DOC《3150KWB BMO-01型大功率电子束冷床炉熔炼TC4钛合金》

3150KWB BMO-01型大功率电子束冷床炉熔炼TC4钛合金 李育贤,杨丽春 (青海聚能钛业有限公司,西宁 810007) 摘要:通过从乌克兰引进的3150KWB BMO-01型电子束熔炼炉,使用工业纯海绵钛、Al-V中间合金和均匀铝豆经混料后压制成料块进行TC4钛合金熔炼试验,对铸锭进行检测分析、显微组织观察和力学性能测试.

结果表明,通过合理的铝元素成分配比,熔炼出的TC4钛合金铸锭各元素含量符合国标要求. 关键词:电子束熔炼炉;

TC4钛合金;

挥发损失;

真空度 中图分类号:TF806.8 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2017)03-0000-00 Smelting TC4 Titanium Alloy with EBCHM 3150KWB BMO-01 Electronic Beam Cooling Bed LI Yu-xian, YANG Li-chun (Qinghai Fusion Titanium Co., Ltd, Xining 810007, China) Abstract:BECHM 3150KWB BMO-01 Electronic Beam Cooling Bed introduced from Ukraine was applied to smelt TC4 titanium alloy with pure industrial sponge titanium, Al-V intermediate alloy, and pressed aluminum particle. Ingot casting was analyzed, macro/micro structure was observed, mechanical properties of TC4 titanium alloy were measured. The results show that TC4 titanium alloy prepared by adjusting proper proportion of aluminum meets the requirement of national criterion. Key words:EBCHM;

TC4 titanium alloy;

volatilization loss;

vacuum degree 电子束冷床熔炼炉用于钛合金熔炼是一种新型熔炼技术,不仅对钛合金中高低密度夹杂有显著的去除效果,还提高了熔炼过程中残料的利用率、铸锭的组织均匀性和表面质量.本文在3150KWB BMO-01型电子束熔炼炉上进行TC4钛合金铸锭试验,为进一步验证配料理论与试验工艺的准确性、优化TC4钛合金熔炼工艺参数和提高铸锭质量提供依据.

1 3150KWB BMO-01型电子束熔炼炉 该熔炼炉是我公司从乌克兰引进的,总功率为3

150 kW,最大输出功率450 kW,共使用7把GGF450型电子枪,单把电子枪最大输出电流15 A,输出直流电压30 kV.1~4号电子枪用于熔炼区;

5号用于精炼区,负责精炼和溢流嘴;

6、7号用于结晶器.进料系统为两边水平进料,在熔炼时,原料由推料杆推入熔炼室进行熔炼. 1.1 电子枪 3150KWB BMO-01型电子束熔炼炉使用GGF450型冷阴极电子枪,该枪没有单独的真空系统,整个枪体内部与熔炼室内部相通,枪体的真空度通过熔炼室获得.当真空度达到要求后,开启电子枪高压电源供电,通入工作气体―高纯氢气开始启动电子枪.氢气由进气嘴进入电子枪,在真空、高压的条件下发生辉光放电产生等离子体 ,由于电子枪阳极与高压电的正极相连,负极与阴极相连,所以等离子体在高压电磁场的作用下高速飞向阴极,不断轰击铝合金材质的阴极表面,达到最小逸出功时,电子从阴极表面逸出,产生二次电子,通过两次聚焦、一次偏转系统汇聚,形成了一个穿过阳极中间圆孔的电子束,从而实现将电子的动能转化为热能熔化金属的目的. 1.2 熔炼目的 在该电子束熔炼炉上通过多次TC4钛合金熔炼试验,不断积累了一些经验和试验数据,验证配料理论与试验工艺的准确性,达到优化TC4钛合金熔炼工艺参数和提高铸锭质量目的.为了减少铸锭冒口部位铝元素的挥发,减少切除率,TC4钛合金熔炼不进行补宿,直接进行冷却.

2 配料分析 熔炼试验选用工业纯海绵钛、Al-V中间合金和均匀铝豆经混料后压制成料块进行TC4钛合金熔炼. 收稿日期:2016-11-24 作者简介:李育贤(1981-),男,青海平安人,工程师. 2.1第一排摆放料配料分析 在启枪烘炉阶段,由于原材料受热放气,对真空度的影响很大,造成启动电子枪时间较长,电流反复波动,加热TC4钛合金冷凝壳和铸锭制底时间较长,一般要持续1.5~2 h左右,因此1~5号电子枪扫射冷床内TC4钛合金冷凝壳和第一排摆放料时间较长.为了补偿长时间熔化TC4钛合金冷凝壳和第一排摆放料而造成铝元素的挥发损失,第一排摆放料配料比后面的熔炼料适当地提高了铝元素的含量,而钒元素和后面的熔炼料保持一致.铝元素质量分数为7.50%,钒元素质量分数为4.06%. 2.2 熔炼料配料分析 正常熔炼时,原材料受热放气已经完成,真空度比较稳定,各个电子枪运行正常,物料加热熔化时间较短,因此只要保证左右两侧进料速度保持一致,铝元素的挥发损失补偿不用像第一排摆放料那么高.铝元素质量分数为7.30%,V元素质量分数为4.06%.