隨著電子束冷(leng)床(chuang)熔煉(lian)爐(lu)(lu)（EB爐(lu)(lu)）在世界范圍內(nei)鈦(tai)行業的(de)(de)普遍(bian)應(ying)用，其(qi)作為一種先進的(de)(de)鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合金熔煉(lian)設(she)備，具(ju)有真空自耗電弧爐(lu)(lu)VAR爐(lu)(lu)不可(ke)比擬的(de)(de)優勢。由于(yu)EB爐(lu)(lu)在＜0.1Pa的(de)(de)真空度下工作，可(ke)以有效(xiao)避免熔煉(lian)過(guo)程(cheng)中的(de)(de)增氧增氮(dan)，并具(ju)有良好的(de)(de)脫氫能(neng)力，氧氮(dan)含量基本和原材料(liao)保(bao)持一致，氫含量均≤0.001%。同(tong)時冷(leng)床(chuang)結構能(neng)夠(gou)有效(xiao)去除原材料(liao)中的(de)(de)高、低密度夾雜，從而生產出優質(zhi)的(de)(de)成(cheng)分均勻(yun)的(de)(de)高純(chun)鈦(tai)鑄(zhu)錠。
某公司EB爐(lu)功率3600kW，德國(guo)制造(zao)，一爐(lu)雙錠(ding)，可以(yi)(yi)直(zhi)接生產(chan)(chan)200mm×1290mm×Lmm和200mm×1065mm×Lmm規格的(de)(de)扁錠(ding)，表(biao)面質量優于鍛坯質量，可以(yi)(yi)不經(jing)鍛造(zao)直(zhi)接進行軋(ya)制。但(dan)是(shi)冷床結構(gou)注(zhu)定原料熔化和鑄錠(ding)成型是(shi)分(fen)離的(de)(de)，鈦液在冷床凝殼表(biao)面流動過程(cheng)中，凝殼表(biao)面化學成分(fen)不可避免會影響到鑄錠(ding)的(de)(de)化學成分(fen)，特別(bie)是(shi)鑄錠(ding)尾(wei)部。如果不進行控制的(de)(de)話(hua)鑄錠(ding)尾(wei)端(duan)化學成分(fen)會出現一定的(de)(de)波動，進而(er)造(zao)成熱軋(ya)及冷軋(ya)產(chan)(chan)品力學性能的(de)(de)波動。
影響(xiang)凝(ning)殼成分(fen)的(de)主(zhu)要原(yuan)因(yin)有：①清爐后(hou)第一爐熔(rong)(rong)煉(lian)；②放氣維修(xiu)重抽真(zhen)空后(hou)第一爐熔(rong)(rong)煉(lian)；③凝(ning)殼邊部(bu)冷凝(ning)物電子(zi)束熔(rong)(rong)化(hua)清理后(hou)熔(rong)(rong)煉(lian)；④牌(pai)號更換(huan)后(hou)第一爐熔(rong)(rong)煉(lian)。這些原(yuan)因(yin)均會造成鑄錠(ding)尾部(bu)300～400mm以(yi)內，氧、氮含(han)量的(de)輕微增加，△O%約(yue)(yue)為0.03，△N%約(yue)(yue)為0.002。雖然能夠滿(man)足國標要求，但是應盡(jin)量避免。
為(wei)此，科研人員(yuan)通過在熔煉開始(shi)階段對(dui)冷床凝(ning)殼熔池深度和液位高度的控制技術(shu)的研究，制定了(le)2種(zhong)試驗方法，優化(hua)電子槍工藝，將成分波動的范(fan)圍(wei)控制在鑄(zhu)錠熔煉起始(shi)200mm之內(nei)。試驗均要求在熔煉開始(shi)前進行凝(ning)殼邊部冷凝(ning)物熔化(hua)清理及凝(ning)殼內(nei)鈦液徹底排空。
試驗方法1：增加熔深→凝(ning)殼(ke)(ke)鈦液排空降低(di)液位→關閉電子槍5分鐘凝(ning)殼(ke)(ke)凝(ning)固→降低(di)熔深正常熔煉。
試驗方法2：增加熔深(shen)→凝(ning)(ning)(ning)殼鈦液排(pai)空降低液位(wei)→關閉(bi)電子槍5分鐘凝(ning)(ning)(ning)殼凝(ning)(ning)(ning)固→減(jian)小(xiao)冷床凝(ning)(ning)(ning)殼熔池深(shen)度并(bing)抬高液位(wei)正常熔煉。
這2種試(shi)驗的主要目的是通過冷床凝殼(ke)熔池深度及液(ye)位高(gao)低的控制來隔離凝殼(ke)對鑄錠成分(fen)污染的持續性。試(shi)驗結果(guo)表明(ming)：
（1）試驗方法2能夠有效地凝固并隔絕凝殼表面的污染鈦液，杜絕了鑄錠污染。經過批量生產驗證，證明該方法可以有效地控制純鈦鑄錠化學成分的均勻性。
（2）此(ci)研究不僅對(dui)純鈦有效(xiao)，對(dui)合金(jin)熔(rong)煉(lian)(lian)也有參考意義。并且對(dui)其他類型(xing)的冷(leng)床熔(rong)煉(lian)(lian)爐（如等離子(zi)冷(leng)床熔(rong)煉(lian)(lian)爐）同樣(yang)具有參考意義。