一种TC4钛合金大规格板坯及其制备方法与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108277370A(43)申请公布日2018.07.13(21)申请号201711341446.0(22)申请日2017.12.14(71)申请人洛阳双瑞精铸钛业有限公司地址471000河南省洛阳市高新技术开发区滨河北路38号(72)发明人李渤渤裴腾刘茵琪朱俊杰王非毛人杰陈学伟聂胜东(74)专利代理机构洛阳公信知识产权事务所(普通合伙)41120代理人魏新培(51)Int.Cl.C22C1/03(2006.01)C22C14/00(2006.01)C22B9/22(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图1页(54)发明名称一种TC4钛合金大规格板坯及其制备方法与应用(57)摘要本发明属于钛材加工技术领域，具体涉及一种TC4钛合金大规格板坯及其制备方法与应用。本发明将海绵钛、铝钒中间合金、铝豆、铁粉与二氧化钛混合，压制，得到电极压块；对电极压块组合拼接，真空焊接，得到大电极；大电极装入电子束冷床熔炼炉中，并对熔炼室、加料室和拉锭室抽真空；然后启动电子枪对熔化冷床、精炼冷床和分流冷床中的钛凝壳预热，通过填充坩埚、持续熔炼、热封顶，冷却出炉步骤，得到TC4钛合金大规格板坯；具有流程短、成本低、品质高、效率高等优势，制得的TC4钛合金大规格板厚度为190mm、宽度1050～1280mm、长度为≤6500mm、单重≤7吨，同时满足GB/T3620.1-2007化学成分要求。CN108277370ACN108277370A权利要求书1/2页1.一种TC4钛合金大规格板坯的制备方法，其特征在于包含如下步骤：(1)压制电极：将海绵钛、铝钒中间合金、铝豆、铁粉与二氧化钛均匀混合，压制，得到电极压块；(2)电极焊接：将步骤(1)制得的电极压块组合拼接，真空焊接，得到圆柱形、长度为1350～1450mm的大电极；(3)将步骤(2)焊接好的大电极装入电子束冷床熔炼炉加料室中，然后对电子束冷床熔炼炉的熔炼室、加料室和拉锭室抽真空至(1～8)×10-2Pa，然后打开拉锭室板阀，将拉锭底垫升入坩埚中；(4)预热：启动电子束冷床熔炼炉电子枪对熔化冷床、精炼冷床和分流冷床中的钛凝壳进行预热，使钛凝壳上形成熔池通道，其中，1#、2#电子枪工作区域为熔化冷床，3#、4#电子枪工作区域为精炼冷床和分流冷床，剩余电子枪工作区域为坩埚；(5)填充坩埚：预热后，调整1#、2#、3#电子枪电流，先行进入持续熔炼阶段，利用大电流将原料熔化为钛液，待钛液流至坩埚处，调整4#和剩余电子枪电流，进入填充坩埚阶段，将坩埚底部填充满；(6)持续熔炼：调整4#和剩余电子枪电流，进入持续熔炼阶段；在设定的电子枪电流下，开始自动拉锭；同时，通过连续加料室将电极压块推入加料室，进行原料补充；(7)热封顶和冷却出炉：待自动拉锭完成后关闭1#、2#、3#、4#电子枪，留剩余电子枪进行热封顶，对扁锭顶部进行给热补缩，冷却出炉，得到TC4钛合金大规格板坯。2.根据权利要求1所述的TC4钛合金大规格板坯的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的混合在全自动混布料系统中进行，混合的时间为50～80s。3.根据权利要求1所述的TC4钛合金大规格板坯的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的压制的条件为压机规格＞5000T，模具规格200～800mm，压制压力＞20000KN。4.根据权利要求1所述的TC4钛合金大规格板坯的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的压制电极的元素范围为：Al＝7.0～8.5％。5.根据权利要求1所述的TC4钛合金大规格板坯的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的预热的条件为：预热时间为15min，在15min内1#至4#电子枪的电流分别从0逐渐升至5～6A、5～6A、6～7A、6～7A，剩余电子枪的电流从0逐渐升至2～3A。6.根据权利要求1所述的TC4钛合金大规格板坯的制备方法，其特征在于：步骤(5)中所述的持续熔炼阶段的条件为：1#、2#、3#电子枪电流分别为8～9.5A、8～9.5A、6～7.5A；步骤(5)中所述的填充坩埚阶段的条件为：4#电子枪电流为6～7A，剩余电子枪电流为4～5A；步骤(6)中所述的持续熔炼阶段的条件为：4#电子枪电流为5～6A，剩余电子枪电流为7～8.2A。7.根据权利要求1所述的TC4钛合金大规格板坯的制备方法，其特征在于：步骤(6)中所述的自动拉锭的条件为：推料速度25～50mm/min、拉锭速度8～15mm/min，熔炼速度500～800Kg/h。8.根据权利要求1所述的TC4钛合金大规格板坯的制备方法，其特征在于：2CN108277370A权利要求书2/2页步骤(7)中所述的热封顶的具体操作为：热封顶持续时间30min，在该时间段内剩余电子枪的电流从