B-1、-2、-3、-4；同时标识清楚牌号TA15。
步骤8：铸锭的拼焊，将步骤3与步骤7锯切分好的四瓣料块搭配焊接，具体为A-1、B-1、A-3及B-3拼焊为一个整体，A-2、B-2、A-4及B-4拼焊为一个整体。
步骤9：摆料，将上述两支拼焊好的铸锭吊到焊接工装夹具上，要求铸锭倒角端紧密相切，铸锭整体直线度小于5mm/m，然后装入真空等离子焊箱组焊，组焊方式：2×1，共1支，标记为自耗电极。
步骤10：真空焊接，步骤9中的自耗电极焊缝为横、纵焊缝，焊缝颜色为银白色、淡黄色，无蓝色、灰白色等严重氧化色；焊缝宽度≥30mm。当一处焊缝焊完后可不断弧，快速移动至下一处进行焊接，要求所有焊缝均为满焊。焊接参数为：真空度≤1.0Pa，漏气率≤1Pa/min，充氩压力≤85000Pa，焊枪氩气流量≥1.2m3/h，焊接电流：300A，焊接电压：65V。
步骤11：真空熔炼，将步骤10获得的Φ360mm自耗电极在真空自耗电弧炉、规格Φ450mm坩埚进行熔炼。熔炼电流为5KA，熔炼电压为35V，稳弧电流7A/60S，熔前真空度≤0.1Pa，漏气率≤0.3Pa/min。
步骤12：冷却，熔炼完成后，步骤11中的铸锭在真空条件下冷却至400℃以下出炉。
规格Φ360mm的TA15高氧铸锭经过上述方法处理，获得了规格Φ450mm成品锭。
实施例6
本实施例以规格Φ360mm、重330kg的高氧TA15二次铸锭为例，具体的处理过程如下：
步骤1、将高氧TA15铸锭的氧元素含量三次进行复验，确认氧含量已经超出客户技术协议的要求，计算氧含量检测结果平均值为0.167wt％。
步骤2：将步骤1中高氧TA15铸锭头、尾端面车平，其中头部端面边缘倒角10mm×45°，称重328kg并标识清楚牌号TA15。
步骤3：将步骤2中的高氧TA15铸锭沿头、尾任一端面锯切，均分为四瓣，并按顺序标记为A-1、-2、-3、-4，同时标识清楚牌号TA15。
步骤4：根据高氧TA15铸锭的氧含量均值，标准中氧元素标准值以及真空自耗电弧炉熔炼增氧情况，确定新投低氧TA15铸锭的氧含量配比值为0.058wt％，其余元素配比值与高氧铸锭配比值一致。
步骤5：按步骤4配比值新投TA15铸锭，新投铸锭的投料量比高氧TA15铸锭重13kg，经配混料、电极块压制、真空焊箱焊接、真空熔炼成规格为Φ360mm铸锭。
步骤6：将步骤5中新投TA15铸锭的头、尾端面车平，最终铸锭的规格尺寸(高度、直径)与高氧TA15铸锭相同，同时尾部端面边缘部位倒角10mm×45°，并在铸锭头、中、尾取块样送检，测试氧元素含量均值为0.060wt％，称重350kg并标识牌号TA15。
步骤7：将步骤6中的新投TA15铸锭同样均分为四瓣，并按顺序标记为B-1、-2、-3、-4；同时标识清楚牌号TA15。
步骤8：铸锭的拼焊，将步骤3与步骤7锯切分好的四瓣料块搭配焊接，具体为A-1、B-1、A-3及B-3拼焊为一个整体，A-2、B-2、A-4及B-4拼焊为一个整体。
步骤9：摆料，将上述两支拼焊好的铸锭吊到焊接工装夹具上，要求铸锭倒角端紧密相切，铸锭整体直线度小于5mm/m，然后装入真空等离子焊箱组焊，组焊方式：2×1，共1支，标记为自耗电极。
步骤10：真空焊接，步骤9中的自耗电极焊缝为横、纵焊缝，焊缝颜色为银白色、淡黄色，无蓝色、灰白色等严重氧化色；焊缝宽度≥30mm。当一处焊缝焊完后可不断弧，快速移动至下一处进行焊接，要求所有焊缝均为满焊。焊接参数为：真空度≤1.0Pa，漏气率≤1Pa/min，充氩压力≤85000Pa，焊枪氩气流量≥1.2m3/h，焊接电流：350A，焊接电压：45V。
步骤11：真空熔炼，将步骤10获得的Φ360mm自耗电极在真空自耗电弧炉、规格Φ450mm坩埚进行熔炼。熔炼电流为11KA，熔炼电压为28V，稳弧电流25A/60S，熔前真空度≤0.1Pa，漏气率≤0.3Pa/min。
步骤12：冷却，熔炼完成后，步骤11中的铸锭在真空条件下冷却至400℃以下出炉。规格Φ360mm的TA15高氧铸锭经过上述方法处理，获得了规格Φ450mm成品锭。
实施例7
本实施例以规格Φ360mm、重330kg的高氧TA15二次铸锭为例，具体的处理过程如下：
步骤1、将高氧TA15铸锭的氧元素含量三次进行复验，确认氧含量已经超出客户技术协议的要求，计算氧含量检测结果平均值为0.167wt％。
步骤2：将步骤1中高氧TA15铸锭头、尾端面车平，其中头部端面边缘倒角10mm×45°，称重328kg并标识清楚牌号TA15。
步骤3：将步骤2中的高氧TA15铸锭沿头、尾任一端面锯切，均分为四瓣，并按顺序标记为A-1、-2、-3、-4，同时标识清楚牌号TA15。
步骤4：根据高氧TA15铸锭的氧含量均值，标准中氧元素标准值以及真空自耗电弧炉熔炼增氧情况，确定新投低氧TA15铸锭的氧含量配比值为0.058wt％，其余元素配比值与高氧铸锭配比值一致。
步骤5：按步骤4配比值新投TA15铸锭，新投铸锭的投料量比高氧TA15铸锭重13kg，经配混料、电极块压制、真空焊箱焊接、真空熔炼成规格为Φ360mm铸锭。
步骤6：将步骤5中新投TA15铸锭的头、尾端面车平，最终铸锭的规格尺寸(高度、直径)与高氧TA15铸锭相同，同时尾部端面边缘部位倒角10mm×45°，并在铸锭头、中、尾取块样送检，测试氧元素含量均值为0.060wt％，称重350kg并标识牌号TA15。
步骤7：将步骤6中的新投TA15铸锭同样均分为四瓣，并按顺序标记为B-1、-2、-3、-4；同时标识清楚牌号TA15。
步骤8：铸锭的拼焊，将步骤3与步骤7锯切分好的四瓣料块搭配焊接，具体为A-1、B-1、A-3及B-3拼焊为一个整体，A-2、B-2、A-4及B-4拼焊为一个整体。
步骤9：摆料，将上述两支拼焊好的铸锭吊到焊接工装夹具上，要求铸锭倒角端紧密相切，铸锭整体直线度小于5mm/m，然后装入真空等离子焊箱组焊，组焊方式：2×1，共1支，标记为自耗电极。
步骤10：真空焊接，步骤9中的自耗电极焊缝为横、纵焊缝，焊缝颜色为银白色、淡黄色，无蓝色、灰白色等严重氧化色；焊缝宽度≥30mm。当一处焊缝焊完后可不断弧，快速移动至下一处进行焊接，要求所有焊缝均为满焊。焊接参数为：真空度≤1.0Pa，漏气率≤1Pa/min，充氩压力≤85000Pa，焊枪氩气流量≥1.2m3/h，焊接电流：450A，焊接电压：40V。
步骤11：真空熔炼，将步骤10获得的Φ360mm自耗电极在真空自耗电弧炉、规格Φ450mm坩埚进行熔炼。熔炼电流为15KA，熔炼电压为32V，稳弧电流10A/60S，熔前真空度≤0.1Pa，漏气率≤0.3Pa/min。
步骤12：冷却，熔炼完成后，步骤11中的铸锭在真空条件下冷却至400℃以下出炉。
规格Φ360mm的TA15高氧铸锭经过上述方法处理，获得了规格Φ450mm成品锭。

Claims (6)

1.一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法，其特征在于，根据高氧铸锭的氧元素含量，接着采用真空自耗电弧熔炼的方法制备与高氧铸锭相同的钛合金铸锭，再将高氧铸锭、钛合金铸锭沿头部端面均分为多瓣，并混合搭配组合，焊接成自耗电极，最后将自耗电极在真空自耗电弧炉熔炼，获得氧含量合格的成品铸锭。
2.根据权利要求1所述的一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法，其特征在于，具体的步骤如下：
步骤1：将高氧铸锭头尾端面车平，并沿端面均分为多瓣料块；
步骤2：通过电极块压制、焊接、真空熔炼，得到与高氧铸锭相同的钛合金铸锭；
步骤3：将钛合金铸锭均分为多瓣，将钛合金铸锭的多瓣料块与高氧铸锭头的多瓣料块搭配焊接，得到两支铸锭；
步骤4：将两支铸锭组焊，得到自耗电极；将自耗电极进行真空焊接以及熔炼，然后在真空条件下冷却至400℃以下出炉。
3.根据权利要求2所述的一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法，其特征在于，高氧铸锭和钛合金铸锭的一端均倒角。
4.根据权利要求2所述的一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法，其特征在于，组焊的参数为：真空度≤1.0Pa，漏气率≤1Pa/min，充氩压力≤85000Pa，焊枪氩气流量≥1.2m3/h，焊接电流：300～450A，焊接电压：40～65V。
5.根据权利要求2所述的一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法，其特征在于，熔炼电流为5-22KA，熔炼电压为28-35V，稳弧电流7～25A/60S，熔前真空度≤0.1Pa，漏气率≤0.3Pa/min。
6.根据权利要求1所述的一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法，其特征在于，高氧铸锭为TC4或TA1时，O＞0.20wt％，高氧铸锭为TA15时，O＞0.14wt％，高氧铸锭为TC11时O＞0.15wt％。
CN202110218618.5A 2021-02-26 2021-02-26 一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法 Pending CN113025831A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110218618.5A CN113025831A (zh) 2021-02-26 2021-02-26 一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110218618.5A CN113025831A (zh) 2021-02-26 2021-02-26 一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113025831A true CN113025831A (zh) 2021-06-25

Family

ID=76461831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110218618.5A Pending CN113025831A (zh) 2021-02-26 2021-02-26 一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113025831A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113245681A (zh) * 2021-07-14 2021-08-13 西部超导材料科技股份有限公司 一种铌钛合金铸锭的真空等离子焊接方法
CN114959329A (zh) * 2022-06-15 2022-08-30 西部超导材料科技股份有限公司 一种高纯净性Ti32Ta合金铸锭的制备方法
CN115537589A (zh) * 2022-03-28 2022-12-30 洛阳双瑞精铸钛业有限公司 一种用于钛合金铸锭的eb炉与var炉双联熔炼方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2102516C1 (ru) * 1996-04-01 1998-01-20 Генри Литманович Ходоровский Способ получения ферротитана
JPH10265866A (ja) * 1997-03-25 1998-10-06 Toho Titanium Co Ltd チタン合金製造用バナジウム含有母合金の製造法
CN107164642A (zh) * 2017-05-12 2017-09-15 西部钛业有限责任公司 一种利用钛屑料制备ta1钛锭的方法
CN107299235A (zh) * 2017-05-26 2017-10-27 西安赛特思迈钛业有限公司 一种钛合金返回料重熔方法
CN107746982A (zh) * 2017-11-10 2018-03-02 湖南金天钛业科技有限公司 自耗电极及其制备方法和在钛合金铸锭熔炼成型中的应用
CN110951974A (zh) * 2019-11-20 2020-04-03 湖南金天钛业科技有限公司 钛合金铸锭及其制备方法
CN111842855A (zh) * 2020-08-04 2020-10-30 西部钛业有限责任公司 一种使用双联工艺将ta10残料制备成铸锭的方法
CN112359233A (zh) * 2020-10-27 2021-02-12 新疆湘润新材料科技有限公司 一种含铁元素的大规格钛及钛合金铸锭的制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2102516C1 (ru) * 1996-04-01 1998-01-20 Генри Литманович Ходоровский Способ получения ферротитана
JPH10265866A (ja) * 1997-03-25 1998-10-06 Toho Titanium Co Ltd チタン合金製造用バナジウム含有母合金の製造法
CN107164642A (zh) * 2017-05-12 2017-09-15 西部钛业有限责任公司 一种利用钛屑料制备ta1钛锭的方法
CN107299235A (zh) * 2017-05-26 2017-10-27 西安赛特思迈钛业有限公司 一种钛合金返回料重熔方法
CN107746982A (zh) * 2017-11-10 2018-03-02 湖南金天钛业科技有限公司 自耗电极及其制备方法和在钛合金铸锭熔炼成型中的应用
CN110951974A (zh) * 2019-11-20 2020-04-03 湖南金天钛业科技有限公司 钛合金铸锭及其制备方法
CN111842855A (zh) * 2020-08-04 2020-10-30 西部钛业有限责任公司 一种使用双联工艺将ta10残料制备成铸锭的方法
CN112359233A (zh) * 2020-10-27 2021-02-12 新疆湘润新材料科技有限公司 一种含铁元素的大规格钛及钛合金铸锭的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陆树荪: "有色铸造合金及熔炼", 国防工业出版社, pages: 242 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113245681A (zh) * 2021-07-14 2021-08-13 西部超导材料科技股份有限公司 一种铌钛合金铸锭的真空等离子焊接方法
CN115537589A (zh) * 2022-03-28 2022-12-30 洛阳双瑞精铸钛业有限公司 一种用于钛合金铸锭的eb炉与var炉双联熔炼方法
CN115537589B (zh) * 2022-03-28 2024-01-19 洛阳双瑞精铸钛业有限公司 一种用于钛合金铸锭的eb炉与var炉双联熔炼方法
CN114959329A (zh) * 2022-06-15 2022-08-30 西部超导材料科技股份有限公司 一种高纯净性Ti32Ta合金铸锭的制备方法
CN114959329B (zh) * 2022-06-15 2022-11-04 西部超导材料科技股份有限公司 一种高纯净性Ti32Ta合金铸锭的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113025831A (zh) 一种降低钛合金铸锭氧含量的处理方法
CN110951974B (zh) 钛合金铸锭及其制备方法
CN112481513B (zh) 利用CuCr金属粉末制备铜铬合金电触头自耗电极的工艺
CN112359233B (zh) 一种含铁元素的大规格钛及钛合金铸锭的制备方法
CN111394590B (zh) 一种变形高温合金gh4169的真空自耗重熔方法
CN106893921B (zh) 一种镍基合金电渣重熔冶炼的方法
CN111842855B (zh) 一种使用双联工艺将ta10残料制备成铸锭的方法
CN111549244A (zh) 一种Ti35钛合金铸锭的制备方法
CN106591684A (zh) 一种铁铬铝合金铸锭的制备方法
CN113832363A (zh) 钛合金铸锭及其制备方法
CN113061761B (zh) 一种制备全柱状晶钛合金铸锭的var熔炼方法
CN110527868A (zh) 一种Ti153大尺寸合金铸锭真空自耗电弧炉熔炼工艺
CN106636744A (zh) WSTi64E高损伤容限超大规格钛合金铸锭及其制法
CN112301230B (zh) 一种空心电渣重熔自耗电极及其制备方法和电渣重熔方法
CN108660320A (zh) 一种低铝高钛型高温合金电渣重熔工艺
CN113278812B (zh) 一种高Mo含量Ti-Mo合金均质铸锭真空自耗熔炼方法
CN114905010A (zh) 镍基合金线材及其制备方法
CN114645151A (zh) 一种高强高导铜合金及其生产方法
CN113005329A (zh) 一种WSTi53311中高强度高韧性α+β型钛合金及其铸锭制备方法
CN113337743B (zh) 一种规格为Φ720mm的Ti-1023合金铸锭的制备方法
CN115181872B (zh) 一种铝锡锆钼硅中间合金及其制备方法
CN116377282A (zh) 一种海洋工程用低成本大规格钛合金铸锭及其制备方法
CN115491615A (zh) 一种高温合金大规格自耗锭及其制备方法
CN117512368A (zh) 一种改善钛合金一次锭表面质量的熔炼方法
CN114632997A (zh) 一种超大直径真空自耗电极棒焊接方法

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
CB02 Change of applicant information

Address after: 710000 No.10, east section of Jinggao North Road, Jingwei new town, economic and Technological Development Zone, Xi'an City, Shaanxi Province

Applicant after: Xi'an Supercrystalline Technology Co.,Ltd.

Address before: 710000 No.10, east section of Jinggao North Road, Jingwei new town, economic and Technological Development Zone, Xi'an City, Shaanxi Province

Applicant before: XI'AN SUPERCRYSYAL SCI-TECH DEVELOPMENT Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210625

RJ01 Rejection of invention patent application after publication