宝钢电子束冷床炉产出首批纯钛扁锭

我国超高纯钛生产领域打破国际垄断
佚名
【期刊名称】《中国粉体工业》
【年(卷),期】2014(000)004
【摘要】6月30日，位于浙江余姚的宁波创润新材料有限公司（以下简称：创润公司）“年产250吨电子级低氧超高纯钛项目”正式投产。

据悉，这也是国内首创电子级低氧超高纯钛第一炉。

至此，中国在超高纯钛领域打破美、日企业在市场上对中国的限制和垄断，开启超高纯钛大幅度降低生产成本新时代。

【总页数】1页(P43-43)
【正文语种】中文
【中图分类】TQ638
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钛合金的熔炼工艺-电子束冷床熔炼法（EBCHR）真空自耗电弧熔炼一直是钛合金的主要熔炼方法。

为了提高航空发动机用钛合金铸锭成分的均匀性和尽可能消除偏析等缺陷，一般采用三次真空电弧熔炼。

但研究证明，真空电弧熔炼消除钛合金中的高密度夹杂（HDI）和低密度夹杂（LDI）的能力有限。

而这两种缺陷是钛合金零部件的疲劳裂纹源，降低了零部件的使用寿命。

若用于航空发动机，可能引起重大事故。

因此美国在20世纪80年代开始研究开发一种熔炼钛合金的新工艺———冷床熔炼（Cold Hearth Melting，简称CHM）技术。

根据热源的不同，冷床熔炼可以分为电子束冷床熔炼（Electron Beam Hearth Melting，简称EBCM 或Electron Beam Cold-Hearth Remelting，简称EBCHR）和等离子束冷床熔炼（Plasma Arc Cold Hearth Melting，简称PACHM）两种熔炼方式。

冷床炉熔炼技术独特的熔炼方式，可以有效消除钛合金中的各种夹杂物，解决了长期困扰钛工业界的一大难题，因此，冷床熔炼技术可以认为是钛合金熔炼技术发展史上的一次飞跃。

冷床熔炼就是在冷坩埚（水冷坩埚）熔炼技术的基础上，再加上电子束或等离子束的高温外加热源作用的结合。

所谓冷床实际就是凝壳熔炼的坩埚，冷床熔炼就是凝壳熔炼的新发展。

1905年，德国的西门子（Siemens）公司和Haisko用电子束熔炼钽首次获得成功，但由于当时世界的真空技术发展水平还很有限，从而阻碍了电子束熔炼技术的发展。

真正将电子束熔炼技术推向商业化是在1957年，Temescal冶金公司利用电子束熔炼钛锭。

之后Temescal冶金公司大力发展电子束熔炼技术，在20世纪60年代初期，该公司利用横向电子枪熔炼炉制备了直径80mm的钽锭和钨锭以及直径127mm、重数百公斤的钛锭。

20世纪80年代，现代轴向电子枪取代了早期的横向电子枪，使得电子束熔炼炉的产能得到真正意义上的大幅提高。

国产化大型电子束冷床熔炼炉建成投产
12月10日，由云南某公司自主研发设计、制造加工的全国产化大型电子束冷床熔炼炉(以下简称EB炉)在四川省盐边钒钛产业开发区建成投产，第一块长度为6米、宽1.55米、高0.21米、重量达10吨的钛扁锭出炉，标志着该公司EB炉全国产化项目热负荷试车成功。

此次建成投产的3号EB炉是攀云钛公司投资5亿元建设的“低成本高端钛锭熔铸及延伸加工项目”的5个子项目之一，是全国第二台国产化大功率电子束冷床炉（为2016年攀云钛公司首台国产EB炉的升级版），实现了从设计、设备制造到安装、调试全流程100%国产化，拥有完全自主知识产权。

EB炉是钛及钛合金、镍、锆、铪、钨钼、钽等稀有金属熔炼铸锭最先进的设备。

由于技术封锁，2018年以前，国内EB炉电子束枪控制等关键技术还依靠进口。

2017年，为全面贯彻落实《中国制造2025》行动纲领，该公司积极参与攀枝花钒钛资源的综合利用研究，正式开始实施国产EB炉电子束枪及高压电源控制等关键技术研发。

为此，攀云钛公司汇集各类英才百余人参与研发，于2018年3月份攻克EB炉关键设备电子束枪的核心技术；2018年9月，在昆钢重装集团开始了首台全国产化EB炉制造工作。

“低成本高端钛锭熔铸及延伸加工项目”填补了我国钛、镍、锆等难熔金属材料熔炼装备制造技术领域的空白，为国家发展高端应用领域的新材料提供了装备技术支撑。

该项目的建成将大幅提升攀枝花市高端钛材产品的市场占有率，为攀枝花两城建设、钒钛产业转型升
级、为地方经济、社会高质量、可持续发展再立新功！。

EB 熔炼纯钛铸锭的质量管理提升裴腾，李渤渤，朱俊杰，蒋林凡，李强（洛阳双瑞精铸钛业公司，洛阳涧西471003）摘要：文章从熔炼原料配料优化、铸锭成分管控、设备稳定性提升等方面展开，系统性地对其质量管控的要点及措施进行梳理，简述EB 熔炼纯钛铸锭的质量改善与提升的途径和措施，目的是得到质量优良的内外部品质，为后续生产加工打下基础。

通过该质量管控思路及改善措施持续推进，EB 铸锭内控成分合格率得到5%的提升，同时表面和内部质量大幅改善，质量管理措施获得了良好的效果。

关键词：EB 熔炼；质量提升；配料优化；化学成分管控Metallurgy and materials基金项目：河南省重大科技专项（郑洛新国家自主创新示范区创新引领型产业集群专项）特种装备用钛合金研发及其加工成形技术工程化研究（181200212500）。

作者简介：裴腾（1990-），男，河南洛阳人，硕士，助理工程师，主要从事钛及钛合金的熔炼研究工作。

电子束冷床炉熔炼（EBCHM ）是在真空状态下，利用电子束轰击产生的热量进行高温难熔金属熔炼及提纯的真空熔炼设备，生产效率高，可有效去除高低密度夹杂、获得成分均匀性好的铸锭，是目前钛产业中先进的熔炼方式。

EB 熔炼生产的钛铸锭，省去了锻造成形的工序，可以直接轧制板带材，而铸锭熔炼质量的优劣，直接影响到板带材加工的难度和合格率。

因此，提高铸锭质量是产品提高使用性能、降低成本的首要因素。

铸锭质量的提升是全流程的，各个环节都需要深入分析，查找影响质量的瓶颈所在，有针对性地改善。

熔炼所需的原材料，是决定铸锭化学成分以及用途的直接因素；铸锭成分管控、熔炼工艺的设置是产品质量合格的关键；EB 炉设备的稳定、良好的设备环境条件，是铸锭生产制备的必备要素。

经过EB 炉多年的生产实践，在大量的产品数据基础上，总结积累了铸锭质量的影响因素和改善方法。

文章针对EB 熔炼纯钛质量的提升，通过人机料法环系统性地对其质量管控的要点及措施进行梳理，目的是得到质量优良的内外部品质，为后续生产加工打下基础。

电子束冷床炉熔炼技术电子束冷床炉熔炼（ＥｌｅｃｔｒｏｎＢｅａｍＣｏｌｄＨｅａｒｔｈＭｅｌｔｉｎｇ—ＥＢＣＨＭ）技术，是２０世纪七八十年代发展起来的新型熔炼方法。

ＥＢＣＨＭ技术是一种把电子束和冷炉床结合，在高真空下进行熔炼的冶金技术。

与真空自耗重熔不同，其主要特征是用一个可以进行精炼的冷炉床把原料或电极的熔化和铸锭浇铸分开。

以电子枪的强流电子束作为熔炼热源，使金属熔化，熔融的金属液在特殊设计的冷炉床（即一种比较浅的狭长水冷铜质坩埚）里流动，进行精炼、净化后流入铸模（即配置拉锭机构的水冷结晶器）顺序凝固结晶形成铸锭。

电子束冷床炉熔炼技术经过近四十年的发展，已经超出了传统的冶金操作技术的范畴，成为当代战略金属钛冶金科学技术的一个重要发展前沿，是活性金属以及高熔点金属的提纯和净化能以经济的方式进行工业化大规模生产的主要技术手段，是国民经济和国防建设中一种新兴的，具有重要战略意义的高科技材料产业。

该项技术在钛冶金领域所蕴含的独特的技术经济优势主要有：（１）能够单独调控钛合金处于熔融状态的时间，而不影响铸锭中凝固的那一部分金属液，从而创造更好的精炼条件，使富Ｎ、富Ｏ的夹杂物通过分解的方式得以去除使得合金净化，又不致造成像真空自耗重熔铸锭那样深的熔池，有效避免熔质元素偏析。

（２）能够很方便地利用重力分离的机制，使采用返回料可能夹带的ＷＣ刀具碎块和电极焊接Ｗ夹杂等高比重夹杂物下沉，落入冷炉床凝壳的糊状区而得以去除，不致流入铸锭。

（３）可以直接浇铸成如扁锭、棒条等非轴对称铸锭，比大型圆锭更适合轧制成平面产品（如厚板、薄板和条带），使产品更具竞争力。

（４）能够很有效地利用各种形式的返回料，有利于资源的保护和可持续利用。

（５）便于使用各种在线传感器，对熔化精炼过程进行实时的监测和控制，使这种复杂的高技术装置运行的稳定性与重复性有了可靠保证，并有利于工艺的优化。

电子束冷床炉熔炼设备的关键器件是电子枪，电子束具有很高的能量密度（103~106Ｗ／ｃｍ２），可以达到很高的温度，能够熔化一切金属，并且在真空条件下（＜１０－３Ｐａ）运行，能够充分地去除各种有害杂质和气体，特别适合于熔炼活性金属（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｈｆ）和难熔的高熔点金属（Ｗ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｎｂ）及合金。