本發(fā)明涉及一種TC4廢料和鑄錠加工鋸切TC4頭尾料的回收重熔處理工藝，屬于鈦合金鑄錠制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

再生資源回收以物資不斷循環(huán)利用的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，目前正成為全球潮流，走可持續(xù)發(fā)展道路的再生資源回收行業(yè)成為國(guó)家重點(diǎn)扶持對(duì)象。鈦合金廢料作為一種再生資源，對(duì)他的綜合利用比開(kāi)發(fā)原生礦要節(jié)約大量能源。TC4合金占到鈦合金總量的50%，占到全部鈦合金加工件的95%。用途極其廣泛，TC4廢料的回收重熔意義也非同尋常。

傳統(tǒng)的真空自耗電弧熔煉工藝的固有缺陷，雜質(zhì)只能通過(guò)一個(gè)有底的結(jié)晶器的側(cè)壁和自耗爐電極之間的狹窄圓形缺口排出，這個(gè)缺口寬度通常不會(huì)超過(guò)30~50mm，這樣生產(chǎn)的鈦合金鑄錠存在低密度夾雜等冶金缺陷，宏觀偏析也比較嚴(yán)重。另一方面，真空自耗爐熔煉需要提前焊接電極，對(duì)物料的形狀尺寸要求較高，TC4廢料及錠頭錠尾料形狀極不規(guī)則，真空自耗電弧熔煉回收殘料的能力極低。

電子束冷床爐熔煉技術(shù)最大的特點(diǎn)是將熔化區(qū)、精煉區(qū)和結(jié)晶區(qū)進(jìn)行了分離。除能比較好地消除高密度和低密度夾雜，獲得細(xì)晶均質(zhì)鑄錠外，還可以大幅度降低鈦合金材的生產(chǎn)成本，并且電子束冷床爐具有較強(qiáng)的殘料回收能力，用電子束冷床爐回收重熔TC4廢料具有強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但由于TC4廢料中的主要合金元素Al遠(yuǎn)大于基體元素，若直接重熔，Al元素必然大面積揮發(fā)損失導(dǎo)致最終的TC4鑄錠化學(xué)成分無(wú)法達(dá)標(biāo)。以至于，電子束冷床爐回收重熔TC4廢料的技術(shù)尚未見(jiàn)諸報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中回收重熔TC4廢料存在的上述問(wèn)題，提供了一種能夠降低生產(chǎn)成本、能夠一次熔煉成合格鑄錠的電子束冷床爐回收重熔TC4廢料的工藝。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)采用如下技術(shù)方案達(dá)到：

一種電子束冷床爐回收重熔TC4廢料的工藝，包括如下流程：備料→Al板的裁剪→擺料→烘干→入爐熔煉。其工藝步驟包括：⑴確定TC4回收料的的化學(xué)成分，并按要求稱(chēng)取2540kg物料，其中TC4廢料98%～99%，Al板1%～2%；⑵限定物料的長(zhǎng)度和寬度，按要求對(duì)Al板進(jìn)行裁剪；⑶采用TC4廢料與Al板疊加的方式進(jìn)行擺料，并將擺放好的物料進(jìn)行烘干；⑷將烘干后的物料送入電子束冷床爐進(jìn)行熔煉，一次熔煉得到TC4鈦合金鑄錠。

進(jìn)一步的，步驟1中所述的TC4廢料化學(xué)成分符合國(guó)標(biāo)GB/T3620.1－2007：其具體成分含量為：Al的含量為5.5%～6.75%，V的含量為3.5%～4.5%，O的含量為≤0.20%，F(xiàn)e的含量為≤0.30%，O的含量為≤0.05%，C的含量為≤0.08%，H的含量為≤0.015%；

所述Al板的純度大于99.7%，厚度為1.5mm。

進(jìn)一步的，步驟2中對(duì)Al板進(jìn)行裁剪，包括如下步驟：

步驟21：根據(jù)估算的TC4廢料堆積密度，結(jié)算料箱的高度確定物料的擺放長(zhǎng)度，即確定好Al板的長(zhǎng)度；

步驟22：按步驟21中Al板長(zhǎng)度，再結(jié)合其總重量和厚度，計(jì)算Al板的總寬度，再根據(jù)料箱的寬度，確定Al板的塊數(shù)和規(guī)格；

步驟23：按步驟22中Al板塊數(shù)和規(guī)格要求，對(duì)Al板進(jìn)行裁剪。

進(jìn)一步的，所述步驟3中采用TC4廢料與Al板疊加的方式進(jìn)行擺料并烘干，包括如下步驟：

步驟31:將稱(chēng)重好的TC4廢料和裁剪好的Al板，以疊加的方式，進(jìn)行擺放，擺放時(shí)，保證TC4廢料堆積致密均勻，其與Al板的接觸面應(yīng)平整。

步驟32：將擺放好的物料進(jìn)行烘干，烘干時(shí)長(zhǎng)2～4h，溫度115～125℃。

進(jìn)一步的，所述步驟4電子束冷床爐爐熔煉，包括如下步驟：

步驟41：將裝好的物料，利用天車(chē)吊入兩側(cè)進(jìn)料室，封閉好爐膛，抽取真空；

步驟42：檢查電子束冷床爐的設(shè)備狀況（水、電、氣），待一切正常（特別是真空度和漏氣率），啟動(dòng)熔化區(qū)和精煉區(qū)電子槍?zhuān)M(jìn)行烘爐；

步驟43：爐內(nèi)真空穩(wěn)定，且高于1.0×10-2 Torr，提高熔化區(qū)和精煉區(qū)電子槍功率，同時(shí)啟動(dòng)結(jié)晶區(qū)電子槍?zhuān)⒄{(diào)節(jié)其功率，進(jìn)行制底工作；

步驟44：完成電子槍啟動(dòng)工作后開(kāi)始進(jìn)料，正常熔煉時(shí)，提高熔化區(qū)、精煉區(qū)和結(jié)晶區(qū)電流，保證物料正常熔化、合金液順利流入結(jié)晶器，冷床結(jié)晶器內(nèi)無(wú)冷區(qū)，熔煉完成后，第一時(shí)間關(guān)閉所以電子槍。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

1、本發(fā)明提供的一種電子束冷床爐回收重熔TC4廢料的工藝，設(shè)計(jì)合理、制備工藝步驟簡(jiǎn)單且操作方便，且使用效果好。

2、本發(fā)明提供的一種電子束冷床爐回收重熔TC4廢料的工藝，解決了現(xiàn)有技術(shù)中真空自耗爐對(duì)形態(tài)復(fù)雜的TC4廢料無(wú)法焊制電極及熔鑄過(guò)程中除雜不徹底的問(wèn)題。

3、本發(fā)明提供的一種電子束冷床爐回收重熔TC4廢料的工藝，第一次提出了電子束冷床爐回收重熔TC4廢料的完整工藝，并且已經(jīng)投入生產(chǎn)，能一次熔煉得到高潔凈度、高表面質(zhì)量、化學(xué)成分符合國(guó)標(biāo)的TC4合金鑄錠。解決了現(xiàn)有技術(shù)中利用電子束冷床爐回收重熔TC廢料鋁元素?fù)]發(fā)率無(wú)法控制的問(wèn)題。

4、本發(fā)明提供的一種電子束冷床爐回收重熔TC4廢料的工藝，利用本專(zhuān)利，不僅可以回收重熔TC4廢料，還可以對(duì)TC4合金鑄錠后續(xù)加工鋸切下來(lái)的錠頭、錠尾以及成分不合格的TC4鑄錠進(jìn)行二次重熔加工，其實(shí)際意義十分重大，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明電子束冷床爐爐內(nèi)真空度與各區(qū)域電子槍電流加總擬合的曲線；

圖2為本發(fā)明料塊熔化區(qū)域電子槍電流占各槍電流加總比例圖；

圖3為本發(fā)明左右兩側(cè)進(jìn)料速度的擬合曲線圖；

圖4為本發(fā)明平均拉錠速度和熔煉速度曲線圖。

具體實(shí)施方式

一種電子束冷床爐回收重熔TC4廢料的工藝，包括如下流程：備料→Al板的裁剪→擺料→烘干→入爐熔煉。其工藝步驟包括：⑴確定TC4回收料的的化學(xué)成分，并按要求稱(chēng)取2540kg物料，其中TC4廢料98%～99%，Al板1%～2%；⑵限定物料的長(zhǎng)度和寬度，按要求對(duì)Al板進(jìn)行裁剪；⑶采用TC4廢料與Al板疊加的方式進(jìn)行擺料，并將擺放好的物料進(jìn)行烘干；⑷將烘干后的物料送入電子束冷床爐進(jìn)行熔煉，一次熔煉得到TC4鈦合金鑄錠。

進(jìn)一步的，步驟1中所述的TC4廢料化學(xué)成分符合國(guó)標(biāo)GB/T3620.1－2007：其具體成分含量為：Al的含量為5.5%～6.75%，V的含量為3.5%～4.5%，O的含量為≤0.20%，F(xiàn)e的含量為≤0.30%，O的含量為≤0.05%，C的含量為≤0.08%，H的含量為≤0.015%；

所述Al板的純度大于99.7%，厚度為1.5mm。

進(jìn)一步的，步驟2中對(duì)Al板進(jìn)行裁剪，包括如下步驟：

步驟21：根據(jù)估算的TC4廢料堆積密度，結(jié)算料箱的高度確定物料的擺放長(zhǎng)度，即確定好Al板的長(zhǎng)度；

步驟22：按步驟21中Al板長(zhǎng)度，再結(jié)合其總重量和厚度，計(jì)算Al板的總寬度，再根據(jù)料箱的寬度，確定Al板的塊數(shù)和規(guī)格；

步驟23：按步驟22中Al板塊數(shù)和規(guī)格要求，對(duì)Al板進(jìn)行裁剪。

進(jìn)一步的，所述步驟3中采用TC4廢料與Al板疊加的方式進(jìn)行擺料并烘干，包括如下步驟：

步驟31:將稱(chēng)重好的TC4廢料和裁剪好的Al板，以疊加的方式，進(jìn)行擺放，擺放時(shí)，保證TC4廢料堆積致密均勻，其與Al板的接觸面應(yīng)平整。

步驟32：將擺放好的物料進(jìn)行烘干，烘干時(shí)長(zhǎng)2～4h，溫度115～125℃。

進(jìn)一步的，所述步驟4電子束冷床爐爐熔煉，包括如下步驟：

步驟41：將裝好的物料，利用天車(chē)吊入兩側(cè)進(jìn)料室，封閉好爐膛，抽取真空；

步驟42：檢查電子束冷床爐的設(shè)備狀況（水、電、氣），待一切正常（特別是真空度和漏氣率），啟動(dòng)熔化區(qū)和精煉區(qū)電子槍?zhuān)M(jìn)行烘爐；

步驟43：爐內(nèi)真空穩(wěn)定，且高于1.0×10-2 Torr，提高熔化區(qū)和精煉區(qū)電子槍功率，同時(shí)啟動(dòng)結(jié)晶區(qū)電子槍?zhuān)⒄{(diào)節(jié)其功率，進(jìn)行制底工作；

步驟44：完成電子槍啟動(dòng)工作后開(kāi)始推料，正常熔煉時(shí)，提高熔化區(qū)、精煉區(qū)及結(jié)晶區(qū)電流，保證物料正常熔化、合金液順利流入結(jié)晶器，冷床結(jié)晶器內(nèi)無(wú)冷區(qū)，熔煉完成后，第一時(shí)間關(guān)閉所有電子槍。

綜上所述，本實(shí)例提供了一種電子束冷床爐回收重熔TC4廢料的方法，現(xiàn)有技術(shù)中真空自耗爐對(duì)形態(tài)復(fù)雜的TC4廢料無(wú)法焊制電極及除雜不徹底的問(wèn)題。已及現(xiàn)有技術(shù)中電子束冷床爐回收重熔TC4廢料鋁元素?fù)]發(fā)率無(wú)法控制，得到的TC4合金鑄錠成分不合格的問(wèn)題。而且可以對(duì)TC4合金鑄錠錠頭、錠尾以及成分不合格的TC4鑄錠進(jìn)行重熔得到高質(zhì)量、高潔凈度、成分合格的TC4合金鑄錠。TC4鈦合金廢料作為一種再生資源，對(duì)他的綜合利用比開(kāi)發(fā)原生礦要節(jié)約大量能源。同時(shí)，大大降低了生產(chǎn)成本。

以上所述，僅為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所公開(kāi)的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。