自耗爐輔助電極的製作方法
2023-05-21 01:47:21
專利名稱：自耗爐輔助電極的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鈦合金冶煉設備，尤其是指用於真空自耗爐電極。
技術背景鈦合金是一種含鈦85%以上的新型金屬材料，具有比重輕(約 4.5g/cm3，鋼鐵為7.8g/cm3)、耐腐蝕、使用溫度高(目前最高可達到700°C 多)、強度高、塑性好等許多優點，廣泛地應用於航空、航天、海洋、建 築、汽車、高爾夫球頭等軍工重要部件、高檔民用產品。鈦合金產品的基 本生產工藝流程是(l)鈦合金電極製備；(2)熔煉採用真空自耗爐 熔煉，利用輔助電極將壓制的鈦合金電極經若干次冶煉，將鈦合金電極變 成4 580 4)860mm圓柱體合金錠；(3)合金錠自由鍛造利用鍛壓機熱 加工鍛造，將圓柱體合金錠鍛造成4)200 4)400mm中間坯棒材；(4)成 材採用軋制或精模鍛的壓力加工方法，生產出鈦合金成品。真空自耗爐是先進的鈦及鈦合金冶煉設備。輔助電極是自耗爐冶煉的 必要組成部分，製作材料為與自耗電極相同的鈦或鈦合金。冶煉開始前輔 助電極與主電極在爐內被焊接到一起，冶煉完畢後，要對輔助電極進行切 割。隨著不斷的切割，每根輔助電極很快會用盡。由於鈦材的昂貴，尤其 是輔助電極製作工藝要求很高，成本極高，因此對輔助電極加以改進是十 分必要的。自耗爐輔助電極在冶煉過程中起導電和連接電極的功能。原來48#自 耗爐輔助電極都是採用一體式的結構，其上端有一個特殊加工的凹槽，即 夾頭部分，與自耗爐料杆下端的夾緊球相吻合。輔助電極主體為鈦或鈦合 金製作，取決於所冶煉的電極材料。夾頭內有銅製的導電圈，與輔助電極 通過真空釺焊技術焊接在一起。在冶煉時，輔助電極的下端與自耗電極焊接在一起。由於製作條件上 的限制，輔助電極只能加工到1米長，每次冶煉結束都要切割和處理焊接 面，每冶煉一次後都要切掉約50 60毫米的長度。隨著冶煉次數的增加，
輔助電極也將越來越短。當剩餘的輔助電極長度小於0.5米時，由於長度 過短，自耗爐料杆夾頭與電弧區距離太小，在焊接或冶煉時，會導致料杆 溫度驟升，溫度檢測裝置會產生報蟹信號並送至PLC控制系統自動斷電， 這會對錠子成份產生極大的影響甚至整根錠子報廢，尤其是二次錠或成品 錠，並且也很容易打壞料杆的導電頭。因此實際上可使用的輔助電極長度 只有0.5米， 一根輔助電極往往在使用幾次後就將報廢，造成成本的極大 浪費。而且銅與鈦兩種金屬的真空釺焊工藝複雜，合金鈦的製作工藝成功 率較低，使得夾頭部分的製作成本很高。輔助電極是自耗爐冶煉的必要組成部分，製作材料為與自耗電極相同 的鈦或鈦合金。冶煉開始前輔助電極與主電極在爐內被焊接到一起，冶煉 完畢後，要對輔助電極進行切割。隨著不斷的切割，每根輔助電極很快會 用盡。由於鈦材的昂貴，尤其是輔助電極製作工藝要求很高，成本極高， 因此對輔助電極加以改進是十分必要的。發明內容本實用新型的目的在於提供一種自耗爐輔助電極，降低使用、製造成 本；增加了使用壽命；可以滿足不同錠型的冶煉要求，使得整支輔助電極 的長度理論無限，滿足不同需要。為達到上述目的，本實用新型的技術方案是，自耗爐輔助電極，包括， 上電極，其一端為法蘭結構，法蘭結構端面開有凹槽；下電極，其一端為 法蘭結構，法蘭結構端面開有凹槽，且，凹槽中部有一凸起；導電板，設 置於上下電極法蘭結構凹槽內，其上開有中心通孔，該中心通孔與下電極 法蘭凹槽內的凸起相匹配；上下電極通過法蘭結構以及相應的螺栓聯接固 定。所述的上電極材質為不鏽鋼，下電極為鈦或鈦合金材質。 所述的螺栓與電極之間設絕緣墊圈和絕緣套，與電極隔離。 所述的導電板為銅質。上電極材質使用不鏽鋼，即提高了與銅套在進行釺焊處理時的穩定程 度，方便製作，又提高了夾頭部分(經特殊加工的凹槽)的強度，減少使 用中的變形量。
下電極使用不同材質的鈦或鈦合金製作，簡單的車床加工成不同長 度，以確保與冶煉電極同鋼種接觸和冶煉順利完成所必要的長度。為避免出現小部分電流從螺絲處通過，使得螺絲受熱強度改變，安裝 時全部用絕緣墊圈和絕緣套將其與輔助電極隔離。本實用新型的有益效果1. 本實用新型輔助電極由整體式改為上下兩段，這樣就可以相應的更 換輔助電極中的易損耗部分，將要求較高的夾頭部分留在了上電極的製作 過程中，這樣只需製作一支上電極就可反覆利用，上電極可以採用不鏽鋼， 達到了一勞永逸的效果；下電極釆用鈦或鈦合金。這樣在下電極用盡後直 接更換下電極即可，上電極可反覆利用，極大地降低了生產成本。2. 改進前輔助電極整體由稀有金屬鈦或鈦合金材料製成，成本很高。 由於改進後上電極不參與冶煉熔化，將其改為不鏽鋼材料。金屬銅與不鏽 鋼的釺焊要比金屬銅與鈦的釺焊容易得多，極大地降低了製作的難度。3. 受真空釺焊爐技術制約，原輔助電極最長加工尺寸是1000mm左右， 不能滿足部分錠型的冶煉要求。經過改進，現在只需要簡單的機加工下電 極，就可以使得整支輔助電極的長度理論無限，滿足不同需要。4. 按照質量要求，自耗冶煉需要同鋼種輔助電極。原來的方式下需要制 備大量不同長度的輔助電極。本實用新型輔助電極，可以根據需要簡單製備一 些下電極。在更換鋼種時，簡單的更換下電極即可進行下一爐冶煉，不但保證 質量，而且避免了庫存量擴大。
圖1是本實用新型輔助電極一實施例的結構示意圖。
具體實施方式
參見圖1,本實用新型的自耗爐輔助電極，包括，上電極1，材質為 不鏽鋼，其一端為法蘭結構11，法蘭結構11端面開有M槽111;下電極2， 材質為鈦或鈦合金，其一端為法蘭結構21 ，法蘭結構21端面開有凹槽211， 且，凹槽211中部有一凸起212;導電板3，銅質，設置於上下電極法蘭 結構凹槽lll、 211內，其上開有中心通孔31，該中心通孔31與下電極2法蘭凹槽211內的凸起212相匹配；上、下電極l、 2通過法蘭結構11、 21以及相應的螺栓4聯接固定；螺栓4與上、下電極l、 2之間設絕緣墊圈和絕緣套，與電極隔離。本實用新型輔助電極在下電極2用盡後直接更換下電極2即可，上電極l可反覆利用，極大地降低了生產成本。
權利要求1.自耗爐輔助電極，其特徵是，包括，上電極，其一端為法蘭結構，法蘭結構端面開有凹槽；下電極，其一端為法蘭結構，法蘭結構端面開有凹槽，且，凹槽中部有一凸起；導電板，設置於上下電極法蘭結構凹槽內，其上開有中心通孔，該中心通孔與下電極法蘭凹槽內的凸起相匹配；上下電極通過法蘭結構以及相應的螺栓聯接固定。
2. 如權利要求1所述的自耗爐輔助電極，其特徵是，所述的上電極材質 為不鏽鋼，下電極為鈦或鈦合金材質。
3. 如權利要求l所述的自耗爐輔助電極，其特徵是，所述的螺栓與電極 之間設絕緣墊圈和絕緣套，與電極隔離。
4. 如權利要求1所述的自耗爐輔助電極，其特徵是，所述的導電板為銅 質。
專利摘要本實用新型公開了一種自耗爐輔助電極，包括，上電極，材質為不鏽鋼，其一端為法蘭結構，法蘭結構端面開有凹槽；下電極，為鈦或鈦合金材質，其一端為法蘭結構，法蘭結構端面開有凹槽，且，凹槽中部有一凸起；導電板，設置於上下電極法蘭結構凹槽內，其上開有中心通孔，該中心通孔與下電極法蘭凹槽內的凸起相匹配；上下電極通過法蘭結構以及相應的螺栓聯接固定；螺栓與電極之間設絕緣墊圈和絕緣套，與電極隔離。本實用新型為上下兩段結構，這樣就可以減少電極更換成本，極大地降低了生產成本；可以滿足不同錠型的冶煉要求，使得整支輔助電極的長度理論無限，滿足不同需要。
文檔編號H05B7/07GK201054820SQ200720071489
公開日2008年4月30日 申請日期2007年6月22日 優先權日2007年6月22日
發明者軍 嚴, 周明達, 瑩 張, 羅國龍, 裔照偉, 旭 賀, 傑 陳 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司