大功率电子束冷床(EB)炉国产化及钛合金熔炼技术研发

3200EBCHF电子束冷床炉
BMO3000电子束冷床炉
1、基础条件-云钛2台大型EB炉目前在国内生产运行良好
☆2013 年云钛利用美国 RETECH 公司大型 EB 炉已生产
大规格纯钛扁锭 4100 吨、俄罗斯 KV-TITAN 公司大型 EB炉已生产大规格纯钛扁锭 1300吨，积累了丰富的 熔炼和操作经验。
2、技术支撑-云南昆钢重型装备公司
☆云南昆钢重型装备公司与德国海瑞克合作，掌握了盾构式隧道掘进 机钢结构件的制作以及整机集成制造技术，具有大型装备设计、制造 能力和经验。 ☆参与了云钛大型 EB炉的分交设备制造、供辅设备建设、调试与运行 过程中的零部件国产化再创新。
2、技术支撑-云南昆钢电子信息公司
钛及钛合金铸锭是一切后续钛材加工的重要基础
化学成分无偏析和组织均匀，高、低 密度夹杂少的大规格优质钛及钛合金 锭，是后续加工制作成优质的、批次 性能稳定的各种钛及其合金材的重要 基础。
VAR法仍然是中国熔炼钛及钛合金铸锭的主要方法
VAR法熔炼大规格钛锭过程及存在问题
☆VAR 熔炼消除钛锭中的高密度夹杂物（ HDI ）和低密度夹 杂物（ LDI ）的能力有限，往往成为钛构件过早断裂的诱因， 降低了零部件的使用寿命，影响了钛材产品的应用。
（4）昆明理工大学主要负责大规格钛及钛合金铸锭的电子束冷床熔炼
及冶金质量控制研究； （5）国外合作方为联动热调试技术指导，负责电子束冷床炉 EB枪及高压
电源的供给和调试。
4、国产化项目目标
1、电子束总功率大于3000kw； 2、云钛通过昆钢重装集团和昆钢电子信息公司合作研 究，消化、吸收和掌握大型电子束冷床炉的制造及熔炼 关键技术； 3、实现电子束冷床炉熔炼室、侧面进料室、拉锭室、 结晶器、真空系统、电气控制系统、冷却及辅助系统等 关键部件，掌握大功率电子束冷床炉制造关键技术并实 现其在中国的自主设计、制造，自主设计制造的大功率 EB炉的90%以上零部件实现国产化；完成机械、电气、 液压、供辅等全套安装、制造、调试用图纸及技术文件， 具备后续多台套同类炉子的制造条件；
4、国产化项目目标
项目各合作方内容
（1）云南钛业股份有限公司为项目总负责单位，主要负责大型电子冷
床炉的集成制造技术研究； （2）云南昆钢重型装备制造有限公司主要负责电子束冷床炉熔炼室、
拉锭室、结晶器、真空、冷却及液压系统等关键部件的研发与制造；
（3）云南昆钢集团电子信息工程有限公司主要负责电子束冷床炉电气 控制系统的开发；
钛带卷酸洗线 Picking Line
钛带卷脱脂机组 Degreasing Line
钛带卷修磨白化机组 Grinding & Picking Line
钛带卷拉矫机组 Straightening Line
钛带卷纵剪机组 Slitting & Cut to Length Line
氩气保护钛带卷退火炉 Argon Protection Annealing Furnace
1、实现国产化EB炉二次或多次锭的重熔； 包括：VAR+EB,EB+VAR,EB+EB; 扁锭+扁锭，圆锭+扁锭，扁锭+圆锭。 2、实现多种钛合金的熔炼； 3、实现多种难熔金属的熔炼； 4、可以实现废残钛的回收熔炼、综合利用； 5、实现棒材、线材轧制坯料的多流方坯或园坯熔炼 ; 6、自动控制实现二级计算机控制。
电子束冷床熔炼钛锭的凝固原理
☆结晶器中存在热量传输、熔质传输、动量传输耦合的凝固过程。
钛 锭 ( 长 5000mm, 宽 1050mm 厚 210mm) 外 表 面 温 度 分 布 图 ： 拉 锭 速 度 为 V=0.0002m/s, 浇注温度为1700℃，结晶器水冷温度为15℃。
3、国产化创新
4、国产化项目目标
4、2016年7月1日完成第一台大功率电子束冷床炉热负 荷试车、出锭并不断改进达到产能、质量技术指标； 5、国产化研发的大功率电子束冷床炉装备技术指标达 到现有炉子技术先进水平，熔炼速率（纯钛 )≥750kg/h， 产能≥1600吨/年，最大锭重≥10吨,极限扁坯断面 200x1400x8200mm； 6 、通过熔炼技术研究合获得格的钛及钛合金铸锭，生 产的钛及钛合金铸锭产品化学成分、质量、牌号满足 GBT-3620标准要求；海绵钛到加工坯（纯钛扒皮后）收 得率≥90%； 7 、实现海绵钛、合金等原料熔炼出钛及钛合金铸锭、 实现残钛、废料的回收熔炼成钛锭。
1、基础条件-云钛已不断消化再创新2台EB炉装备及熔炼技术
☆云钛对引进 2台EB进行了������断消化再创新，在原外
方设计基础上不断改
进现有EB炉，目前己申报受理专利30余件，发明 专利13件；获得授权实用新型专利9件。
2、技术支撑-国际合作（俄罗斯、乌克兰） ☆独联体钛协会； ☆俄罗斯电机械股份公司； ☆乌克兰红浪股份有限公司； ——将保障高功率电子束枪和高压电源及电气控制； ——将保障全系统的功能和热负荷调试； ——参与后续国产化EB炉的多品种合金开发。
1、基础条件-云钛2台大功率EB炉部件已实现了国产化设计、制造
☆近三年两台 EB 炉运行过程中部分零部件已 国产化（拉锭装置、真空泵、冷却系统等）
1、基础条件-云钛大功率EB炉已有供辅等基础条件 ☆ 云钛已建设完成了第三、四台 EB 炉设备基
础及供电、供水、供气等系统，具有快速国 产化制造完成的先天条件。
EB炉熔炼钛及钛合金铸锭具有诸多VAR法无可比拟的优点 电子束冷床炉熔炼大规格钛锭基本原理及优点
EBCHR 法主要用于大规格工业 纯钛及部分钛合金铸锭的熔炼。
EB炉熔炼钛及钛合金铸锭具有诸多VAR法无可比拟的优点
电子束冷床炉熔炼大规格钛锭特点
（1）熔炼温度和真空度高； （2）能够有效解决成分偏析和组织不均匀性； （3）对高、低密度夹杂物去除效果好； （ 4 ）工序少、成品率高， 可重熔且 质量一致性好， 可以实现铸锭规格多样化（不同规格圆锭、扁锭） 和大规格化（最大熔炼单件钛锭可达26t）； （ 5 ）原料适应性强，能大量回收残料，降低生产 成本； （6）铸件表面和内部质量好。
技术支持
1Βιβλιοθήκη Baidu基础条件-云钛分别拥有美国和俄罗斯差异化明显的EB炉
☆云南钛业股份有限公司从2008年成功研发生产出了中国第一卷冷轧工 业纯钛带卷以来，创建了“钢-钛”结合生产钛材的生产模式，形成了完 整、先进的钛锭、钛材生产体系，凭借低成本、高质量的技术生产优势， 取得了较好的经济、社会效益。 ☆云南钛业股份有限公司拥有从美国RETECH公司和俄罗斯KV-TITAN公司 引进的2台大型电子束冷床熔炼炉,并建成投入使用。
中国目前不掌握大功率EB炉的制造技术，依赖从国外进口 ☆目前，只有美国、德国、（俄罗斯、乌克兰）能够生产 大功率电子束冷床熔炼炉； ☆中国大功率 EB 炉依赖进口（商务部做无核声明，国外 的出口许可）受到很大制约； ☆国外主要钛生产企业已经大量采用 EB 炉熔炼大规格钛 锭，占总体产能的比例已经接近40%，并呈逐年增长趋势。 ☆中国从 2005年开始从德国引进大功率 EB炉，目前已引 进了8台（云南钛业2台、青海聚能2台、宝钛集团1台、宝 钢特钢1台、洛阳双瑞1台、 中铝沈加1台）。
3、国产化创新
4、国产化项目目标
一、国产化项目内容： 大型电子束冷床炉的集成设计与优化研究。合作各方就 大型电子束冷床炉的进行设计研究，获得其设计图纸并进 行优化。 大型电子束冷床炉熔炼室、侧面进料室、拉锭室、结晶 器、真空系统、电气控制系统、冷却及辅助系统等关键部 件的研发、设计、制造。 大型电子束冷床炉的集成制造研究。 大规格钛及钛合金铸锭的电子束冷床熔炼及冶金质量控 制技术研究。
一、云南钛业简况 公司成立于2009年8月13日，股份 制公司，昆明钢铁控股有限公司为第一 大股东持有83.35%股份。 钛及钛合金大型锭坯熔炼、钛板卷 钛线材、钛棒材、钛设备及制品技术研 发与产业化的—国有企业。
一、云南钛业简况
一、云南钛业简况
云南钛业股份有限公司是一个跨地区发展的公司：
公司本部—云南省楚雄州禄丰县：4000吨钛及钛合金锭、
20000吨钛材/年，生产能力。
全资子公司（攀枝花云钛实业有限公司）—四川省攀枝花
市盐边县：4000吨钛及钛合金锭的生产能力。
合资公司（云宏钛科技有限公司）—云南省楚雄州禄丰县：
2000吨钛及钛合金锭的生产能力。
云南钛业股份有限公司位置
云南钛业股份有限公司——本部
子公司——攀枝花云钛实业有限公司
突破和掌握大型电子束冷床炉制造关键技术 及实现国内自主设计、制造具有重要意义。
大功率EB炉制造与熔炼技术具有重要战略意义
掌握大功率电子束冷床炉的设计、制 造、解决大规格优质钛及钛合金铸锭 冶金质量控制问题。
国内合作 单位
大功率电子束 冷床炉制造 及熔炼技术 研究
国外关键
为高性能钛材产品的后续加工奠定坚 实的基础，全面提升钛材产品的质量 和深加工水平，打破国外技术封锁。 满足国家在航空航天、大型海洋工程、 海水淡化、能源、汽车、生物医用、 国防等技术领域对关键性基础材料的 战略需求。 聚集国内外钛材加工研究开发领域的 优秀人才，培养钛材领域工程的专业 技术人员。
☆云南昆钢电子信息公司从德国SAP公司引进了ERP系统、数据仓库系 统、商务智能系统、电子商务系统等，消化吸收并进行技术创新，积 累了丰富的国际科技合作经验。 ☆参与了云钛大型EB炉的分交设备制造、供辅设备建设、调试与运行过 程中的零部件国产化再创新。
2、技术支撑-昆明理工大学 ☆昆明理工大学是云钛重要的产学研合作伙伴，全程参与了 云钛大型EB炉建设中与国外的技术交流谈判，并并在云钛两 台EB炉生产实践中进行了大规格钛及钛合金锭的电子束冷床 熔炼技术研究。 主要进行的研究工作： （ 1 ）分析大规格钛扁锭存在的实际冶金质量缺陷，建立 钛扁锭与热轧钛卷带之间的缺陷对应关系。 （2）利用PROCAST凝固软件，通过建立数学模型和进行数值 计算，分析拉锭速度和浇注温度以及结晶器尺寸对固液界面 和结晶器中固相率的影响规律。
云南钛业产品
云南钛业产品
云南钛业产品
云钛产品：
钛及钛合金锭、热轧卷板、冷轧卷板、 棒材、线材、锻件、钛制品及镍锭、镍材
二、大型电子束冷床（EB)炉 及熔炼技术
钛及钛合金铸锭是一切后续钛材加工的重要基础
在钛材加工领 域，将海绵钛 “熔炼 - 浇铸” 成大规格钛及 钛合金铸锭是 一切后续钛材 加工的重要基 础。
美国—TIPPINS带卷冷轧机 Reversion Cold Rolling Mill
SR1400 双机架带卷冷轧机
钛带卷的冷轧机轧制 Titanium Cold Rolling in Operating
德国—SMS高速线材轧机
意大利—DANIELI棒材轧机
棒材的轧制
钛带卷抛丸修磨线 Shot Blasting & Grinding Line
大型电子束冷床（EB)炉国产化 及钛合金熔炼技术研究
2014年11月27日
一、云南钛业股份公司及工艺装备简况 二、电子束冷床（EB)炉及熔炼技术状况 三、云南钛业（EB)炉国产化熔炼技术研究项目 1、基础条件， 2、技术支撑， 3、国产化创新，4、项目目标
中国第一卷冷轧钛卷
2008年4月30日
一、云南钛业股份有限公司
1、基础条件-云钛2台大型EB炉目前在国内生产运行良好
1、基础条件-云钛2台大功率EB炉部件已实现了国产化设计、制造
☆云钛现两台 EB 炉的引进建设中已有部分设 备是由昆钢自行设计制造的，积累了一定的 设计、制造、安装、调试经验； ☆云钛 EB 炉设备的安装、调试技术人员是现 在的技术、操作人员，积累了较好多经验， 将来也是国产化EB炉的主要技术骨干；
EB炉熔炼是优质钛及钛合金锭不可替代的先进熔炼技术 电子束冷床熔炼是当前优质钛及钛合金锭不可替代的先进熔 炼技术，美国航空标准已将冷床炉熔炼纳入航空旋转件、结 构件用钛合金材料必须采用的熔炼技术。
国内外利用电子束冷床熔炼的钛锭典型尺寸
三、云南钛业（EB)炉国产化的基础及项目 1、基础条件 2、技术支撑 3、国产化创新 4、国产化项目目标
钢-钛结合的钛材生产工艺
美国—RETECH电子束冷床EB炉
俄罗斯—KV-TITAN电子束冷床EB炉
云钛的电子束EB熔炼
美国— TIPPINS双机架炉卷轧机 Twin Steckel Hot Rolling View
双机架炉卷轧机热轧钛带 Titanium Hot Rolling in Operating