1KG钛及钛合金真空自耗熔炼工艺规程
ta1钛合金制备工艺
ta1钛合金制备工艺
TA1钛合金是一种常见的工业纯钛合金，也被称为Ti-6Al-4V合金。
下面是一种常见的TA1钛合金制备工艺：
1. 原料准备：准备纯度高的钛和适量的铝、钒等合金元素作为原料。
2. 熔炼：将原料加入真空电弧炉或惰性气体保护下的电弧炉中进行熔炼。
在高温下，钛和合金元素会熔化并混合均匀。
3. 铸造：将熔融的钛合金倒入预先准备好的砂型、陶瓷模具或金属模具中，进行铸造成型。
可以通过砂型铸造、连续铸造、等静压铸造等不同方法进行。
4. 精整：待铸造完成后，对铸件进行去除表面氧化物、毛刺和不良结构的处理。
这可以通过化学清洗、机械研磨、酸洗等方式进行。
5. 热处理：对铸件进行热处理，以消除内部应力和改善材料的力学性能。
常见的热处理方式包括固溶处理和时效处理。
6. 机械加工：对热处理后的铸件进行机械加工，如铣削、车削、钻孔等，以获得所需的形状和尺寸。
7. 表面处理：对加工后的零部件进行表面处理，如抛光、喷砂、阳极氧化等，以改善外观和耐腐蚀性能。
钛的工艺流程
钛的工艺流程钛是一种具有高强度、低密度且耐腐蚀性能出色的金属材料，广泛应用于航空、航天、化工、医疗器械等领域。
下面将为大家介绍一下钛的工艺流程。
一、原料准备：钛的原料主要有钛铁矿石和钛化钯。
首先需要将矿石进行破碎、粉碎和筛分，得到粒径均匀的矿石粉末。
然后将矿石粉末与钛化钯按一定比例混合，形成钛合金原料。
二、热处理：将钛合金原料放入高温炉中，进行熔炼和热处理。
这一步主要是使钛合金原料充分熔化，消除杂质，提高材料的纯度和均匀度。
在熔炼过程中，需要控制炉内的温度和氧气含量，确保钛合金的化学成分符合要求。
三、锻造：将经过热处理的钛合金块放入锻造机中，进行锻造加工。
锻造是通过对钛合金块进行加热和压制，使其发生塑性变形，改变其形状和内部结构。
锻造过程中需要控制温度、压力和变形速率，以确保得到高质量的钛合金坯料。
四、加工：经过锻造后的钛合金坯料需要进行进一步的加工，包括切割、铣削、钻孔等工艺。
这些加工过程主要是将钛合金坯料加工成所需的形状和尺寸，以便后续的使用。
五、表面处理：为了提高钛的表面质量和耐腐蚀性能，常常需要进行表面处理。
常见的表面处理方法有阳极氧化、电镀和喷涂等。
阳极氧化是将钛制品浸入硫酸等电解液中，通过电解反应形成一层氧化膜，提高钛制品的耐腐蚀性能和表面光泽。
六、检验和质量控制：在钛的加工过程中，需要进行一系列的检验和质量控制，以保证产品的质量符合要求。
常见的检验项目包括化学成分分析、力学性能测试、金相组织分析等。
只有通过了这些检验，才能够保证钛制品的质量和使用性能。
七、产品包装和出厂：经过检验合格的钛制品进行清洁、防锈处理后，进行产品包装，以便运输和存储。
常见的包装方法有木箱、纸箱、铁桶等。
然后，钛制品出厂，可以交付给客户使用。
综上所述，钛的工艺流程主要包括原料准备、热处理、锻造、加工、表面处理、检验和质量控制、产品包装和出厂等环节。
每个环节都需要严格控制工艺参数和质量标准，以确保最终产品的质量符合要求。
钛及钛合金真空熔炼技术研究进展
由 于 电 弧 熔 炼 是 一 种 批 次 生 产 工 艺，若 能 增 大 铸 锭 尺 寸，将会极大提高生产效率，产生一定经济效益。再者，随 着近年来航空工业对于大型锻件需求的不断增强，高品质大 铸锭的生产迫在眉睫。
图 1 真空自耗电弧熔炼装置示意图 １－ 水冷坩埚壁，２－ 自耗电极，３－ 辅助电极
４－ 熔池，５－ 铸锭
2019年 4月下 世界有色金属 1
在真空电弧熔炼过程中，自耗电极首先被局部熔化，整 个铸锭可以认为是由若干个圆形横截面依次凝结构成。此 外，根据熔炼过程中电弧的分布特征，可以认为此时将同时 存在轴向与径向温度场。
钛及钛合金真空熔炼技术研究进展
杨 欢，杨晓康，杜 晨，原张晓，魏芬绒，罗斌莉，王 海
（西安赛特思迈钛业有限公司，陕西 西安 ７１００００）
摘 要 ：随着工业上对高品质钛合金材料的不断需求，钛合金熔炼技术的研究日益引起重视。本文介绍了生产上广泛
应用的真空自耗电弧熔炼及电子束冷床炉熔炼技术，预测了它们的发展方向，为合理化熔炼工艺的制定提供了依据。
钛合金由于高的比强度，良好的耐热性与耐蚀性，而在 航空航天、兵器、汽车工业等领域得到广泛应用，近年来， 世界各国都在积极研究开发各种高效低耗能的钛合金制备 工艺，作为钛合金型材加工的起始环节，熔炼工艺的合理与 否对材料的综合力学性能起重要作用，其研究意义是重大 的。
钛 及 钛 合 金 是 一 种 高 化 学 活 性 金 属，它 极 易 与 空 气 中 的氧与氮等元素结合生成化合物而使材料变脆，因此，对于 钛 合 金 的 熔 炼 一 般 是 在 真 空 或 惰 性 气 氛 中 进 行。目 前，钛 及钛合金熔炼工艺工艺主要分为两类 ：真空自耗和真空非 自 耗 熔 炼。其 中，真 空 自 耗 熔 炼 主 要 由 真 空 自 耗 电 弧 熔 炼 （VAR）、电渣熔炼和真空凝壳炉熔炼构成，而真空非自耗 熔炼主要包括真空非自耗电弧熔炼，冷坩埚感应熔炼和冷床 炉熔炼。
含钛铸钢的熔炼方法
含钛铸钢的熔炼方法含钛铸钢是通过将铁合金与钛合金进行熔炼制得的。
钛是一种强力、轻质的金属，具有良好的耐蚀性和热稳定性，广泛应用于航空航天、化工和制造业等领域。
钛铸钢的研制可以提高钢材的强度、耐蚀性和耐热性。
一种常见的熔炼方法是真空感应熔炼法。
该方法适用于高品质、高纯度的工业钢材的生产。
下面是一个简单的熔炼流程：1.准备原料：准备所需的原材料，包括钛合金和铁合金。
钛合金通常是钛、铝、锌等金属的混合物，而铁合金可以是铁、碳等金属的合金。
2.清洗原料：将原料进行清洗，以去除表面的杂质和污染物。
可以使用酸洗或电解方法进行清洗。
3.加热熔炼炉：将熔炼炉加热至所需温度。
真空感应熔炼法通常在高真空环境下进行，以防止杂质的氧化。
4.加入原料：将经过清洗的钛合金和铁合金逐步加入熔炼炉中。
可以根据需要调整原料的比例，以获得所需的钛铸钢合金。
5.熔炼过程控制：在熔炼过程中，可以通过调整熔炼炉的温度和熔体搅拌等参数来控制钛铸钢的特性。
确保熔体温度在适宜的范围内，以保证合金中的钛均匀分布。
6.除杂和精炼：熔炼过程中，可以加入一些除杂剂和精炼剂，以进一步净化合金中的杂质。
这可以通过在熔体中加入氧化剂来实现，氧化剂将与杂质反应形成氧化物，然后通过渣滓从熔体中除去。
7.浇铸成型：当熔化的合金达到所需的组成和纯度时，可以通过倒铸或浇铸等方法将熔体倒入铸型中。
在浇铸过程中需要确保铸型的温度和造型时间等参数的准确控制。
8.冷却处理：将铸件从铸型中取出后，进行适当的冷却处理。
这可以通过将工件放入冷却坑或进行其他热处理操作来实现，以改善钢材的性能。
9.退火：通过对铸件进行退火处理，可以改善钢材的内部结构和性能。
退火的温度和时间参数需要根据具体的合金和需求进行确定。
10.检验和加工：对铸件进行检验，包括外观检查、化学成分分析、金相检查等，以确保质量符合要求。
然后，可以对铸件进行必要的加工和处理，使其符合最终的要求。
以上是一种常见的含钛铸钢的熔炼方法。
真空自耗电弧熔炼钛(合金)锭原理---乘钒钛文化之风 创钒钛产业之都
真空自耗电弧熔炼钛（合金）锭原理---乘钒钛文化之风创钒钛产业之都原创邹建新孙青竹教授等真空自耗电弧熔炼（VAR）是在真空高温下进行的，每次熔炼都相当于进行一次真空蒸馏和一次区域熔炼，对钛起到一定的精制提纯作用。
自耗炉结构如图4.9.3所示。
图4.9.3 真空自耗电弧炉结构示意图1-坩埚；2-熔池；3-铸锭；4-稳弧线圈；5-水套；6-阳极电缆；7-法兰；8-入空；9-炉体；10-观测装置；11-阴极电缆；12-复式差动齿轮；13-电极升降机构；14-动密封盒；15-电极杆；16-电极夹头；17-自耗电极；18-排气口；19-电弧VAR 炉由真空系统、电极驱动机械系统、铜坩埚及冷却循环系统、直流电源、自动和手动控制系统、稳弧搅拌系统、检测和自动记录系统等部分组成。
VAR 炉现已处于较为完善的阶段，在结构上具有同轴性、再现性和灵活性特征，正在向更大容量和远距离精确操作发展。
VAR炉采用先进的计算机自动电控和数据收集系统，能够对给定的合金和铸锭规格建立良好的熔炼模式，并分析熔炼过程中出现的问题，获得良好的铸锭表面质量和内在冶金质量，提高金属成品率。
真空自耗电弧熔炼是在低压或惰性气氛中，钛电极棒在直流电弧的高温作用下迅速熔化，并在水冷铜柑用内再凝固的过程。
当液态金属钛以熔滴的形式通过高温的电弧区向铜柑涡中过渡，以及在铜坩埚中保持液态和随后的凝固过程中，不仅实现了致密化，而且还起到提纯金属的作用，使金属具有更好的性能。
因此，过程的实质是借助于直流电弧的热能把已知化学成分的钛自耗电极在低压或惰性气氛中进行重新熔炼。
熔炼本身是一个定向连续过程。
在高温加热形成的熔池区内，液态钛合金成分和杂质不断地扩散，随后凝固成钛锭。
熔炼过程如图4.9.4所示。
1．打弧真空自耗电弧熔炼的热能来自电弧。
熔炼过程的电弧行为直接影响到熔炼产品的质量。
电弧的产生是一个弧光放电过程。
辉光放电和弧光放电都是气体自激导电的形式。
辉光放电特点是电压高、电流小，仅有少量电子和正离子参与导电过程，发出较弱的光。
钛合金冶炼工艺与设备
钛合金冶炼工艺与设备钛合金冶炼工艺与设备，这听起来是不是有点高大上？钛合金就像一位超级英雄，光芒四射，但背后的故事却常常被忽略。
钛合金是我们日常生活中没少碰到的，比如说飞机、汽车，甚至是一些运动器材，它们都需要用到这个神奇的金属。
嘿，别小看钛合金，它可是以其轻巧、强韧和耐腐蚀的特点而著称，真是太厉害了！咱们先聊聊钛的冶炼工艺。
说实话，冶炼钛可不简单，真得有点“上天入地”的感觉。
一般来说，冶炼钛的过程可以分为几个大步骤。
得从矿石开始，这个过程就像是寻找宝藏，得费点心思。
钛的矿石主要是钛铁矿或者是钛铝矿，这些矿石得经过一系列的处理，才能提取出钛的成分。
像这种初步处理，真是个力气活，工人们得像个磨刀小子，得心应手才能搞定。
咱们进入冶炼的阶段。
这里就需要一些高大上的设备了，比如电弧炉。
这玩意儿可是冶炼钛的明星之一，能把钛矿石加热到几千度，简直是个“火焰喷射器”。
不过，别看它威猛，操作起来可得小心翼翼。
因为一旦温度控制不当，钛可能会和氧气结合，变得脆弱不堪，简直是白忙活。
所以，操作者得像个老练的厨师，火候掌握得恰到好处。
说到设备，不得不提一些先进的熔炼技术。
比如说，真空熔炼，听起来就很酷吧。
这个技术是把熔融的钛放在真空环境中，这样就能避免与空气中的杂质发生反应，保证钛的纯度。
想想看，钛就像是个娇贵的公主，得在最安全的环境中才能保持它的美丽。
这种熔炼方式虽然技术含量高，但效果绝对一流，产出的钛合金就像“人间精品”。
冶炼完了，咱们还得处理一下成品。
钛合金的锻造也是一门学问，得把它锻造成各种形状。
有些钛合金还得经过热处理，让它们更坚固，就像给钢铁打了一针强心剂。
想象一下，经过这样一番折腾，钛合金就像是一位从磨难中走出来的英雄，闪闪发光，稳稳当当。
说到这里，可能有人会问，钛合金到底有什么用途呢？可多了！咱们的航空航天，汽车制造，甚至医疗器械，都少不了它的身影。
比如，飞机的机身、发动机的部件，都是用钛合金来打造的，轻巧又耐用，真是一举两得。
真空自耗电弧熔炼制备钛合金技术的研究进展
2019年第48卷第3期Vol.48No .32019INDUSTRIAL HEATINGDOI:10.3969/j.issn.1002-1639.2019.03.018真空自耗电弧熔炼制备钛合金技术的研究进展刘欣欣（商洛学院城乡规划与建筑工程学院，陕西商洛726000）摘要：钛合金作为一种性能优良的合金被广泛应该用于航空航天领域，经过半个世纪的发展，钛合金的制备工艺有了明显提升，其中真空自耗熔炼技术是目前制备钛合金的主要熔炼技术。
论述了真空自耗技术的主要研究现状，较为系统地介绍了改善真空自耗电弧熔炼技术的研究方法及手段，提出了未来真空自耗电弧熔炼控制技术的发展方向。
关键词：真空自耗电弧熔炼；钛合金；研究进展中图分类号：TQ163文献标志码：A文章编号：1002⁃1639（2019）03⁃0067⁃03Research Progress in Preparation of Vacuum Consumable Electrode EAF Remelting Technology of Titanium AlloysLIU Xinxin（Shangluo University School of Urban and Rural Planning and Building Engineering ，Shangluo 726000，China ）Abstract:As an excellent alloy ，titanium alloy is widely used in aerospace field.After half a century of development ，the preparation technolo⁃gy of titanium alloy has been significantly improved.Among them ，vacuum arc remelting technology is the main melting technology to prepare titanium alloy.This paper describes the main research status of vacuum consumable electrode EAF remeiting technology.And systematically in⁃troduces the methods and means that should be used to improve the vacuum consumable electrode EAF melting technology at present ，and puts forward the development direction of vacuum consumable electrode EAF melting control technology in the future.Key words:vacuum electrode EAF remelting ；titanium alloys ；research progress————————————————————————————————————————收稿日期：2019⁃01⁃28作者简介：刘欣欣（1990—），男，硕士，助教，研究方向为建筑及结构检测与加固.真空自耗熔炼（VAR ）技术是利用直流电在真空条件中重新融化金属铸锭，从而在高温条件下可获得高质量低缺陷的钛合金材料。
钛及钛合金真空自耗电弧熔炼自耗电极“破断”原因分析
钛及钛合金真空自耗电弧熔炼自耗电极“破断”原因分析本文分析了钛及钛合金真空自耗电弧熔炼中自耗电极“破断”的各种原因：电极块疏松、自耗电极组焊不牢靠、熔炼前炉内焊接不牢靠、熔炼参数及应急操作，提出了解决方案。
通过实践总结，对原料混合均匀，采取合适的压力及保压时间，电极块致密性好，且组焊的电极间接触紧密，焊点熔池深度达3mm以上，用加强筋加固电极焊缝处，以及保证焊接时的导电面积及焊接面积达到70%以上、选取合适的熔炼参数，短弧操作，不仅可以避免发生破断事故，而且提高了规模化生产中钛及钛合金大规格铸锭的质量及生产效率。
标签：钛及钛合金真空自耗电弧熔炼破断1 概述目前，生产钛及钛合金铸锭的基本方法仍为真空自耗电弧(Vacuum Arc Remehing，V AR) 熔炼，此方法不仅能提供致密的铸锭，而且在不同程度上可以将金属材料提纯。
由于当前工业对大型锻件的需求，大规格铸锭也应运而生，国外工业发达国家熔炼钛铸锭吨位多为8～15t[1]，国内最高达12吨。
用V AR法熔炼大规格钛合金过程中，由于自耗电极强度不能承受自重及熔炼升降震动的影响[2]，从未熔化部分的某处或从辅助电极与自耗电极的焊接面断裂掉入熔池，导致电弧熄灭，自耗熔炼过程被迫中断的一种熔炼现象称之为“破断”。
首先，自耗电极破断会导致铸锭内部冶金缺陷——夹杂。
其次，可能引起边弧，导致坩埚被击穿进水，达到一定条件后发生氢气爆炸，破坏炉体，甚至摧毁厂房，发生严重的安全事故。
最后，若在生产中发生破断，一般的处理办法是将自耗电极重熔，且重熔前需经过车床扒皮，除掉自耗电极表层氧化物，再进行炉内焊接、熔炼等工序，这样势必会延误生产，降低生产效率。
本文主要对钛及钛合金真空自耗电弧熔炼中自耗电极破断的原因进行了分析，并提出了相应的解决办法，提高了规模化生产中钛及钛合金大规格铸锭的质量及生产效率。
2 V AR法熔炼自耗电极“破断”原因分析及解决办法2.1 电极块疏松熔炼钛及钛合金的原材料——海绵钛粒度一般为0.83～12.7mm及0.83～25.4mm，用油压机压制的电极块密度一般大于3.3g/cm3。
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1KG钛及钛合金真空自耗炉熔炼工艺规程
本规程适用于技术（研发）中心钛及钛合金电极的熔炼。
编制依据：《钛镍加工材项目初步设计》
GB/T2524-2010《海绵钛》
设备合同
1.主要设备性能
1.1 真空自耗电弧炉技术性能。
设备主要技术参数
项 目 参 数 备 注
熔炼金属 钛及其合金
铸锭重量（kg） 1
熔炼电极尺寸（mm） Ф30X390 海绵钛
坩埚内径尺寸（mm） Ф50X125
熔炼电源参数
熔炼最大电流（A） 1500
工作电压（V） 20～45
容量（KVA） 110
极限真空度（Pa） 1.33×10-2
工作真空度（Pa） 1×10-1～10-2
升 压 率（Pa/h） ≤3
预真空度（Pa） ≥0.133
泄漏率（Pa/min） ≤0.667
操 作 方 式 手动和自动熔炼
冷 却 水
水压（MPa） 0.2～0.4
水温（℃） ≤25
进出水温差（℃） ≤10
压 缩 空 气（MPa） 0.4～0.6
2．原料
原料来自315T制样用自耗电极成形液压机压制的￠30X390的电
极
3.钛及钛合金熔炼
3.1 钛及其合金的熔炼工艺流程
水、电、气输送正常—开机—装 炉—抽真空—熔炼—坩埚冷却—破
真空—取出铜坩锅倒出钛锭 —停止工作—关水、关电、关气。
3.2 熔炼工艺参数
3.2.1 熔炼工艺参数。
项 目 参 数 备 注
熔炼金属 钛及其合金
铸锭重量（kg） 1
熔炼电极尺寸（mm） Ф30X390
坩埚内径尺寸（mm） Ф50X125
极限真空度（Pa） 1.33×10-2
熔炼次数 一次
起弧电压（V） 28 试车后再完善
起弧电流（A） 350
稳弧电压（V） 0-40
稳弧电流（A） 0-5
冷却时间（min）
≥30
工作真空度（Pa） 1×10-1～10-2
升 压 率（Pa/h） ≤3
冷却水流量（L/min） 9-12
压 缩 空 气（MPa） 0.4～0.6
3.2.2 熔铸前检查系统并进行预抽空，炉内
预真空度不得低于
0.133Pa，泄漏率不得大于0.667Pa/min。
3.2.3 在熔炼过程中，熔炼电流需逐渐增加。
3.2.4 在结晶器周围设有稳弧线圈，以保证熔炼电弧的稳定。通
过“稳弧调节”电位器调节其电流，最大电流为5A。
3.2.5 电弧电压的大小代表电弧的长短，熔炼过程中保证弧压的
稳定非常重要。熔炼过程中弧压的大小为 0-40V。
3.2.6
补缩工艺参数实际生产中生产。
3.3 引弧料
同批号的钛料、铺满坩埚底为益。
3.4 注意事项
3.4.1 压制完的电极在熔炼前必须放入干燥箱内干燥20~40min，
干燥温度在90～105℃之间。
3.4.2 在熔炼开炉前，必须对真空自耗电弧炉的传动系统、冷却
系统、电控系统、真空系统及炉体进行检查，检查无误，方可开炉
熔炼。
3.4.3 抽空
真空泵使用必须遵照使用说明书的要求，进行启动、停泵、维护。
3.4.4每炉熔炼工作完成后，必须清洗结晶器。防止熔炼时电极
与结晶器侧壁放电。
3.4.5熔炼期间冷却水不能间断。
3.4.6 熔炼进行时，现场要有操作控制人员，观察炉内熔炼情况
和监视冷却水水温水压等。
3.4.7 在熔炼完的铸锭或扒完皮的铸锭上，必须有明显的标记。
3.4.8 试锭和试样的制备严格按GB/T2524-2010进行。
4．主要工模具
4.1 熔炼坩埚
坩埚的主要结构材质为铜。必须保证坩埚的清洁、干燥及完整
性。
4.2引弧料
同批号的钛料
4.3熔炼用主要工具规格及材质
坩埚内径尺寸（mm）Ф50X125 材质铜
5．执行标准
熔炼出的钛及钛合金铸锭化学成份按照国家标准
GB/T3620.1-2007