CN113122741B - 一种bt22钛合金的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种BT22钛合金的制备工艺，包括如下步骤：步骤1：原材料配料：步骤2：混料、压制成块：步骤3：布料、烘干：步骤4：电子束冷床(EB)炉熔炼：将步骤3中烘干后的料块(钛坨)依次码放入进料器中，并送入电子束冷床炉进行熔炼，一次熔炼得到BT22钛合金铸锭；步骤5：将步骤4电子束冷床炉熔炼后的BT22钛合金铸锭进行真空自耗电弧(VAR)重熔，将熔炼完成的铸锭，从VAR炉中取出进行铸锭质量检验。该工艺相比传统的多次VAR熔炼，可有效去除原料中的高、低密度夹杂，保证铸锭质量；相比于电子束熔丝技术工艺，制备过程简单，工艺要求较低，成本小，经济风险低。

Description

一种BT22钛合金的制备工艺
技术领域
本发明涉及钛合金制备术领域，具体涉及一种BT22钛合金的制备工艺。
背景技术
目前，生产BT22钛合金的方法主要有以下两种：一种是利用传统真空自耗电弧(VAR)炉多次熔炼制备，其过程为将海绵钛、铝钒合金、铝钼合金、金属铬、铁钉(或铝钒铁合金)等原材料按一定比例混合均匀后，用油压机压制成一定规格的电极块，焊接成“圆棒状”自耗电极，然后在VAR炉中真空熔炼成BT22钛合金圆形铸锭(一般要经过2-3次重复熔炼)。VAR熔炼过程，自耗电极经电弧熔化后滴落至坩埚底部，逐渐凝固成铸锭，即：原材料(自耗电极)中含有的杂质及夹杂物会直接进入铸锭中，无法有效剥离；制备的BT22钛合金存在高、低密度夹杂物，宏观偏析等冶金缺陷；此外，VAR熔炼炉真空度一般为0.1～1.0Pa，且炉室空间小、气体杂质逃逸缺口有限，故脱气效果差，反而会发生铸锭中气体含量增加的问题。
另外一种是采用电子束熔丝技术制备工艺，其原理为在真空成形环境中，利用具有高能量的电子束作为热源，将送进的金属丝材熔化，按照规划好的成形路径，逐点逐层堆积，直至成形出近净成形的金属零件。简言之，其过程是在运动点热源线性扫描作用下、以熔丝堆积为特点的动态非均匀熔化/凝固过程。电子束熔丝技术属于3D打印技术，该技术需要一套专用的设备(包括真空系统)、以及配套的精密加工设备，故所制备的BT22钛合金坯件的成本高昂；此外，电子束熔丝技术制备过程复杂。首先原材料“丝材”的制备需经过“钛合金原料→熔炼→锻造→拔丝”的过程；其次，电子束熔丝成形过程存在真空要求高、成形速度慢、成材率低等缺点；成形坯件还需进行精密加工、抛光等工序；尤其在电子束扫描过程中制件局部温度梯度非常大，由此产生的热应力十分显著，部分应力通过变形得到释放。随着结构尺寸变大，变形量在零件边缘呈现惊人的放大效应；如果零件强度不足以约束内应力，还会发生开裂现象，严重时会导致零件报废，造成巨大的经济损失。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供了一种BT22钛合金的制备工艺，该工艺相比传统的多次VAR熔炼，可有效去除原料中的高、低密度夹杂，保证铸锭质量；相比于电子束熔丝技术工艺，制备过程简单，工艺要求较低，成本小，经济风险低。
为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：
一种BT22钛合金的制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：原材料配料：
原材料配料所需金属物料百分比为：海绵钛81～83wt％、铝豆0.5～0.9wt％、AlMo70中间合金6.6～7.65wt％、AlV55中间合金8.05～8.15wt％、金属铬1.2～1.4wt％和铁钉0.65～0.9wt％；按上述比例称取原材料合计780kg，分别单独存放；
步骤2：混料、压制成块：
将步骤1中所述海绵钛、AlMo70中间合金、AlV55中间合金、金属铬、铁钉和铝豆加入到全自动配混料设备的料仓中，经自动称重后，在80MN油压机中压制成料块(钛坨)；
步骤3：布料、烘干：
将步骤2中压制的料块(钛坨)按照每排2块，单层摆放放入烘干料箱后，对料块(钛坨)进行烘干；
步骤4：电子束冷床(EB)炉熔炼：
将步骤3中烘干后的料块(钛坨)依次码放入进料器中，并送入电子束冷床炉进行熔炼，一次熔炼得到BT22钛合金铸锭；
步骤5：将步骤4电子束冷床炉熔炼后的BT22钛合金铸锭进行真空自耗电弧(VAR)重熔，将熔炼完成的铸锭，从VAR炉中取出进行铸锭质量检验。
进一步的，所述海绵钛的成分含量为：O的含量为0.069wt％，N的含量为0.007wt％，Fe的含量为0.070wt％，C的含量为0.015wt％，H的含量为0.001wt％，其余为钛；
进一步的，所述金属铬的成分含量为：Cr的含量为99.40wt％，Al的含量为0.11wt％，Si的含量为0.15wt％，Fe的含量为0.14wt％，O的含量为0.10wt％，其他微量杂质的含量为0.10wt％。
进一步的，所述AlMo70中间合金的成分含量为：Mo的含量为70.0wt％～75.0wt％，Al的含量为24.70wt％～29.70wt％，杂质的含量为0.30wt％；
进一步的，所述AlV55中间合金的成分含量为：V的含量为55.0％～65.0％，Al的含量为34.47％～44.47％，杂质的含量为0.53％。
进一步的，在所述步骤2将原材料混料、压制成块，具体包括如下步骤：
步骤21：将所述步骤2中海绵钛、AlMo70中间合金、AlV55中间合金、金属铬、铁钉和铝豆加入到配混料设备上不同的料仓中，经料仓底部出料口振动出料、同时利用设备自带的高精度电子秤自动称重，称重精度为±0.2g，经称重后倾入送料小车中；
步骤22：物料经送料小车运输至混料器中进行混料，混料器正反各转1分钟，经2分钟后，倾料至80MN油压机模腔中；
步骤23：在80MN油压机操作平台上设置压机锤头下压行程及吨位，将物料压制成料块(钛坨)。
进一步的，所述步骤3将料块(钛坨)烘干具体包括如下步骤：
步骤31：将步骤2中压制的料块(钛坨)摆放入烘干料箱中；
步骤32：目测检查料块(钛坨)表面，确认所有料块(钛坨)均添加了中间合金、金属铬、铁钉和铝豆；
步骤33：使用100kg量程电子称，按照30％的比例抽检料块(钛坨)重量，并做记录，并使用电子吊秤对料块(钛坨)总重量进行称量，并做记录；
步骤34：将抽检和称量后的料块(钛坨)进行烘干，烘干时长2～4h，温度115～125℃。
进一步的，所述步骤4电子束冷床炉熔炼，具体包括如下步骤：
步骤41：将步骤2中压制的料块(钛坨)按照每排1块，双层摆放放入料箱中；其中，第一排摆放头排料块(钛坨)，然后是正常熔炼料块(钛坨)，最后一排为尾排料块(钛坨)；
步骤42：检查电子束冷床炉，包括：检查灌装氢氧气体压力，检查电源柜冷却水，开启电源柜并设定电源柜电压；
步骤43：步骤42对电子束冷床炉检查无误后，启动电子束冷床炉，分别启动1#、2#、3#电子枪，并设定1#～3#电子枪电流值，并记录；
步骤44：步骤43中1#～3#电子枪启动后，再次对电子枪电流值进行设定，设定好电子枪电流值后开始推料进行熔炼，熔炼期间保证冷床内无冷区；
步骤45：步骤44熔炼结束后，将获得的铸锭从EB炉拉锭系统中取出，并进行铸锭表面加工，包括去除氧化皮、铸锭端面“平头”处理。
进一步的，所述步骤42具体包括：检查灌装氢氧气体压力充足，确认氧气调节阀开关阀处于关闭状态，将微调阀在上一炉熔炼时所处位置关小1/5至1/4圈，确保O2初始通入量不会导致电子枪阴极表面氧化，检查电源柜冷却水无误，开启电源柜，设定电源柜电压为30KV。
进一步的，所述步骤43包括如下步骤：
步骤431：启动1#、3#电子枪，使冷床内的冷凝壳表面熔化，启动过程中随各枪电流提升不断扩大扫描轨迹区域，避免冷凝壳局部过热；
步骤432：同时启动2#电子枪，随电流提升调整扫描轨迹，将电流提升至将结晶器内拉锭底托进行加热，以避免合金液流入时发生激冷喷溅，从而造成铸锭底部结晶质量恶化，并记录此时2#电子枪电流值；
步骤433：控制启动电子枪节奏，使建壳表面熔化与结晶器内拉锭底托加热同步进行。
进一步的，所述步骤44中进行推料时，保持进料器的进料速度稳定，使得物料边熔化边凝固，实现“半连续”的熔炼过程，进料器中进料速度可选择8mm/min～11mm/min；按照设定值完成熔炼；完成料块熔化后，第一时间关闭1～3#电子枪；所述步骤44中进行熔炼时，1#电子枪保证物料正常熔化，3#电子枪保证物料通过浇道口由冷床流入结晶器，2#电子枪结晶器内熔池表面全部熔化；物料熔化区(1#电子枪)获得功率占总功率的65％～70％，精炼区(3#电子枪)功率占比为10％～15％，结晶区(2#电子枪)功率占比为25％～20％；熔炼速度可选择240kg/h～280kg/h，对应的拉锭速度为1.16×10-4m/s～1.5×10-4m/s。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的电子束冷床(EB)炉单次熔炼BT22钛合金铸锭时时相比真空自耗电弧炉省去了电极焊接环节避免了原材料被氧化或造成其他污染的问题，保证铸锭质量。
(2)EB炉熔炼室真空度相对较高，且熔炼温度较VAR熔炼的高100℃左右，因此相比于传统的多次VAR熔炼，其气体杂质去除效果明显。
(3)本发明BT22钛合金制备工艺与真空自耗电弧熔炼技术结合，实现(EB+VAR)双联生产工艺，即：EB一次熔炼的铸锭作为VAR熔炼的自耗电极，进行二次熔炼，所获得的双联铸锭结合了两种熔炼方式的优势、同时避免了缺陷。EB熔炼有效去除了原料中的高、低密度夹杂，VAR重熔过程中组织及化学成分得以进一步均匀化，最终铸锭的冶金质量必然优于VAR(多次)熔炼的铸锭。
(4)本发明相比于电子束熔丝技术工艺，制备过程简单，工艺要求较低，成本小，经济风险低。
附图说明
图1是本发明一种BT22钛合金的制备工艺的流程框图；
图2是本发明一种BT22钛合金的制备工艺中EB熔炼过程中电子枪电流拟合曲线图；
图3是本发明一种BT22钛合金的制备工艺中EB熔炼过程中电子束冷床炉炉内真空度与各枪电流加总拟合的曲线；
图4是本发明一种BT22钛合金的制备工艺中EB熔炼过程中各电子枪电流占电流加总的比例图；
图5是本发明一种BT22钛合金的制备工艺中EB熔炼过程中进料速度与拉锭速度的拟合曲线图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：
实施例一：
一种BT22钛合金的制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：原材料配料：
原材料配料所需金属物料百分比为：海绵钛81wt％、铝豆0.9wt％、AlMo70中间合金7.65wt％、AlV55中间合金8.15wt％、金属铬1.4wt％和铁钉0.9wt％；按上述比例称取原材料合计780kg，分别单独存放；
步骤2：混料、压制成块：
将步骤1中所述海绵钛、AlMo70中间合金、AlV55中间合金、金属铬、铁钉和铝豆加入到全自动配混料设备的料仓中，经自动称重后，在80MN油压机中压制成料块(钛坨)；
步骤3：布料、烘干：
将步骤2中压制的料块(钛坨)按照每排2块，单层摆放放入烘干料箱后，对料块(钛坨)进行烘干；
步骤4：电子束冷床(EB)炉熔炼：
将步骤3中烘干后的料块(钛坨)依次码放入进料器中，并送入电子束冷床炉进行熔炼，一次熔炼得到BT22钛合金铸锭；
步骤5：将步骤4电子束冷床炉熔炼后的BT22钛合金铸锭进行真空自耗电弧(VAR)重熔，将熔炼完成的铸锭，从VAR炉中取出进行铸锭质量检验。
进一步的，所述海绵钛的成分含量为：O的含量为0.069wt％，N的含量为0.007wt％，Fe的含量为0.070wt％，C的含量为0.015wt％，H的含量为0.001wt％；所述金属铬的成分含量为：Cr的含量为99.40％，Al的含量为0.11％，Si的含量为0.15％，Fe的含量为0.14％，O的含量为0.10％，其他微量杂质的含量为0.10％。
进一步的，所述AlMo70中间合金的成分含量为：Mo的含量为70.0wt％w，Al的含量为29.70wt％，杂质的含量为0.30wt％；所述AlV55中间合金的成分含量为：V的含量为55.0wt％，Al的含量为44.47％，杂质的含量为0.53％。
进一步的，在所述步骤2将原材料混料、压制成块，具体包括如下步骤：
步骤21：将所述步骤2中海绵钛、AlMo70中间合金、AlV55中间合金、金属铬、铁钉和铝豆加入到配混料设备上不同的料仓中，经料仓底部出料口振动出料、同时利用设备自带的高精度电子秤自动称重，称重精度为±0.2g，经称重后倾入送料小车中；
步骤22：物料经送料小车运输至混料器中进行混料，混料器正反各转1分钟，经2分钟后，倾料至80MN油压机模腔中；
步骤23：在80MN油压机操作平台上设置压机锤头下压行程及吨位，将物料压制成料块(钛坨)。
进一步的，所述步骤3将料块(钛坨)烘干具体包括如下步骤：
步骤31：将步骤2中压制的料块(钛坨)摆放入烘干料箱中；
步骤32：目测检查料块(钛坨)表面，确认所有料块(钛坨)均添加了中间合金、金属铬、铁钉和铝豆；
步骤33：使用100kg量程电子称，按照30％的比例抽检料块(钛坨)重量，并做记录，并使用电子吊秤对料块(钛坨)总重量进行称量，并做记录；
步骤34：将抽检和称量后的料块(钛坨)进行烘干，烘干时长2h，温度125℃。
进一步的，所述步骤4电子束冷床炉熔炼，具体包括如下步骤：
步骤41：将步骤2中压制的料块(钛坨)按照每排1块，双层摆放放入料箱中；其中，第一排摆放头排料块(钛坨)，然后是正常熔炼料块(钛坨)，最后一排为尾排料块(钛坨)；
步骤42：检查电子束冷床炉，包括：检查灌装氢氧气体压力，检查电源柜冷却水，开启电源柜并设定电源柜电压；
步骤43：步骤42对电子束冷床炉检查无误后，启动电子束冷床炉，分别启动1#、2#、3#电子枪，并设定1#～3#电子枪电流值，并记录；
步骤44：步骤43中1#～3#电子枪启动后，再次对电子枪电流值进行设定，设定好电子枪电流值后开始推料进行熔炼，熔炼期间保证冷床内无冷区；
步骤45：步骤44熔炼结束后，将获得的铸锭从EB炉拉锭系统中取出，并进行铸锭表面加工，包括去除氧化皮、铸锭端面“平头”处理。
进一步的，所述步骤42具体包括：检查灌装氢氧气体压力充足，确认氧气调节阀开关阀处于关闭状态，将微调阀在上一炉熔炼时所处位置关小1/5至1/4圈，确保O2初始通入量不会导致电子枪阴极表面氧化，检查电源柜冷却水无误，开启电源柜，设定电源柜电压为30KV。
进一步的，所述步骤43包括如下步骤：
步骤431：启动1#、3#电子枪，使冷床内的冷凝壳表面熔化，启动过程中随各枪电流提升不断扩大扫描轨迹区域，避免冷凝壳局部过热；
步骤432：同时启动2#电子枪，随电流提升调整扫描轨迹，将电流提升至将结晶器内拉锭底托进行加热，以避免合金液流入时发生激冷喷溅，从而造成铸锭底部结晶质量恶化，并记录此时2#电子枪电流值；
步骤433：控制启动电子枪节奏，使建壳表面熔化与结晶器内拉锭底托加热同步进行。
进一步的，所述步骤44中进行推料时，保持进料器的进料速度稳定，使得物料边熔化边凝固，实现“半连续”的熔炼过程，进料器中进料速度可选择8mm/min；按照设定值完成熔炼；完成料块熔化后，第一时间关闭1～3#电子枪；所述步骤44中进行熔炼时，1#电子枪保证物料正常熔化，3#电子枪保证物料通过浇道口由冷床流入结晶器，2#电子枪结晶器内熔池表面全部熔化；物料熔化区(1#电子枪)获得功率占总功率的65％％，精炼区(3#电子枪)功率占比为10％％，结晶区(2#电子枪)功率占比为20％；熔炼速度可选择240kg/h，对应的拉锭速度为1.16×10-4m/s。
实施例二：
一种BT22钛合金的制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：原材料配料：
原材料配料所需金属物料百分比为：海绵钛83wt％、铝豆0.5wt％、AlMo70中间合金6.6wt％、AlV55中间合金8.05wt％、金属铬1.2wt％和铁钉0.65wt％；按上述比例称取原材料合计780kg，分别单独存放；
步骤2：混料、压制成块：
将步骤1中所述海绵钛、AlMo70中间合金、AlV55中间合金、金属铬、铁钉和铝豆加入到全自动配混料设备的料仓中，经自动称重后，在80MN油压机中压制成料块(钛坨)；
步骤3：布料、烘干：
将步骤2中压制的料块(钛坨)按照每排2块，单层摆放放入烘干料箱后，对料块(钛坨)进行烘干；
步骤4：电子束冷床(EB)炉熔炼：
将步骤3中烘干后的料块(钛坨)依次码放入进料器中，并送入电子束冷床炉进行熔炼，一次熔炼得到BT22钛合金铸锭；
步骤5：将步骤4电子束冷床炉熔炼后的BT22钛合金铸锭进行真空自耗电弧(VAR)重熔，将熔炼完成的铸锭，从VAR炉中取出进行铸锭质量检验。
进一步的，所述海绵钛的成分含量为：O的含量为0.069wt％，N的含量为0.007wt％，Fe的含量为0.070wt％，C的含量为0.015wt％，H的含量为0.001wt％；所述金属铬的成分含量为：Cr的含量为99.40％，Al的含量为0.11％，Si的含量为0.15％，Fe的含量为0.14％，O的含量为0.10％，其他微量杂质的含量为0.10％。
进一步的，所述AlMo70中间合金的成分含量为：Mo的含量为75.0wt％，Al的含量为24.70wt％，杂质的含量为0.30wt％；所述AlV55中间合金的成分含量为：V的含量为65.0％，Al的含量为34.47％，杂质的含量为0.53％。
进一步的，在所述步骤2将原材料混料、压制成块，具体包括如下步骤：
步骤21：将所述步骤2中海绵钛、AlMo70中间合金、AlV55中间合金、金属铬、铁钉和铝豆加入到配混料设备上不同的料仓中，经料仓底部出料口振动出料、同时利用设备自带的高精度电子秤自动称重，称重精度为±0.2g，经称重后倾入送料小车中；
步骤22：物料经送料小车运输至混料器中进行混料，混料器正反各转1分钟，经2分钟后，倾料至80MN油压机模腔中；
步骤23：在80MN油压机操作平台上设置压机锤头下压行程及吨位，将物料压制成料块(钛坨)。
进一步的，所述步骤3将料块(钛坨)烘干具体包括如下步骤：
步骤31：将步骤2中压制的料块(钛坨)摆放入烘干料箱中；
步骤32：目测检查料块(钛坨)表面，确认所有料块(钛坨)均添加了中间合金、金属铬、铁钉和铝豆；
步骤33：使用100kg量程电子称，按照30％的比例抽检料块(钛坨)重量，并做记录，并使用电子吊秤对料块(钛坨)总重量进行称量，并做记录；
步骤34：将抽检和称量后的料块(钛坨)进行烘干，烘干时长4h，温度115℃。
进一步的，所述步骤4电子束冷床炉熔炼，具体包括如下步骤：
步骤41：将步骤2中压制的料块(钛坨)按照每排1块，双层摆放放入料箱中；其中，第一排摆放头排料块(钛坨)，然后是正常熔炼料块(钛坨)，最后一排为尾排料块(钛坨)；
步骤42：检查电子束冷床炉，包括：检查灌装氢氧气体压力，检查电源柜冷却水，开启电源柜并设定电源柜电压；
步骤43：步骤42对电子束冷床炉检查无误后，启动电子束冷床炉，分别启动1#、2#、3#电子枪，并设定1#～3#电子枪电流值，并记录；
步骤44：步骤43中1#～3#电子枪启动后，再次对电子枪电流值进行设定，设定好电子枪电流值后开始推料进行熔炼，熔炼期间保证冷床内无冷区；
步骤45：步骤44熔炼结束后，将获得的铸锭从EB炉拉锭系统中取出，并进行铸锭表面加工，包括去除氧化皮、铸锭端面“平头”处理。
进一步的，所述步骤42具体包括：检查灌装氢氧气体压力充足，确认氧气调节阀开关阀处于关闭状态，将微调阀在上一炉熔炼时所处位置关小1/5至1/4圈，确保O2初始通入量不会导致电子枪阴极表面氧化，检查电源柜冷却水无误，开启电源柜，设定电源柜电压为30KV。
进一步的，所述步骤43包括如下步骤：
步骤431：启动1#、3#电子枪，使冷床内的冷凝壳表面熔化，启动过程中随各枪电流提升不断扩大扫描轨迹区域，避免冷凝壳局部过热；
步骤432：同时启动2#电子枪，随电流提升调整扫描轨迹，将电流提升至将结晶器内拉锭底托进行加热，以避免合金液流入时发生激冷喷溅，从而造成铸锭底部结晶质量恶化，并记录此时2#电子枪电流值；
步骤433：控制启动电子枪节奏，使建壳表面熔化与结晶器内拉锭底托加热同步进行。
进一步的，所述步骤44中进行推料时，保持进料器的进料速度稳定，使得物料边熔化边凝固，实现“半连续”的熔炼过程，进料器中进料速度可选择11mm/min；按照设定值完成熔炼；完成料块熔化后，第一时间关闭1～3#电子枪；所述步骤44中进行熔炼时，1#电子枪保证物料正常熔化，3#电子枪保证物料通过浇道口由冷床流入结晶器，2#电子枪结晶器内熔池表面全部熔化；物料熔化区(1#电子枪)获得功率占总功率的70％，精炼区(3#电子枪)功率占比为15％，结晶区(2#电子枪)功率占比为25％；熔炼速度可选择280kg/h，对应的拉锭速度为1.5×10-4m/s。
实施例三：
一种BT22钛合金的制备工艺，包括如下步骤：
步骤1：原材料配料：
原材料配料所需金属物料百分比为：海绵钛82wt％、铝豆0.6wt％、AlMo70中间合金7.2wt％、AlV55中间合金8.08wt％、金属铬1.3wt％和铁钉0.82wt％；按上述比例称取原材料合计780kg，分别单独存放；
步骤2：混料、压制成块：
将步骤1中所述海绵钛、AlMo70中间合金、AlV55中间合金、金属铬、铁钉和铝豆加入到全自动配混料设备的料仓中，经自动称重后，在80MN油压机中压制成料块(钛坨)；
步骤3：布料、烘干：
将步骤2中压制的料块(钛坨)按照每排2块，单层摆放放入烘干料箱后，对料块(钛坨)进行烘干；
步骤4：电子束冷床(EB)炉熔炼：
将步骤3中烘干后的料块(钛坨)依次码放入进料器中，并送入电子束冷床炉进行熔炼，一次熔炼得到BT22钛合金铸锭；
步骤5：将步骤4电子束冷床炉熔炼后的BT22钛合金铸锭进行真空自耗电弧(VAR)重熔，将熔炼完成的铸锭，从VAR炉中取出进行铸锭质量检验。
进一步的，所述海绵钛的成分含量为：O的含量为0.069wt％，N的含量为0.007wt％，Fe的含量为0.070wt％，C的含量为0.015wt％，H的含量为0.001wt％；所述金属铬的成分含量为：Cr的含量为99.40％，Al的含量为0.11％，Si的含量为0.15％，Fe的含量为0.14％，O的含量为0.10％，其他微量杂质的含量为0.10％。
进一步的，所述AlMo70中间合金的成分含量为：Mo的含量为72wt％，Al的含量为27.70wt％，杂质的含量为0.30wt％；所述AlV55中间合金的成分含量为：V的含量为60％，Al的含量为39.47％，杂质的含量为0.53％。
进一步的，在所述步骤2将原材料混料、压制成块，具体包括如下步骤：
步骤21：将所述步骤2中海绵钛、AlMo70中间合金、AlV55中间合金、金属铬、铁钉和铝豆加入到配混料设备上不同的料仓中，经料仓底部出料口振动出料、同时利用设备自带的高精度电子秤自动称重，称重精度为±0.2g，经称重后倾入送料小车中；
步骤22：物料经送料小车运输至混料器中进行混料，混料器正反各转1分钟，经2分钟后，倾料至80MN油压机模腔中；
步骤23：在80MN油压机操作平台上设置压机锤头下压行程及吨位，将物料压制成料块(钛坨)。
进一步的，所述步骤3将料块(钛坨)烘干具体包括如下步骤：
步骤31：将步骤2中压制的料块(钛坨)摆放入烘干料箱中；
步骤32：目测检查料块(钛坨)表面，确认所有料块(钛坨)均添加了中间合金、金属铬、铁钉和铝豆；
步骤33：使用100kg量程电子称，按照30％的比例抽检料块(钛坨)重量，并做记录，并使用电子吊秤对料块(钛坨)总重量进行称量，并做记录；
步骤34：将抽检和称量后的料块(钛坨)进行烘干，烘干时长3h，温度120℃。
进一步的，所述步骤4电子束冷床炉熔炼，具体包括如下步骤：
步骤41：将步骤2中压制的料块(钛坨)按照每排1块，双层摆放放入料箱中；其中，第一排摆放头排料块(钛坨)，然后是正常熔炼料块(钛坨)，最后一排为尾排料块(钛坨)；
步骤42：检查电子束冷床炉，包括：检查灌装氢氧气体压力，检查电源柜冷却水，开启电源柜并设定电源柜电压；
步骤43：步骤42对电子束冷床炉检查无误后，启动电子束冷床炉，分别启动1#、2#、3#电子枪，并设定1#～3#电子枪电流值，并记录；
步骤44：步骤43中1#～3#电子枪启动后，再次对电子枪电流值进行设定，设定好电子枪电流值后开始推料进行熔炼，熔炼期间保证冷床内无冷区；
步骤45：步骤44熔炼结束后，将获得的铸锭从EB炉拉锭系统中取出，并进行铸锭表面加工，包括去除氧化皮、铸锭端面“平头”处理。
进一步的，所述步骤42具体包括：检查灌装氢氧气体压力充足，确认氧气调节阀开关阀处于关闭状态，将微调阀在上一炉熔炼时所处位置关小1/5至1/4圈，确保O2初始通入量不会导致电子枪阴极表面氧化，检查电源柜冷却水无误，开启电源柜，设定电源柜电压为30KV。
进一步的，所述步骤43包括如下步骤：
步骤431：启动1#、3#电子枪，使冷床内的冷凝壳表面熔化，启动过程中随各枪电流提升不断扩大扫描轨迹区域，避免冷凝壳局部过热；
步骤432：同时启动2#电子枪，随电流提升调整扫描轨迹，将电流提升至将结晶器内拉锭底托进行加热，以避免合金液流入时发生激冷喷溅，从而造成铸锭底部结晶质量恶化，并记录此时2#电子枪电流值；
步骤433：控制启动电子枪节奏，使建壳表面熔化与结晶器内拉锭底托加热同步进行。
进一步的，所述步骤44中进行推料时，保持进料器的进料速度稳定，使得物料边熔化边凝固，实现“半连续”的熔炼过程，进料器中进料速度可选择10mm/min；按照设定值完成熔炼；完成料块熔化后，第一时间关闭1～3#电子枪；所述步骤44中进行熔炼时，1#电子枪保证物料正常熔化，3#电子枪保证物料通过浇道口由冷床流入结晶器，2#电子枪结晶器内熔池表面全部熔化；物料熔化区(1#电子枪)获得功率占总功率的68％，精炼区(3#电子枪)功率占比为13％，结晶区(2#电子枪)功率占比为23％；熔炼速度可选择260kg/h，对应的拉锭速度为1.3×10-4m/s。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种BT22钛合金的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：原材料配料：
原材料配料所需金属物料百分比为：海绵钛81～83wt％、铝豆0.5～0.9wt％、AlMo70中间合金6.6～7.65wt％、AlV55中间合金8.05～8.15wt％、金属铬1.2～1.4wt％和铁钉0.65～0.9wt％；按上述比例称取原材料合计780kg，分别单独存放；
步骤2：混料、压制成块：
将步骤1中所述海绵钛、AlMo70中间合金、AlV55中间合金、金属铬、铁钉和铝豆加入到全自动配混料设备的料仓中，经自动称重后，在80MN油压机中压制成料块；
步骤3：布料、烘干：
将步骤2中压制的料块按照每排2块，单层摆放放入烘干料箱后，对料块进行烘干；
步骤4：电子束冷床炉熔炼：
将步骤3中烘干后的料块依次码放入进料器中，并送入电子束冷床炉进行熔炼，一次熔炼得到BT22钛合金铸锭；具体包括如下步骤：
步骤41：将步骤2中压制的料块按照每排1块，双层摆放放入料箱中；其中，第一排摆放头排料块，然后是正常熔炼料块，最后一排为尾排料块；
步骤42：检查电子束冷床炉，包括：检查灌装氢氧气体压力，检查电源柜冷却水，开启电源柜并设定电源柜电压；
步骤43：步骤42对电子束冷床炉检查无误后，启动电子束冷床炉，分别启动分布在物料熔化区、结晶区、精炼区的1#、2#、3#电子枪，并设定1#～3#电子枪电流值，并记录；
步骤44：步骤43中1#～3#电子枪启动后，再次对电子枪电流值进行设定，设定好电子枪电流值后开始推料进行熔炼，熔炼期间保证冷床内无冷区；所述步骤44中进行推料时，保持进料器的进料速度稳定，使得物料边熔化边凝固，进料器中进料速度可选择8mm/min～11mm/min；按照设定值完成熔炼；完成料块熔化后，第一时间关闭1～3#电子枪；所述步骤44中进行熔炼时，1#电子枪保证物料正常熔化，3#电子枪保证物料通过浇道口由冷床流入结晶器，2#电子枪结晶器内熔池表面全部熔化；物料熔化区的1#电子枪获得功率占总功率的65％～70％，精炼区的3#电子枪功率占比为10％～15％，结晶区的2#电子枪功率占比为25％～20％；熔炼速度可选择240kg/h～280kg/h，对应的拉锭速度为1.16×10-4m/s～1.5×10-4m/s；
步骤45：步骤44熔炼结束后，将获得的铸锭从EB炉拉锭系统中取出，并进行铸锭表面加工，包括去除氧化皮、铸锭端面“平头”处理；
步骤5：将步骤4电子束冷床炉熔炼后的BT22钛合金铸锭进行真空自耗电弧重熔，将熔炼完成的铸锭，从VAR炉中取出进行铸锭质量检验。
2.根据权利要求1所述的一种BT22钛合金的制备工艺，其特征在于：所述海绵钛的成分含量为：O的含量为0.069％，N的含量为0.007％，Fe的含量为0.07％，C的含量为0.015％，H的含量为0.001％，其余为钛；所述金属铬的成分含量为：Cr的含量为99.40％，Al的含量为0.11％，Si的含量为0.15％，Fe的含量为0.14％，O的含量为0.10％，其他微量杂质的含量为0.10wt％。
3.根据权利要求1所述的一种BT22钛合金的制备工艺，其特征在于：所述AlMo70中间合金的成分含量为：Mo的含量为70.0％～75.0％，Al的含量为24.70％～29.70％，杂质的含量为0.30％。
4.根据权利要求1所述的一种BT22钛合金的制备工艺，其特征在于：所述AlV55中间合金的成分含量为：V的含量为55.0％～65.0％，Al的含量为34.47％～44.47％，杂质的含量为0.53％。
5.根据权利要求1所述的一种BT22钛合金的制备工艺，其特征在于：所述步骤2具体包括如下步骤：
步骤21：将所述步骤2中海绵钛、AlMo70中间合金、AlV55中间合金、金属铬、铁钉和铝豆加入到配混料设备上不同的料仓中，经料仓底部出料口振动出料、同时利用设备自带的高精度电子秤自动称重，称重精度为±0.2g，经称重后倾入送料小车中；
步骤22：物料经送料小车运输至混料器中进行混料，混料器正反各转1分钟，经2分钟后，倾料至80MN油压机模腔中；
步骤23：在80MN油压机操作平台上设置压机锤头下压行程及吨位，将物料压制成料块。
6.根据权利要求1所述的一种BT22钛合金的制备工艺，其特征在于：所述步骤3将料块烘干具体包括如下步骤：
步骤31：将步骤2中压制的料块摆放入烘干料箱中；
步骤32：目测检查料块表面，确认所有料块均添加了中间合金、金属铬、铁钉和铝豆；
步骤33：使用100kg量程电子称，按照30％的比例抽检料块重量，并做记录，并使用电子吊秤对料块总重量进行称量，并做记录；
步骤34：将抽检和称量后的料块进行烘干，烘干时长2～4h，温度115～125℃。
7.根据权利要求1所述的一种BT22钛合金的制备工艺，其特征在于：所述步骤42具体包括：检查灌装氢氧气体压力充足，确认氧气调节阀开关阀处于关闭状态，将微调阀在上一炉熔炼时所处位置关小1/5至1/4圈，确保O2初始通入量不会导致电子枪阴极表面氧化，检查电源柜冷却水无误，开启电源柜，设定电源柜电压为30KV。
8.根据权利要求1所述的一种BT22钛合金的制备工艺，其特征在于所述步骤43包括如下步骤：
步骤431：启动1#、3#电子枪，使冷床内的冷凝壳表面熔化，启动过程中随各枪电流提升不断扩大扫描轨迹区域，避免冷凝壳局部过热；
步骤432：同时启动2#电子枪，随电流提升调整扫描轨迹，将电流提升至将结晶器内拉锭底托进行加热，并记录此时2#电子枪电流值；
步骤433：控制启动电子枪节奏，使建壳表面熔化与结晶器内拉锭底托加热同步进行。
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