一种用电子束冷床炉熔炼回收料获工业纯钛的方法
【专利摘要】一种用电子束冷床炉熔炼回收料获工业纯钛的方法，所述方法含有如下步骤：(1)将回收料按种类及牌号进行分类；(2)将回收料进行表面清洗，烘干；(3)将回收料进行取样进行化学成分化验；(4)根据需生产的铸锭牌号将回收料与海绵钛进行配比、组合；(5)将组好的料装进电子束冷床炉的进料系统，并对电子束冷床炉的进料系统及熔炼系统进行抽真空，等等。本发明可回收的回收料种类多；回收料的利用率高；节能环保、可重复性强；设置方便、操作简单。
【专利说明】一种用电子束冷床炉熔炼回收料获工业纯钛的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用电子束冷床炉熔炼回收料获工业纯钛的方法，属于生产工程应 用【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 钛具有密度小、热传导率低、塑性高、耐蚀性好等特点而在航空、航天、国防军工、 石油化工、制药领域及医疗器械、海水淡化装置等领域得到日益广泛的应用。
[0003] 目前国内工业生产钛制品的主要方法为真空自耗电弧炉熔炼法（VAR)。研究表明： 采用真空自耗电弧炉熔炼法生产钛制品的过程中很容易出现氧化，熔炼过程中容易出现成 分偏析、组织不均匀以及夹杂、孔洞、柱状晶生长不规律等铸造缺陷，在后续开展的扒皮、开 坯锻造、切头尾等工序会大大降低成品的成材率，造成钛材产品的价格偏高。为了提高一次 成材率，降低生产成本，增强产品的竞争能力，进一步开拓钛材产品市场。必须对钛材产品 的价格实行控制，而回收料的回收利用是每个钛加工企业控制成本的有效途径，传统的回 收料回收的办法是采用真空自耗电弧炉进行熔炼回收，该方法要将钛回收料与海绵钛混合 后再压制成电极块，然后将电极进行焊接，再进行熔炼回收，该过程对原料要求高，工序流 程长，废料的利用率低（废料添加率为30?40% )，且废料中的高低密度夹杂无法清除，容 易对回收料的利用埋下隐患。
[0004] 冷床熔炼技术是20世纪80年代迅速发展起来的一种生产洁净金属的先进熔炼技 术。其工作原理是在高真空的环境下采用高速电子对物料进行轰击，将电子的动能转换成 内能进而将物料进行熔化，并通过精炼冷床将熔炼区与浇铸区隔开，可较方便实现提纯的 功能，加之电子运行速度高，电子束扫描面积小，在电子束扫描的位置具有升温速度快，局 部温度高等特点。而电子束的这一特性可较好地解决了传统熔炼方法中容易出现氧化、高 密度夹杂和低密度夹杂等问题。
[0005] 通过技术文献检索，专利《一种纯钛块状废料的熔炼回收方法》其局限于TA1块状 料（规格不大于450X450X1600)的回收熔炼，不能实现不同牌号的原料混用及铣面屑料， 大块锭头尾料的回收熔炼，同时也不能按需要的等级进行生产。而采用本发明方法可根据 所需要的牌号进行择料组合生产。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种用电子束冷床炉熔炼回收料获工业纯钛的方法，利用 该方法可使用不同等级的回收料（包括铸锭铣面料、铸锭头尾、卷板边角料等）与海绵钛进 行特定的组合后通过一次电子束冷床炉熔炼即可获得成品，并可为后续产品的生产减免工 序，大幅提1?生广效率，降低生广成本。
[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种用电子束冷床炉熔炼回收料获工业纯钛 的方法，本发明特征在于：所述方法含有如下步骤：
[0008] (1)、将回收料按种类及牌号进行分类；
[0009] (2)、将回收料进行表面清洗，烘干；
[0010] (3)、将回收料进行取样进行化学成分化验；
[0011] (4)、根据需生产的铸锭牌号将回收料与海绵钛进行配比、组合；
[0012] (5)、将组好的料装进电子束冷床炉的进料系统，并对电子束冷床炉的进料系统 及熔炼系统进行抽真空，当进料系统真空度为〇. 4?0. 8Pa，主熔炼炉体真空度0. 05? 0. 8Pa，开启进料系统将料加进主熔炼室熔炼冷床上，开启电子枪将海绵钛熔化成为钛液， 钛液流经初精炼冷床，主精炼冷床后，流进矩形拉晶坩埚，经拉锭系统将铸锭拉至拉晶室充 氩随炉冷却后即可获得所需的方坯。
[0013] 本发明步骤（1)中回收料的种类主要分为锭铣面料、铸锭头尾及卷板边角料，牌 号为 TA1、TA2 和 TA3。
[0014] 本发明步骤（2)中回收料进行表面清洗，其清洗的方法是先酸洗，后用超声波进 行清洗，最后进行烘干，烘干的条件均为：真空度为〇.6±0. IPa，温度为60±0.2°C。具体可 采用大件回收料（如锭头、卷板头尾）先用砂轮及千叶轮对大面的氧化层进行清理，再喷砂 酸洗，后用超声波进行清洗，小件回收料（如铣面料，边角料）直接进行酸洗，后用超声波进 行清洗，最后进行烘干，烘干的条件均为：真空度为〇. 6±0. IPa，温度为60±0. 2°C
[0015] 本发明步骤（4)中配比办法为：配比应符合如下公式：A*xl% +B*yl% +Ozl% 彡D*kl%，A*x2% +B*y2% +Oz2%彡0. 9D*k2%，其中A、B为不同类回收料的重量，C为添 加海绵钛重量，D为预计熔炼的锭重，xl、yl为各回收料实际Fe百分含量，zl为海绵钛含 Fe量，kl为国标规定牌号Fe百分含量；x2、y2为各回收料实际0百分含量，z2为添加海绵 钛中含〇量，k2为国标规定牌号0百分含量。
[0016] 本发明步骤（4)中的组合料均压成规格为，长X宽X厚：1050?1380mmX 190? 200mmX 5?10mm，海绵钛的粒度为0· 83?25. 4mm ;组合料的摆放方式采用梅花间式摆放。 对于部份无法压块的边角料采用钛制盒整齐装放；
[0017] 本发明步骤（5)中电子枪的功率为550±50kW，轰击电压为50±5kV。
[0018] 本发明的优点在于：
[0019] (1)、可回收的回收料种类多；
[0020] (2)、回收料的利用率高；
[0021] (3)、生产所需的牌号可控；
[0022] (4)、节能环保、可重复性强；
[0023] (5)、设置方便、操作简单。
【具体实施方式】
[0024] 本发明是按照如下详细技术方案实现的：
[0025] (1)、将回收料按种类及牌号进行分类；
[0026] (2)、将回收料进行表面清洗，烘干；
[0027] (3)、将回收料进行取样进行化学成分化验；
[0028] (4)、根据需生产的铸锭牌号将回收料与海绵钛进行配比、组合；
[0029] (5)、将组好的料装进电子束冷床炉的进料系统，并对电子束冷床炉的进料系统 及熔炼系统进行抽真空，当进料系统真空度为〇. 4?0. 8Pa，主熔炼炉体真空度0. 05? 0. 8Pa，开启进料系统将料加进主熔炼室熔炼冷床上，开启电子枪将海绵钛熔化成为钛液， 钛液流经初精炼冷床，主精炼冷床后，流进矩形拉晶坩埚，经拉锭系统将铸锭拉至拉晶室充 氩随炉冷却后即可获得所需的方坯。
[0030] 步骤（1)中回收料的种类主要分为锭铣面料、铸锭头尾及卷板边角料，牌号为 TA1、TA2 和 TA3。
[0031] 步骤（2)中回收料进行表面清洗，其清洗的方法是先酸洗，后用超声波进行清洗， 最后进行烘干，烘干的条件均为：真空度为〇. 6±0. IPa，温度为60±0. 2°C。具体可采用为 大件回收料（如锭头、卷板头尾）先用砂轮及千叶轮对大面的氧化层进行清理，再喷砂酸 洗，后用超声波进行清洗，小件回收料（如铣面料，边角料）直接进行酸洗，后用超声波进行 清洗，最后进行烘干，烘干的条件均为：：真空度为〇. 6±0. IPa，温度为60±0. 2°C。
[0032] 步骤⑷中配比办法为：配比应符合如下公式：A*xl % +B*yl % +Ozl % 彡D*kl%，A*x2% +B*y2% +Oz2%彡0. 9D*k2%，其中A、B为不同类回收料的重量，C为添 加海绵钛重量，D为预计熔炼的锭重，xl、yl为各回收料实际Fe百分含量，zl为海绵钛含 Fe量，kl为国标规定牌号Fe百分含量；x2、y2为各回收料实际0百分含量，z2为添加海绵 钛中含〇量，k2为国标规定牌号0百分含量。
[0033] 步骤（4)中的组合料，均压成规格为，长X宽X厚：1050?1380mmX 190? 200mmX 5?10mm，其中海绵钛的粒度为0· 83?25. 4臟。在组合料的方式为梅花间式摆放。 对于部份无法压块的边角料采用钛制盒整齐装放。
[0034] 步骤（5)中电子枪的功率为550±50kW，轰击电压为50±5kV。
[0035] 下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述：
[0036] 实施例1
[0037] 以生产TA1铸锭为例：
[0038] 用180目的砂轮及千叶轮对牌号为TA1的锭头（规格为1250mmX200mmXLmm)、牌 号为TA2的大块板边的表面氧化层去除，并对整个表面进行喷砂处理，喷砂处理完成后，用 酸对其表面进行清洗，酸的配比为：4% HF+30% HN03+水，酸洗的时间为50?60min。酸洗 完成后，采超声波对表面进行清洗，清洗时间为30min。清洗完成后，将物料晾干，晾干后将 物料放入烘箱，烘箱温度为60±0. 2°C，时间为30?60min。待物料表面完全干燥后，对物 料进行抽样取样，并将抽样的各成分算平均值作为计算量。使用海绵钛的等级为一级。化 验结果如表一所示，实际配料重量见表二所示：
[0039] 表一取样化验结果平均值
[0040]
【权利要求】
1. 一种用电子束冷床炉熔炼回收料获工业纯钛的方法，其特征在于：所述方法含有如 下步骤： (1) 、将回收料按种类及牌号进行分类； (2) 、将回收料进行表面清洗，烘干； (3) 、将回收料进行取样进行化学成分化验； (4) 、根据需生产的铸锭牌号将回收料与海绵钛进行配比、组合； (5) 、将组好的料装进电子束冷床炉的进料系统，并对电子束冷床炉的进料系统及熔炼 系统进行抽真空，当进料系统真空度为〇. 4?0. 8Pa，主熔炼炉体真空度0. 05?0. 8Pa，开 启进料系统将料加进主熔炼室熔炼冷床上，开启电子枪将海绵钛熔化成为钛液，钛液流经 初精炼冷床，主精炼冷床后，流进矩形拉晶坩埚，经拉锭系统将铸锭拉至拉晶室充氩随炉冷 却后即可获得所需的工业纯钛。
2. 按权利要求1所述的一种用电子束冷床炉熔炼回收料获工业纯钛的方法，其特征在 于：步骤（1)中回收料的种类分为锭铣面料、铸锭头尾料及卷板边角料，牌号为TA1、TA2和 TA3。
3. 按权利要求1所述的一种用电子束冷床炉熔炼回收料获工业纯钛的方法，其特征在 于：步骤（2)中回收料进行表面清洗，其清洗的方法是先酸洗，后用超声波进行清洗，最后 进行烘干，烘干的条件均为：真空度为〇. 6±0. IPa，温度为60±0. 2°C。
4. 按权利要求1所述的一种用电子束冷床炉熔炼回收料获工业纯钛的方法，其特 征在于：步骤（4)中回收料与海绵钛的配比应符合如下公式：A*xl % +B*yl % +Ozl % 彡D*kl%，A*x2% +B*y2% +Oz2%彡0. 9D*k2%，其中A、B为不同类的回收料重量，C为添 加海绵钛重量，D为预计熔炼的锭重，xl、yl为各回收料实际Fe百分含量，zl为海绵钛含 Fe量，kl为国标规定牌号Fe百分含量；x2、y2为各回收料实际0百分含量，z2为添加海绵 钛中含〇量，k2为国标规定牌号0百分含量。
5. 按权利要求1所述的一种用电子束冷床炉熔炼回收料获工业纯钛的方法，其特征 在于：步骤（4)中形成组合后的料均压成规格为，长X宽X厚：1050?1380mmX 190? 200mmX 5?10mm，所述海绵钛的粒度为0. 83?25. 4mm ;组合料的摆放方式采用梅花间式 摆放。
6. 按权利要求1所述的一种用电子束冷床炉熔炼回收料获工业纯钛的方法，其特征在 于：步骤（5)中电子枪的功率为550±50kW，轰击电压为50±5kV。
【文档编号】C22B34/12GK104195354SQ201410431201
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】黄海广, 曹占元, 李志敏, 黄晓慧 申请人:云南钛业股份有限公司