CN115121792A - 一种提高钛合金整体自耗电极混料均匀性的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钛合金材料加工技术领域，特别涉及一种提高钛合金整体自耗电极混料均匀性的制备方法；该方法通过将所有原材料分批次通过下料通道倒入混料器内，且在混料器内有不断旋转的风扇叶片混合倒入的原材料，然后在将原材料通过轨道送入模具筒的过程中，混料器罐体不间断旋转混合，使得原材料进一步混合均匀，在倒入模具筒的过程中，混料器罐体仍在不停旋转，从而使得原材料在进入模具桶内后充分混合均匀，然后将混合均匀的原材料通过凸冲头挤压，多次重复上述过程，得到钛合金整体自耗电极。本发明解决了现有钛合金原材料在混料环节由于混料的不均匀导致的整体自耗电极断裂以及铸锭成分偏差等问题，有效提高了钛合金铸锭成分均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及钛合金材料加工技术领域，特别涉及一种提高钛合金整体自耗电极混料均匀性的制备方法。
背景技术
在钛合金原材料混料过程中，不合适的原材料添加顺序和混料方式均有可能导致原材料混料的不均匀，从而在整体自耗电极转运或者熔炼过程中，由于整体电极局部位置连接强度不够导致电极断裂，或者由于电极局部位置混料不均匀，导致高熔点/易偏析元素未充分熔化，从而形成合金元素成分偏聚，造成铸锭冶金质量事故。因此，本发明针对上述问题，从原材料投料顺序、原材料混料方式及原材料混合后倒入模具筒的方式等方面进行改进，从而获得原材料均匀分布的钛合金整体自耗电极。
为此，提出一种提高钛合金整体自耗电极混料均匀性的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高钛合金整体自耗电极混料均匀性的制备方法，该制备方法用于解决现有钛合金整体自耗电极混料均匀性差带来的整体电极断裂及铸锭成分不均匀的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种提高钛合金整体自耗电极混料均匀性的制备方法，包括以下步骤：
将所有原材料分批次通过下料通道送入到混料器内，该混料器内置有不断旋转的风扇叶片，用于混合倒入的原材料；
在将原材料通过轨道送入模具桶的过程中，混料器罐体不间断旋转混合，用于使原材料进一步混合均匀；
在将原材料倒入模具筒的过程中，混料器罐体仍然在不停旋转，用于使原材料在进入模具筒内后充分混合均匀；
将混合均匀的原材料通过凸冲头挤压，得到致密的电极块，多次重复上述过程，得到在电极内部各个位置原材料均匀分布的钛合金整体自耗电极。
可选的，所述原材料包括海绵钛、中间合金和纯金属，并且海绵钛、中间合金和纯金属均由计算机通过自动混布料机程序控制自动称料，并同时倒料进入混料器罐体内。
进一步的，本发明涉及的自动混布料机具有自动称重功能，海绵钛、中间合金和纯金属的布料、混料全部由计算机按设定的工艺控制，在全封闭系统中自动完成，避免人为和环境对原料成分和合金均匀性的影响，保证电极成分的准确性。
可选的，所述海绵钛的粒度范围为0.83～25.4mm；所述中间合金包括Al-55V中间合金、Al-60Mo中间合金、Ti-32Fe中间合金中的一种或多种，该中间合金的粒度范围为0.5～10mm；所述纯金属为高纯铝豆或金属铬，该纯金属的粒度范围为3～15mm。
可选的，所述风扇叶片的位置间隔为90～180°，所述风扇叶片的旋转速度为2～20r/min。
可选的，所述在将原材料通过轨道送入模具桶的过程中，混料器罐体不间断旋转混合，其中，所述混料器罐体的旋转速度为30～120r/min。
可选的，所述在将原材料倒入模具筒的过程中，混料器罐体仍然在不停旋转，其中，所述混料器罐体的旋转速度为10～60r/min。
本发明的有益效果为：
本发明涉及的提高钛合金整体自耗电极混料均匀性的制备方法，该方法通过在混料器内置不断旋转的风扇叶片混合倒入的原材料、在将原材料通过轨道送入模具筒的过程中混料器罐体不间断旋转混合以及在倒入模具筒的过程中混料器罐体仍在不停旋转，从原材料混料方式、原材料混合后倒入模具筒的方式等方面进行改进，解决了现有钛合金原材料在混料环节由于混料的不均匀导致的整体自耗电极断裂以及铸锭成分偏差等问题，有效提高了钛合金铸锭成分均匀性。
附图说明
图1为本发明实施例一种提高钛合金整体自耗电极混料均匀性的制备方法的工艺流程图；
图2为本发明实施例TC4铸锭横截面九点取样的取样位置示意图；
图3为本发明实施例TC18铸锭横截面九点取样的取样位置示意图。
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，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参考附图1，本实施例以制备TC4钛合金铸锭用整体自耗电极为例进行说明，具体的制备方法如下：
步骤一：将所有原材料分批次通过混布料系统的下料通道同时倾倒进入混料器内，且在混料器内置有不断旋转的风扇叶片混合倒入的原材料，其中，所有原材料包括0级海绵钛、高纯铝豆、Al-55V中间合金和Ti-32Fe中间合金，并且0级海绵钛、高纯铝豆、Al-55V中间合金和Ti-32Fe中间合金的质量比为：89：3.3:7:0.5，0级海绵钛的粒度范围为3～25.4mm，Al-55V中间合金的粒度范围为1～4mm，Ti-32Fe中间合金的粒度范围为1～3mm，高纯铝豆的粒度范围为8～13mm，风扇叶片的位置间隔为90°，风扇叶片的旋转速度为10r/min；
步骤二：在将原材料通过轨道送入模具桶的过程中，混料器罐体不间断旋转混合，从而使得原材料进一步混合均匀，其中，混料器罐体的旋转速度为60r/min；
步骤三：在将原材料倒入模具筒的过程中，混料器罐体仍然在不停旋转，从而使得原材料在进入模具筒内后充分混合均匀，其中，混料器罐体旋转速度为30r/min；
步骤四：将混合均匀的原材料通过凸冲头挤压，得到致密的电极块，多次重复上述过程，从而得到在电极内部各个位置原材料均匀分布的TC4钛合金整体自耗电极；
步骤五：将TC4钛合金整体自耗电极在真空自耗熔炼炉内进行2次VAR熔炼后，参考附图2，在铸锭横截面取样进行成分均匀性分析，具体成分结果如下表1所示。
表1TC4铸锭横截面九点成分均匀性分析结果
| 元素/位置 | Al | V | Fe |
| 1 | 6.12 | 4.05 | 0.18 |
| 2 | 6.09 | 4.07 | 0.17 |
| 3 | 6.10 | 4.04 | 0.19 |
| 4 | 6.13 | 4.05 | 0.18 |
| 5 | 6.10 | 4.06 | 0.18 |
| 6 | 6.10 | 4.05 | 0.17 |
| 7 | 6.12 | 4.06 | 0.19 |
| 8 | 6.11 | 4.07 | 0.17 |
| 9 | 6.13 | 4.05 | 0.18 |
实施例2
参考附图1，本实施例以制备TC18钛合金铸锭用整体自耗电极为例进行说明，具体的制备方法如下：
步骤一：将所有原材料分批次通过混布料系统的下料通道同时倾倒进入混料器内，且在混料器内置有不断旋转的风扇叶片混合倒入的原材料，其中，所有原材料包括0级海绵钛、金属铬、Al-55V中间合金和Al-60Mo中间合金和Ti-32Fe中间合金，并且0级海绵钛、金属铬、Al-55V中间合金和Al-60Mo中间合金和Ti-32Fe中间合金的质量比为：80:1.1:7.6:7.3:3.6，0级海绵钛的粒度范围为0.83～12.7mm，Al-55V中间合金的粒度范围为1～4mm，Al-60Mo中间合金的粒度范围为1～3mm，Ti-32Fe中间合金的粒度范围为1～3mm；金属铬的粒度范围为3～6mm，风扇叶片的位置间隔为120°，风扇叶片的旋转速度为5r/min；
步骤二：在将原材料通过轨道送入模具桶的过程中，混料器罐体不间断旋转混合，从而使得原材料进一步混合均匀，其中，混料器罐体的旋转速度为45r/min；
步骤三：在将原材料倒入模具筒的过程中，混料器罐体仍然在不停旋转，从而使得原材料在进入模具筒内后充分混合均匀，其中，混料器罐体旋转速度为40r/min；
步骤四：将混合均匀的原材料通过凸冲头挤压，得到致密的电极块，多次重复上述过程，从而得到在电极内部各个位置原材料均匀分布的TC18钛合金整体自耗电极；
步骤五：将TC18钛合金整体自耗电极在真空自耗熔炼炉内进行3次VAR熔炼后，参考附图3，在铸锭横截面取样进行成分均匀性分析，具体成分结果如下表2所示。
表2TC18铸锭横截面九点成分均匀性分析结果
| 元素/位置 | Al | Mo | V | Cr | Fe |
| 1 | 5.22 | 4.98 | 5.01 | 1.02 | 0.98 |
| 2 | 5.18 | 4.99 | 5.03 | 1.03 | 0.96 |
| 3 | 5.19 | 5.03 | 5.03 | 1.01 | 0.95 |
| 4 | 5.20 | 5.01 | 5.02 | 1.03 | 0.96 |
| 5 | 5.17 | 4.98 | 5.03 | 1.02 | 0.98 |
| 6 | 5.18 | 4.97 | 5.01 | 1.01 | 0.98 |
| 7 | 5.20 | 4.99 | 5.02 | 1.02 | 0.97 |
| 8 | 5.22 | 5.01 | 5.03 | 1.03 | 0.95 |
| 9 | 5.23 | 5.02 | 5.01 | 1.03 | 0.96 |
参考表1和表2中数据可知，TC4钛合金整体自耗电极或TC18钛合金整体自耗电极的成分均匀性较高，利用本发明涉及的提高钛合金整体自耗电极混料均匀性的制备方法，解决了现有钛合金原材料在混料环节由于混料的不均匀导致的整体自耗电极断裂以及铸锭成分偏差等问题，可有效提高钛合金铸锭成分均匀性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种提高钛合金整体自耗电极混料均匀性的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所有原材料分批次通过下料通道送入到混料器内，该混料器内置有不断旋转的风扇叶片，用于混合倒入的原材料；
在将原材料通过轨道送入模具桶的过程中，混料器罐体不间断旋转混合，用于使原材料进一步混合均匀；
在将原材料倒入模具筒的过程中，混料器罐体仍然在不停旋转，用于使原材料在进入模具筒内后充分混合均匀；
将混合均匀的原材料通过凸冲头挤压，得到致密的电极块，多次重复上述过程，得到在电极内部各个位置原材料均匀分布的钛合金整体自耗电极。
2.根据权利要求1所述的一种提高钛合金整体自耗电极混料均匀性的制备方法，其特征在于，所述原材料包括海绵钛、中间合金和纯金属，并且海绵钛、中间合金和纯金属均由计算机通过自动混布料机程序控制自动称料，并同时倒料进入混料器罐体内。
3.根据权利要求2所述的一种提高钛合金整体自耗电极混料均匀性的制备方法，其特征在于，所述海绵钛的粒度范围为0.83～25.4mm；所述中间合金包括Al-55V中间合金、Al-60Mo中间合金、Ti-32Fe中间合金中的一种或多种，该中间合金的粒度范围为0.5～10mm；所述纯金属为高纯铝豆或金属铬，该纯金属的粒度范围为3～15mm。
4.根据权利要求1所述的一种提高钛合金整体自耗电极混料均匀性的制备方法，其特征在于，所述风扇叶片的位置间隔为90～180°，所述风扇叶片的旋转速度为2～20r/min。
5.根据权利要求1所述的一种提高钛合金整体自耗电极混料均匀性的制备方法，其特征在于，所述在将原材料通过轨道送入模具桶的过程中，混料器罐体不间断旋转混合，其中，所述混料器罐体的旋转速度为30～120r/min。
6.根据权利要求1所述的一种提高钛合金整体自耗电极混料均匀性的制备方法，其特征在于，所述在将原材料倒入模具筒的过程中，混料器罐体仍然在不停旋转，其中，所述混料器罐体的旋转速度为10～60r/min。
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