一种焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法.pdf

摘要
申请专利号：	CN201510138689.9	申请日：	2015.03.27
公开号：	CN104772468A	公开日：	2015.07.15
当前法律状态：	实审	有效性：	审中
法律详情：	实质审查的生效IPC(主分类):B22F 9/16申请日:20150327\|\|\|公开
IPC分类号：	B22F9/16	主分类号：	B22F9/16
申请人：	洛阳双瑞精铸钛业有限公司
发明人：	陈志强; 穆晓辉; 朱俊杰; 李渤渤; 吴胜男
地址：	471000河南省洛阳市高新技术开发区凌波路
优先权：
专利代理机构：	洛阳市凯旋专利事务所41112	代理人：	陆君
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内容摘要

一种焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，通过在一定温度下氧化处理海绵钛颗粒来实现增氧，使得熔炼的铸锭氧含量均匀，彻底解决氧含量偏析的问题，可大幅度提升钛焊管的成品率，并降低其生产成本，提升钛焊管产业部的技术水平，该工艺生产的焊管可满足各领域的使用要求。同时，通过调整工艺参数，可实现不同的增氧量，以满足不同场合钛焊管的需求，另外通过氧化处理的海绵钛，在VAR法熔铸过程中，无需二次锭熔炼，一次锭即可满足要求，不存在氧含量偏析问题等。

权利要求书

1.  一种焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，其特征是：具体包括如下步骤：
一、备料：
首先选用粒度为0.83～25.4mm的海绵钛，控制桶装海绵钛硬块、边皮钛、冒口钛含量；
二、准备设备：
接上步，根据预期增氧量，设定网带式电阻炉的氧化温度和保温时间，同时设定网袋传动频率及自动铺料装置的铺料高度；
三、下料氧化：
接上步，待网带式电阻炉的炉温升至设定温度后，打开网带式电阻炉上的对流风机、振动加料器和自动铺料装置，开始下料氧化，通过加热促使空气中氧和海绵钛反应以实现增氧的效果；
四、充氩保护：
接上步，充氩保护，以防海绵钛在网带式电阻炉氧化过程中燃烧，一旦发生燃烧，关闭炉门，并进行充氩灭火，减低设备损耗风险；
五、装桶：
接上步，氧化结束后，海绵钛随传送带冷却至0～200℃装桶；
六、检验：
接上步，氧化处理过的海绵钛组批采用EB炉进行熔炼铸锭及后续轧制，确认海绵钛加热氧化增氧效果。

2.  根据权利要求1所述的焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，其特征是：所述第二步中氧化温度范围为450～650℃。

3.  根据权利要求1所述的焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，其特征是：所述第二步中保温时间为25～60min。

4.  根据权利要求1所述的焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，其特征是：所述第二步中网袋传动频率为10～40HZ。

5.  根据权利要求1所述的焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，其特征是：所述第二步中铺料高度为20～60mm。

6.  根据权利要求1所述的焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，其特征是：所述第三步中的对流风机可以保证炉膛内温度的均匀性，同时可以适当的增加炉膛内的空气保有量，以达到强化增氧的效果。

说明书

一种焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法
【技术领域】
本发明涉及一种增氧方法，具体涉及一种焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法。
【背景技术】
已知的，钛焊管具有比重轻、耐腐蚀、耐高温、耐低温、无磁无毒等特点，且具有优良的机械加工性能和换热性能，同时还有一定的记忆性和超导性，被广泛用于航海、航天、电力、冶金、矿山、石化、氯碱、海水淡化等行业。
钛焊管需要一定的强度和硬度，目前主要通过增加氧含量同时控制其它杂质元素含量来保证钛焊管的力学性能。现有的工艺主要是通过添加TiO₂实现增氧，若采用EB炉熔炼，则由于混料的不均匀性或真空状态下TiO₂的损失等易导致熔炼的板坯氧含量不均匀；若是采用VAR熔炼，则添加TiO₂粉混料后在挤压电极的过程中每个电极的钛粉损耗量不一，且TiO₂粉熔点较钛高出约200℃，容易产生偏析（氧含量偏析是制约国内钛焊管发展的关键因素之一），即使二次锭熔炼也难以保证其均匀性等。
【发明内容】
为了克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，经本发明氧化处理后的海绵钛，所熔炼的板坯氧含量均匀，冷轧过程中板带厚度波动小，各项力学性能均满足要求，可满足各领域的使用要求。
为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：
一种焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，具体包括如下步骤：
一、备料：
首先选用粒度为0.83～25.4mm的海绵钛，控制桶装海绵钛硬块、边皮钛、冒口钛含量；
二、准备设备：
接上步，根据预期增氧量，设定网带式电阻炉的氧化温度和保温时间，同时设定网袋传动频率及自动铺料装置的铺料高度；
三、下料氧化：
接上步，待网带式电阻炉的炉温升至设定温度后，打开网带式电阻炉上的对流风机、振动加料器和自动铺料装置，开始下料氧化，通过加热促使空气中氧和海绵钛反应以实现增氧的效果；
四、充氩保护：
接上步，充氩保护，以防海绵钛在网带式电阻炉氧化过程中燃烧，一旦发生燃烧，关闭炉门，并进行充氩灭火，减低设备损耗风险；
五、装桶：
接上步，氧化结束后，海绵钛随传送带冷却至0～200℃装桶；
六、检验：
接上步，氧化处理过的海绵钛组批采用EB炉进行熔炼铸锭及后续轧制，确认海绵钛加热氧化增氧效果。
所述的焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，所述第二步中氧化温度范围为450～650℃。
所述的焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，所述第二步中保温时间为25～60min。
所述的焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，所述第二步中网袋传动频率为10～40HZ。
所述的焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，所述第二步中铺料高度为20～60mm。
所述的焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，所述第三步中的对流风机可以保证炉膛内温度的均匀性，同时可以适当的增加炉膛内的空气保有量，以达到强化增氧的效果。
采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明所述的一种焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，通过在一定温度下氧化处理海绵钛颗粒来实现增氧，使得熔炼的铸锭氧含量均匀，彻底解决氧含量偏析的问题，可大幅度提升钛焊管的成品率，并降低其生产成本，提升钛焊管产业部的技术水平，该工艺生产的焊管可满足各领域的使用要求。同时，通过调整工艺参数，可实现不同的增氧量，以满足不同场合钛焊管的需求，另外通过氧化处理的海绵钛，在VAR法熔铸过程中，无需二次锭熔炼，一次锭即可满足要求，不存在氧含量偏析问题等。
【具体实施方式】
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；
本发明所述的一种焊管TA2级用海绵钛加热氧化增氧方法，具体包括如下步骤：
一、备料：
首先选用粒度为0.83～25.4mm的海绵钛，控制桶装海绵钛硬块、边皮钛、冒口钛含量；
二、准备设备：
接上步，根据预期增氧量，设定网带式电阻炉的氧化温度和保温时间，同时设定网袋传动频率及自动铺料装置的铺料高度，其中氧化温度范围为450～650℃，保温时间为25～60min，网袋传动频率为10～40HZ，自动铺料装置铺料高度为20～60mm；
三、下料氧化：
接上步，待网带式电阻炉的炉温升至设定温度后，打开网带式电阻炉上的对流风机、振动加料器和自动铺料装置，开始下料氧化，通过加热促使空气中氧和海绵钛反应以实现增氧的效果，其中对流风机可以保证炉膛内温度的均匀性，同时可以适当的增加炉膛内的空气保有量，以达到强化增氧的效果；
四、充氩保护：
接上步，充氩保护，以防海绵钛在网带式电阻炉氧化过程中燃烧，一旦发生燃烧，关闭炉门，并进行充氩灭火，减低设备损耗风险；
五、装桶：
接上步，氧化结束后，海绵钛随传送带冷却至0～200℃装桶；
六、检验：
接上步，氧化处理过的海绵钛组批采用EB炉进行熔炼铸锭及后续轧制，确认海绵钛加热氧化增氧效果。
本发明的具体实施例如下：
实施例1：OA级海绵钛加热氧化增氧方法：
第一步：原料准备：2吨OA级海绵钛，化学成分和硬度如下表所示；

海绵钛批号 等级 Fe Cl C O N H Mg 硬度粒度 1401-59 OA 0.02 0.023 0.01 0.036 0.003 ＜0.003 0.004 91 0.83-25.4

第二步：准备设备：将炉温设定为550℃、网袋传动频率调至14HZ，保温时间38min,自动铺料装置的铺料高度设定为35mm；
第三步：下料氧化：待炉温升至550℃，打开对流风机、自动铺料装置、振动加料器，开始氧化上述物料；
第四步：网袋末端，氧化海绵钛温度降至200℃，装桶保存；
第五步：所加热氧化增氧的2吨海绵钛，采用EB炉进行熔炼铸锭，EB炉熔炼室真空0.03～0.06×10^-2Pa，随后对板坯每100mm进行取样测试，其板坯化学成分如下：
试样编号 Fe C O N S1-400 0.02 0.01 0.088 0.012 S1-500 0.02 0.01 0.097 0.011 S1-700 0.02 0.01 0.08 0.0078 S1-800 0.02 0.01 0.097 0.0091 S1-900 0.02 0.01 0.093 0.0088 S1-1000 0.02 0.01 0.086 0.0082 S1-1100 0.02 0.01 0.081 0.0069 S1-1130 0.019 0.01 0.093 0.0092 S1-1200 0.02 0.01 0.099 0.0082 S1-1300 0.02 0.01 0.081 0.0066

第六步：效果分析，OA级海绵钛颗粒经过网带炉加热氧化增氧处理后，熔炼板坯的O含量在0.081%～0.099%范围内波动，N含量在0.0066%～0.012%范围内波动，O、N含量均匀，满足TA2焊管要求。
实施例2：0级海绵钛加热氧化增氧方法：
第一步：原料准备：6.75吨O级海绵钛，化学成分和硬度如下表所示：
海绵钛批号 等级 Fe Cl C O N H Mg 硬度粒度 1403-477 O 0.02 0.026 0.01 0.039 0.006 ＜0.003 0.004 95 0.83-25.4

第二步：准备设备：将炉温设定为550℃、网袋传动频率调至18HZ（保温时间29.5min）,自动铺料装置高度设定35mm；
第三步：待炉温升至550℃，打开对流风机、自动铺料装置、振动加料器，开始氧化上述物料；
第四步：网袋末端，氧化海绵钛温度降至200℃，装桶保存；
第五步：所加热氧化增氧的6.75吨海绵钛，采用EB炉进行熔炼铸锭，EB炉熔炼室真空0.03～0.06×10^-2Pa，随后对板坯每1000mm进行取样测试，其板坯化学成分如下：
试样编号 Fe C O N S2-329 0.02 0.01 0.087 0.01 S2-1304 0.021 0.01 0.087 0.0096 S2-2300 0.02 0.01 0.083 0.0098 S2-3330 0.02 0.01 0.077 0.0093 S2-4308 0.02 0.01 0.085 0.0099 S2-5301 0.02 0.011 0.075 0.0098

第六步：效果分析，0级海绵钛颗粒经过网带炉加热氧化增氧处理后，熔炼板坯的O含量在0.075%～0.087%范围内波动，N含量在0.0093%～0.01%范围波动，O、N含量均匀，满足TA2焊管要求。
第七步：轧制验证，冷轧成品厚度波动1.05±0.02mm，其力学性能如下表所示，满足焊管TA2用带要求。

实施例3：超0A级海绵钛加热氧化增氧工艺
第一步：原料准备，6.75吨超0A级海绵钛，化学成分和硬度如下表所示：
海绵钛批号 等级 Fe Cl C O N H Mg 硬度粒度 1404-624 OA 0.03 0.055 0.01 0.036 0.004 ＜0.003 0.003 90 0.83-25.4mm 1404-617 OA 0.01 0.024 0.01 0.035 0.01 ＜0.003 0.004 93 0.83-25.4mm

第二步：设备准备，将炉温设定为575℃、网袋传动频率调至16HZ（保温时间33min）,自动铺料装置高度设定30mm。
第三步：待炉温升至575℃，打开对流风机、自动铺料装置、振动加料器，开始氧化上述物料。
第四步：网袋末端，氧化海绵钛温度降至200℃，装桶保存。
第五步：所加热氧化增氧的6.75吨海绵钛，采用EB炉进行熔炼铸锭，EB炉熔炼室真空0.03～0.06×10^-2Pa，随后对板坯每1000mm进行取样测试，其板坯化学成分如下：

第六步：效果分析，超OA级海绵钛经过网带炉加热氧化增氧处理后，熔炼板坯的O含量在0.094%～0.105%范围内波动，N含量在0.011%～0.015%范围内波动，O、N含量均匀，满足TA2焊管使用要求。
第七步：轧制验证，冷轧成品厚度波动0.50±0.02mm，其力学性能如下表所示，满足焊管TA2用带要求。

本发明采用网带式电阻炉，通过加热氧化处理海绵钛颗粒来实现海绵钛增氧，本发明通过控制加热温度、保温时间、铺料厚度、原料粒度及炉膛通风量等措施，可以实现定量增氧，且通过该工艺氧化处理后的海绵钛进行熔炼的焊管TA2铸锭氧含量均匀，冷轧焊管TA2用带厚度波动满足要求，可大幅度提高TA2焊管的质量并降低其生产成本。同时本发明与现有工艺相比，该工艺不需添加TiO₂，可以彻底解决钛焊管氧含量偏析问题。
本发明氧化处理后的海绵钛所熔炼的板坯氧含量均匀，可以彻底解决焊管TA2铸锭氧含量偏析的问题，大幅度提升钛焊管的成品率并降低其生产成本，且通过工艺参数的调整可以实现不同的增氧量，满足不同的市场需求。经本发明处理后的海绵钛，采用EB炉或电弧炉熔炼，一次熔炼即可保证氧含量的均匀性，无需二次熔炼，具有生产周期短、成本低等优点等。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。