一种残钛制备钛锭的方法与流程

1.本发明属于钛锭技术领域，尤其涉及一种残钛制备钛锭的方法。


背景技术：

2.随着企业对利润的追求，对钛屑的利用逐步重视，钛屑的再次利用成为工厂的利润增长点。如何利用钛屑生产合格的纯钛铸锭，成为当前技术控制的难点：钛屑的油污及粉尘等杂质含量较多，如何清洗及组焊大单重自耗电极是制备钛屑料铸锭的难点。现有技术制备的钛锭自耗电极的重量不超过1t。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种残钛制备钛锭的方法，本发明提供的方法能够制备得到品质较高的钛屑铸锭。
4.本发明提供了一种残钛制备钛锭的方法，包括：
5.将钛屑依次进行清洁、烘烤、预制钛屑方块、压制电极块、堆垛电极棒、真空等离子焊接、冷却出炉脱模和两次真空自耗熔炼，得到钛锭。
6.优选的，所述钛屑的成分为：
7.fe≤0.15wt％；
8.o≤0.1wt％；
9.c≤0.01wt％；
10.n≤0.01wt％；
11.h≤0.005wt％；
12.余量为ti。
13.优选的，所述清洁的方法包括：
14.将钛屑用清水冲洗、沥干。
15.优选的，所述烘烤的温度为140～160℃；所述烘烤的时间≥5h。
16.优选的，所述钛屑方块的尺寸为200～250*200～250*400～500mm；单块重量为17～20kg。
17.优选的，所述压制电极块的方法包括：
18.采用3块所述预制钛屑方块进行压制，得到一块电极块。
19.优选的，所述堆垛电极棒的方法包括：
20.采用50块所述电极块，每层2块，错层旋转90
°
进行堆垛，得到一支电极棒；
21.所述电极棒的直径为450～470mm；长度为4.6～5.0m；重量为2.5～3.0t。
22.优选的，所述真空等离子焊接的焊接速度为100～150mm/min；焊接电流为300～500a；焊接电压为40～60v；焊接方式为≥4条纵焊缝。
23.优选的，所述两次真空自耗熔炼过程中第一次真空自耗熔炼的直径为 550～570mm；第二次真空自耗熔炼的直径为650～670mm。
24.优选的，所述钛锭的直径≥600mm；重量≥2.5t。
25.本发明提供了一种残钛屑料制备钛锭的方法，用于纯钛屑料制备钛锭的生产。本发明通过对屑料的清洗及选料、压制为φ460mm的电极块、堆垛组合并用真空等离子焊接为熔炼电极、采用两次var熔炼的过程控制，最终制备得到符合要求的纯钛钛锭。
26.本发明通过钛屑的清洁、优化组焊模式，制备完成的自耗电极经两次真空自耗熔炼为φ≥600mm的铸锭，本发明提供的创新后的工艺能保证铸锭的熔炼质量及单支重量，有效提高生产效率，采用本发明的新工艺后可实现制备单重≥2.5t的钛屑锭。
27.本发明提供的新工艺能生产截面直径为φ660mm的纯钛铸锭，铸锭单重≥2.5t，提高生产效率；新工艺操作简单，通过预制钛屑方块，再使用80mn 模压机进行压制电极块，能提高屑料块的致密度，提高组焊后的电极强度；新工艺的自耗电极强度大，自耗熔炼过程的电流冲击力不能破坏电极的焊接强度。
附图说明
28.图1为本发明实施例中预制钛屑方块的图片；
29.图2为本发明实施例中电极块的图片；
30.图3为本发明实施例中自耗电极的图片；
31.图4为本发明实施例中纵焊缝的图片；
32.图5为本发明实施例中焊接位置的图片；
33.图6为本发明实施例中钛锭的图片。
具体实施方式
34.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。应理解，本发明实施例仅用于说明本发明的技术效果，而非用于限制本发明的保护范围。实施例中，所用方法如无特别说明，均为常规方法。
35.本发明提供了一种残钛制备钛锭的方法，包括：
36.将钛屑依次进行清洁、烘烤、预制钛屑方块、压制电极块、堆垛电极棒、真空等离子焊接、冷却出炉脱模和两次真空自耗熔炼，得到钛锭。
37.在本发明中，所述钛屑优选为纯钛铸锭车削残料和/或热锻板材铣削残料，为工业化生产钛材产品过程中的副产物。
38.在本发明中，所述钛屑的成分优选为：
39.fe≤0.15wt％；
40.o≤0.1wt％；
41.c≤0.01wt％；
42.n≤0.01wt％；
43.h≤0.005wt％；
44.余量为ti。
45.在本发明中，所述fe的质量含量优选为0.01～0.12％，更优选为0.05～0.1％，最
优选为0.06～0.08％；所述o的质量含量优选为0.01～0.1％，更优选为 0.02～0.08％，更优选为0.03～0.06％，最优选为0.04～0.05％；所述c的质量含量优选为0.001～0.01，更优选为0.002～0.008％，更优选为0.003～0.006％，最优选为0.004～0.005％；所述n的质量含量优选为0.001～0.01％，更优选为 0.002～0.008％，更优选为0.003～0.006％，最优选为0.004～0.005％；所述h的质量含量优选为0.001～0.005％，更优选为0.002～0.004％，最优选为0.003％。
46.在本发明中，所述清洁的方法优选包括：
47.将钛屑用清水冲洗、沥干。
48.在本发明中，所述烘烤优选在烘烤箱中进行，优选待钛屑无滴水后进烘烤箱烘烤。在本发明中，所述烘烤的温度优选为140～160℃，更优选为 145～155℃，最优选为150℃；所述烘烤的时间优选≥5h，更优选为5～6小时，最优选为5.5小时。
49.在本发明中，所述预制钛屑方块的过程中优选采用2t挤压机将烘烤后的钛屑挤压得到钛屑方块。在本发明中，所述钛屑方块的尺寸优选为 200～250*200～250*400～500mm，更优选为210～240*210～240*420～480mm，最优选为220～230*220～230*440～460mm。在本发明中，所述钛屑方块的单块重量优选为17～20kg，更优选为18～19kg。
50.在本发明的实施例中，制备的预制钛屑方块的图片如图1所示。
51.在本发明中，所述压制电极块的方法优选包括：
52.采用3块所述预制钛屑方块进行压制，得到一块电极块。
53.在本发明的实施例中，电极块的图片如图2所示。
54.在本发明中，所述压制优选在模压机中进行；所述模压机优选为80mn 模压机。
55.在本发明中，所述电极块的形状优选为半圆形；所述电极块的直径优选为460～480mm，更优选为465～475mm，最优选为470mm。
56.在本发明中，所述堆垛电极棒的方法优选包括：
57.采用50块所述电极块，每层2块电极块形成一个圆形，错层旋转90
°
进行堆垛，得到一支自耗电极(电极棒)。
58.在本发明中，错层旋转90
°
进行堆垛能够使堆垛电极块的缝隙不在一条直线上，从而保证电极的强度及链接。
59.在本发明中，所述自耗电极(电极棒)的直径优选为450～470mm，更优选为455～465mm，最优选为460mm；电极棒的长度优选为4.6～5.0m，更优选为4.7～4.9m，最优选为4.8m；电极棒的重量优选为2.5～3.0t，更优选为2.6～2.9t，最优选为2.7～2.8t。
60.在本发明的实施例中，制备得到的自耗电极的图片如图3所示。
61.在本发明中，所述真空等离子焊接为将堆垛完成后得到的自耗电极进行真空等离子焊接；所述真空等离子焊接的焊接速度优选为100～150mm/min，更优选为110～140mm/min，最优选为120～130mm/min；焊接电流优选为 300～500a，更优选为350～450a，最优选为400a；焊接电压优选为40～60v，更优选为45～55v，最优选为50v；焊接方式优选为≥4条纵焊缝，更优选为 4～6条，最优选为5条；焊接位置优选为纵焊缝设置在横截面的周长上等距焊接。在本发明的实施例中，纵焊缝的图片如图4所示，焊接位置的图片如图5 所示。
62.在本发明中，所述冷却出炉脱模的方法优选包括：
63.焊接后炉冷，破空出炉。
64.在本发明中，所述炉冷的时间优选为15～25min，更优选为18～22min，最优选为20min。
65.在本发明中，所述两次真空自耗熔炼优选在3t的自耗熔炼炉中进行；所述两次真空自耗熔炼过程中第一次真空自耗熔炼的坩埚直径优选为 550～570mm，更优选为555～565mm，最优选为560mm；真空度优选≤1pa；熔炼电压优选为30～40v，更优选为32～38v，最优选为34～36v；熔炼电流优选为10～15ka，更优选为11～14ka，最优选为12～13ka。
66.在本发明中，第二次真空自耗熔炼的坩埚直径优选为650～670mm，更优选为655～665mm，最优选为660mm；真空度优选≤1pa；熔炼电压优选为 25～35v，更优选为28～32v，最优选为30v；熔炼电流优选为15～20ka，更优选为16～18ka。
67.在本发明中，第二次真空自耗熔炼完成后优选还包括：
68.将得到的产品真空冷却≥6h，冷却后出炉脱模，得到纯钛铸锭。
69.在本发明中，所述真空冷却的时间优选为6～8小时，更优选为7小时。
70.在本发明中，所述钛锭的直径优选≥600mm，更优选为655～665mm，更优选为658～662mm，最优选为660mm，重量优选≥2.5t，更优选为2.6～2.9t，最优选为2.7～2.8t；所述钛锭指的是上述技术方案所述的方法制备得到的钛锭。
71.在本发明的实施例中，制备的钛锭的图片如图6所示。
72.本发明提供的新工艺能生产截面直径为φ660mm的纯钛铸锭，铸锭单重大于2.5t，提高生产效率；新工艺操作简单，通过预制钛屑方块，再使用80mn 模压机进行压制电极块，能提高屑料块的致密度，提高组焊后的电极强度；新工艺的自耗电极强度大，自耗熔炼过程的电流冲击力不能破坏电极的焊接强度。
73.实施例1
74.选择工业化生产钛材产品过程中的副产物钛屑；所述钛屑的成分为：fe： 0.11wt％，o：0.09wt％，c：0.008wt％，n：0.008wt％，h：0.005wt％；余量为ti。
75.对钛屑清洁使用清水冲洗、沥干；钛屑无滴水后进烘烤箱烘烤；烘烤的温度为150℃；烘烤的时间5小时。
76.采用2t挤压机将烘烤后的钛屑挤压得到钛屑方块；钛屑方块的尺寸为220～230*220～230*440～460mm；钛屑方块的单块重量为18～19kg。
77.压制电极块：采用3块预制钛屑方块在80mn模压机进行压制，得到一块直径为470mm半圆形电极块。
78.堆垛电极棒：采用50块上述电极块，每层2块电极块形成一个圆形，错层旋转90
°
进行堆垛，得到一支直径φ460mm、长4.8m自耗电极(电极棒)；电极棒的重量为2.75t。
79.真空等离子焊接：将堆垛完成后得到的自耗电极进行真空等离子焊接；焊接速度为120～130mm/min；焊接电流为400a；焊接电压为50v；在横截面的周长上等距焊接5条纵焊缝；炉冷20min后破空出炉。
80.3t的自耗熔炼炉中进行两次真空自耗熔炼；第一次真空自耗熔炼的坩埚直径为560mm；第二次真空自耗熔炼的坩埚直径为660mm；第一次真空自耗熔炼过程中控制真空度：0.8pa，熔炼电压：35v，熔炼电流13ka；第二次真空自耗熔炼过程中控制真空度：0.9pa，熔炼电压：32v，熔炼电流18ka。
81.真空自耗熔炼后真空冷却7h，冷却后出炉脱模，得到2.75t的纯钛铸锭。
82.对本发明实施例1制备的纯钛钛锭进行成分检测，检测结果如下：
83.元素feocnh标准gb/t3620≤0.2wt％≤0.18％≤0.08％≤0.03％≤0.015％铸锭头部0.12wt％0.11wt％0.02wt％0.015wt％0.008wt％铸锭尾部0.13wt％0.12wt％0.015wt％0.012wt％0.007wt％
84.注：铸锭头部指的是距铸锭顶端300mm处，铸锭尾部指距铸锭尾端 300mm处，其余成分元素为ti。
85.本发明提供了一种残钛屑料制备钛锭的方法，用于纯钛屑料制备钛锭的生产。本发明通过对屑料的清洗及选料、压制为φ460mm的电极块、堆垛组合并用真空等离子焊接为熔炼电极、采用两次var熔炼的过程控制，最终制备得到符合要求的纯钛钛锭。
86.本发明通过钛屑的清洁、优化组焊模式，制备完成的自耗电极经两次真空自耗熔炼为φ≥600mm的铸锭，本发明提供的创新后的工艺能保证铸锭的熔炼质量及单支重量，有效提高生产效率，采用本发明的新工艺后可实现制备单重＞2.5t的钛屑锭。
87.本发明提供的新工艺能生产截面直径为φ660mm的纯钛铸锭，铸锭单重大于2.5t，提高生产效率；新工艺操作简单，通过预制钛屑方块，再使用80mn 模压机进行压制电极块，能提高屑料块的致密度，提高组焊后的电极强度；新工艺的自耗电极强度大，自耗熔炼过程的电流冲击力不能破坏电极的焊接强度。
88.以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。