本发明涉及钛或钛合金的电子束冷床炉矩形熔炼断面补缩技术领域。
背景技术：
对钛或钛合金的真空自耗熔炼(VAR)而言，在熔炼快要结束时，一般需要进行补缩以减小铸锭尾部缩孔的深度，提高铸锭的成材率。现有的补缩工艺一般采用逐级降低熔化电流，以小电流保温的方式进行。采用该补缩工艺需要计算好补缩开始时剩余电极重量，每级电流、电压及时间等。由于每炉熔炼时的电流、电压、真空度等参数会发生波动，容易导致每炉钛或钛合金熔炼补缩时，出现的剩余电极重量不够，补缩提前结束，其铸锭的缩孔范围波动较大，或在剩余电极重量较多，使得该炉的铸锭成材率下降。最终影响成铸锭的成材率。在后续的生产中，还需进行扒皮、开坯锻造等工序，会使产品的成材率大为下降。采用连铸技术可直接生产出用于后续加工的铸锭毛坯，避免VAR熔炼后尚需开坯锻造、二次扒皮等工序，同时由于采用连铸浇铸的铸锭规格大，可大大提高铸锭的成材率。但采用该工艺生产铸坯，其高宽比大，且由于铸锭外表面多釆用强制冷却工艺，造成外表面温度过低，容易在外表产生裂纹。这些缺陷限制了连铸矩形坯向更大断面尺寸(厚度>400mm)的发展。厚度为400mm以上的厚大断面连铸圆坯同样存在内部缩孔疏松与表面裂纹等宏观缺陷。电子束冷床炉熔炼技术有别于传统的真空自耗电弧炉熔炼及连铸技术，其将熔炼区与浇铸区用冷床分开，可方便实现边熔炼边浇铸的同时，还可实现浇铸的同时实现“补缩”。但在浇铸初期金属液容易将结晶器内壁的杂质及气体卷入铸锭头部形成气孔(气泡)，而在浇铸结束后若不进行补缩(保温)，很容易形成冒口、断面开裂等铸造缺陷。一般采用切头去尾的办法，以消除该缺陷对后续加工的影响，但采用此法，会使铸锭的成材率大为下降。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种可减小铸锭切头、切尾量、提高电子束冷床炉熔炼铸坯的成材率，解决矩形断面铸坯内部缩孔、疏松及断面裂口等缺陷，改善浇铸板坯的头部、尾部的浇铸质量的钛或钛合金的电子束冷床炉矩形熔炼断面补缩工艺。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种钛或钛合金的电子束冷床炉矩形熔炼断面补缩工艺，该方法包括以下步骤：(1)确定电子束冷床炉铸锭的需补缩断面，确定方法是，将开始浇铸面至锭长100mm以内定义为铸锭头部；当料桶的物料全部加进电子束冷床炉的熔炼冷床后，确认此时锭长的位置，将浇铸长度距尾部端面长150mm以内定义为铸锭尾部；(2)停止进料，待物料全部熔化后，将负责扫描电子束冷床炉熔炼区、精炼区及浇铸区的电子枪关闭，直至浇铸口无金属液流趟至电子束冷床炉的结晶器；保持铸锭的长度位置不变，维持结晶器内液面位置；(3)开始执行补缩，将负责扫描电子束冷床炉结晶器的电子枪扫描图形进行调整，调整顺序为“一横二纵三平移”，即先对扫描图形横向大小进行调整，再对其纵向大小进行调整，最后对扫描位置进行水平平移调整；所述横向为铸锭的宽度方向，纵向为铸锭的厚度方向；(4)若补缩位置为铸锭头部，在补缩完成后，恢复负责扫描结晶器的电子枪扫描图形大小，恢复其电子枪的扫描功率，并打开负责熔炼区、精炼区及浇铸区的电子枪的扫描图形，待电子枪运行稳定后，直接进行浇铸；若补缩位置为铸锭尾部，则直接关闭电子枪。上述步骤(2)中所述熔炼区、精炼区、浇铸区的电子枪扫描图形关闭的顺序为先关闭熔炼区、再关闭精炼区，最后关闭浇铸区，关闭时间间隔不小于20s。上述步骤(4)所述的恢复电子枪的扫描图形大小，恢复的顺序为先恢复平移，再恢复纵向，最后恢复横向；扫描图形打开的顺序为先打开浇铸区，再打开精炼区，最后打开熔炼区，打开的时间由冷床上的液体流动性及电子枪所加载的功率决定。本发明工艺简单、操作方便、使用效果好，能有效解决矩形板坯头、尾部出现的缺陷，如气孔、缩孔、端面裂口等，铸锭头部的去除量由原来的100～110mm降至30mm以下，铸锭尾部的去除量由原因来的30～40mm变成无需切割。大大提高了铸锭的一次成材率，可获得明显的经济利益。具体实施方式实施例1钛或钛合金的电子束冷床炉铸锭矩形熔炼断面补缩工艺，包括以下步骤：(1)确定电子束冷床炉铸锭的需补缩断面。以规格为1050×210mm、补缩位置为铸锭尾部的铸锭为例，确定方法是，将开始浇铸面至锭长100mm以内定义为铸锭头部；当料桶的物料全部加进电子束冷床炉的熔炼冷床后，确认此时锭长的位置，将浇铸长度距尾部端面长150mm以内定义为铸锭尾部；(2)将系统的进料系统关闭，停止进料，待物料全部熔化后，观察熔炼冷床上溢流口处金属液体的流动情况，当溢流口处无金属液体流出时，关闭负责熔炼区(Melting)的1#电子枪，待精炼区(Refine)与浇铸区(Overflow)处无金属液体流出时，再关闭负责扫描精炼区的2#电子枪，最后关闭负责扫描浇铸区的3#电子枪，关闭时间间隔不小于20s，直至浇铸口无金属液流趟至电子束冷床炉的结晶器；此时，保持铸锭的长度位置不变，维持结晶器内液面位置；(3)开始执行补缩工艺，补缩过程如表1所示，将负责电子束冷床炉扫描结晶器的电子枪扫描图形进行调整，调整顺序为“一横二纵三平移”，即先对扫描图形横向大小进行调整，再对其纵向大小进行调整，最后对扫描位置进行水平平移调整；所述横向为铸锭的宽度方向，纵向为铸锭的厚度方向；(4)补缩完成后，关闭负责扫描结晶器的4#电子枪即可。表1补缩工艺进程表表1中，a为图形大小系数，b为扫描位置系数，c为斑点大小系数，d为图形宽度系数，“—”表示关闭，“0”表示初始状态。实施例2钛或钛合金的电子束冷床炉铸锭矩形熔炼断面补缩工艺，包括以下步骤：(1)确定电子束冷床炉铸锭的需补缩断面。以规格为1380×210mm，补缩位置为铸锭头部为例(突发中断熔炼，通过补缩工艺进行接锭)的铸锭为例，确定方法是，将开始浇铸面至锭长100mm以内定义为铸锭头部；当料桶的物料全部加进电子束冷床炉的熔炼冷床后，确认此时锭长的位置，将浇铸长度距尾部端面长150mm以内定义为铸锭尾部；(2)当浇铸的铸锭头部长度为80mm时，将系统的进料系统关闭，停止进料，待冷床上的物料全部熔化后，观察熔炼冷床上溢流口处金属液体的流动情况，当溢流口处无金属液体流出时，关闭负责熔炼区(Melting)的1#电子枪，待精炼区(Refine)与浇铸区(Overflow)处无金属液体流出时，再关闭负责扫描精炼区的2#电子枪，最后关闭负责扫描浇铸区的3#电子枪，关闭时间间隔不小于20s，直至浇铸口无金属液流趟至电子束冷床炉的结晶器；此时，保持铸锭的长度位置不变，维持结晶器内液面位置；(3)开始执行补缩工艺，补缩过程如表2所示，将负责电子束冷床炉扫描结晶器的电子枪扫描图形进行调整，调整顺序为“一横二纵三平移”，即先对扫描图形横向大小进行调整，再对其纵向大小进行调整，最后对扫描位置进行水平平移调整；所述横向为铸锭的宽度方向，纵向为铸锭的厚度方向；(4)在补缩完成后，恢复负责扫描结晶器的4#电子枪扫描图形大小，恢复其电子枪的扫描功率，并打开负责扫描熔炼区的1#电子枪、负责扫描精炼区的2#电子枪及负责扫描浇铸区的3#电子枪的扫描图形，待电子枪运行稳定后，开启熔炼区的电子枪，继续熔炼后直接进行浇铸。恢复电子枪扫描图形大小的恢复的顺序为先恢复平移，再恢复纵向，最后恢复横向；扫描图形打开的顺序为先打开浇铸区，再打开精炼区，最后打开熔炼区，打开的时间由冷床上的液体流动性及电子枪所加载的功率决定。表2补缩工艺进程表备注：a为图形长度系数，b为扫描位置系数，c为斑点大小系数，d为图形宽度系数，“—”表示关闭，“0”表示初始状态本发明所述电子束冷床炉为现有技术设备。本发明通过对铸锭坯的断面进行补缩，消除铸锭头、尾的缩孔与端面开裂，改善疏松。