工业冷床炉

一、简介

20世纪中期以来，真空自耗电弧炉（Vacuum arc Remelting ）VAR一直是熔炼钛合金的主要方法。航空用的一般钛合金构件一般需要熔炼两次，发动机转子等关键部件需要三次熔炼。钛合金最严重的冶金缺陷是低密度的夹杂物和高密度的夹杂物，而他们的熔点远高于钛合金融化时的熔体温度，即使使用三次VAR熔炼也很难完全消除杂质。Rudinger的研究结果表明，尺寸为0.6mm的WC颗粒经过三次VAR也无法充分溶解。

多起灾难性航空事故的发生，都与钛的冶金缺陷有直接的关系。折旧促使航空发动机制造商和钛制造商寻求其他的方法来解决这一问题。其中重要的途径就是引入了称之为迄今最新进的钛合金冶炼技术-冷床炉熔炼（CHM，Cold Hearth melting）技术。

根据热源不同，可以分为等离子（plasma arc,PA）和电子束(Electron beam,EB)冷床炉.电子束冷床炉起源于1963年，用电子束冷床炉，加真空自耗电弧炉（EBCHM+VAR）生产转动部件始于1988年。随后，用等离子冷床炉，加真空自耗熔炼（PACHM+VAR）也取得了较好的提纯效果。

二、原理、工艺流程与除杂

三、国内工业化冷床炉的发展

目前我国的冷床炉冶炼设备并不多，西北有色研究院从德国购置了功率为500Kw的电子束冷床炉；

北京航空材料研究院引进了美国Retech公司制造的600KwPAM525等离子冷床炉。两台都是小型熔炼设备，用以科研和试验用。

对于工业化的大型冷床炉只有宝钛和宝钢特钢拥有相关的设备。宝钛的电子书冷床熔炼炉功率为2400Kw，可熔炼圆锭和扁锭。

宝钢特钢的等离子冷床炉是国内第一台工业用PA炉，功率3300Kw，具有4支等离子枪，年产能力1500吨。该炉采用块状料进料，块料经过压制好后，无需焊接，就可直接放入料室，料室共两个，可以轮流向熔炼室供料，达到连续冶炼的目的。

块料被等离子枪融化后，经融化冷床，初级精炼冷床、次级精炼冷床，流入坩埚，最后凝固成圆锭或扁锭。圆锭直径可达660mm，最大重量为7吨，扁锭截面尺寸为330*750mm，最大重量为5吨。

为节约冶炼用原料成本，回收使用等离子-氦气，该设备还配套一套氦气回收系统，回收率设计为95%。

宝钢特钢的电子束冷床炉是国内第二台工业用EB炉，功率达到3200KW，有4支电子枪，年产能力3000吨。进料系统除了块料进料系统外，还有散料进料系统。钛及钛合金的块料回收料，处理后（<120mm）可作为原料进行熔炼。两个散料进料室同样可以转换装料，进料。具有熔化冷床和精炼冷床，可熔炼圆锭和扁锭。圆锭直径可达860mm，最大重量为12吨。扁锭界面尺寸为400*1200mm，最大重量为10吨。