CN102764785B - 一种自耗电极连续挤压设备 - Google Patents
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Abstract
一种自耗电极连续挤压设备，其特征在于：所述挤压设备包括机座以及安装在机座上的前横梁，以与前横梁平行设置的方式安装在前横梁导槽内的移模滑块，以及沿移模滑块长度方向并排安装在移模滑块上的至少两个模具，在移模滑块的一端设置有用于驱动移模滑块位移的移模油缸；在模具的后部设有挤压筒，所述挤压筒前半部分设置有加热件，中间部分与盛料桶相连通，后半部分呈纵向切割的半圆筒形结构；在所述挤压筒的后部以与挤压筒共轴线的方式设置有由油缸驱动的挤压杆。本发明在大大简化自耗电极制造工艺的基础上，提高了生产效率和灵活性，无论是工业化生产所需的大规格自耗电极还是实验研究所需的多规格自耗电极，都可以用一台设备快速制取。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空自耗电极电弧精炼或电渣重熔精炼用一种自耗电极连续挤压设备。
背景技术
随着舰艇、航空、航天等高科技领域的发展，我国锻件毛坯不断向大型化发展，大规格板材、棒材和铸锭也应运而生。由于钛、锆、铪的化学特性活泼，其铸锭或毛坯制造方法以真空自耗电弧熔炼（Vacuum Arc Remelting，VAR）最为普遍。在大尺寸的钛（或锆、铪）合金VAR法熔炼过程中，自耗电极的密实程度关系到电弧稳定性进而影响铸锭质量，自耗电极的强度能不能承受自重及熔炼升降及震动也显得尤为重要。现有技术采用的海绵状原料“压块——组焊”技术，存在投资大、工艺难度大、效率低、柔性差等问题。为了获得密实度大的原料块需要大吨位的压力机，为了获得较长的自耗电极需要将多个短块在真空中焊接在一起；为了保证焊缝的强度，需要严格控制焊接材料中的H、O、C、N等元素的含量和电极端面的平整度，在焊接前对焊接材料、设备进行严格清理；为了获得不同规格的电极需要多套挤压模具和焊接工装。整套技术设备投资大、生产效率低、生产成本高、生产周期长。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种自耗电极连续挤压设备。本发明的自耗电极连续挤压设备可在自耗电极生产过程中连续压制任意规格（直径、长度）电极而无需组焊工序，增加电极密实度、提高电极强度、提高生产效率。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的自耗电极连续挤压设备包括主机、液压站和控制台，其中所述的主机包括机座以及安装在机座上的前横梁，以与前横梁平行设置的方式安装在前横梁导槽内的移模滑块，以及沿移模滑块长度方向并排安装在移模滑块上的至少两个模具，在移模滑块的一端设置有用于驱动移模滑块位移的移模油缸；在模具的后部（即进料端）设有挤压筒，所述挤压筒前半部分设置有加热件，中间部分与盛料桶相连通；在所述挤压筒的后部以与挤压筒共轴线的方式设置有由油缸驱动的挤压杆。
本发明中所述挤压筒后半部分呈纵向切割的半圆筒形结构
本发明中所述液压站包括油箱以及固定在油箱上的液压系统和主电柜，在油箱的下方设置有电机油泵和充液阀；所述控制台由操控箱和电气系统构成。
本发明中所述挤压杆通过活塞托架与设置在机座上的纵向导轨相结合，并可沿纵向导轨作往复运动；在所述的前横梁与用于安装油缸机架之间设置有张力柱作为连接部件。
采用本发明的自耗电极连续挤压设备连续挤压自耗电极的方法如下：
将海绵钛（或海绵锆、海绵铪）与合金添加剂的均匀混合物装入挤压筒中，在温度500～1500℃下挤压成一定尺寸的密实“坯料”，在400～1000℃温度下惰性气体中保温30～120min后增加挤压力，即可连续挤压成不同规格、任意长度的自耗电极。
本发明的有益效果如下：
本发明的优点在于可连续挤压成型，有效的解决了自耗电极长度受限、生产效率低的问题；与现有技术相比省略了现有技术中的组焊工序（此过程需严格控制焊接材料中的H、O、C、N等元素的含量和电极块端面平整度），降低了生产成本，增加了自耗电极密实度、提高了自耗电极强度，提高了自耗电极的质量。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为图1的B-B剖视图。
图4是图1的C-C剖视图。
图中序号：1操控箱 ，2移模滑块， 3加热件， 4挤压筒， 5盛料筒， 6挤压杆， 7油箱， 8液压系统，9主电柜， 10电机油泵， 11充液阀， 12油缸 ，13活塞托架， 14张力柱， 15导轨，16机座， 17移模油缸， 18前横梁， 19模具，20机座， 21移模杆， a压料模具， b推出模具， c成形模具。
具体实施方式
本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述。
如图1所示，本发明的自耗电极连续挤压设备包括主机、液压站和控制台，其中：所述的主机包括机座16以及安装在机座上的前横梁18，以与前横梁平行设置的方式安装在前横梁导槽内的移模滑块2，以及沿移模滑块长度方向并排安装在移模滑块2上的由压料模具a、推出模具b和成形模具c组成的模具19，在移模滑块2的一端设置有用于驱动移模滑块位移的移模油缸17（参见图4）；在模具19的后部（即进料端）设有挤压筒4，所述挤压筒4前半部分设置有加热件3，中间部分与盛料桶5相连通，后半部分呈纵向切割的半圆筒形结构（参见图2、图3）；在所述挤压筒的后部以与挤压筒4共轴线的方式设置有由油缸12驱动的挤压杆6。
更具体说，所述挤压杆6通过活塞托架13与设置在机座16上的纵向导轨15相结合；在所述的前横梁18与用于安装油缸12机架之间设置有张力柱14作为连接部件；所述液压站包括油箱7以及固定在油箱上的液压系统和主电柜9，在油箱的下方设置有电机油泵10和充液阀11；所述控制台由操控箱1和电气系统构成。
为了得到合格的自耗电极，挤压杆6、挤压筒4、和模具19的轴向相重合；为保证挤压杆6、挤压筒4轴向相重合，挤压杆6通过活塞托架13在导轨15上作往复运动；为使模具19稳定在一定温度范围内，实现等温压制，挤压筒4前半部分设置有加热件3，所用加热件3可以是加热丝等；为便于放入“铸锭”，挤压筒4后半部分呈纵向切割的半圆筒形结构的目的是为了便于连续生产，通过移模油缸17带动移模滑块2更换模具19。
工作时，移模油缸17带动移模滑块2将图4中压料模具a置于中心位置，盛料桶5中的海绵钛（或海绵锆、海绵铪）与合金添加剂的均匀混合物流入挤压筒4中，液压系统8控制挤压杆6在导轨15上作往复运动，完成一次次压实过程。在挤压前，挤压筒4及模具19先进行预热，在挤压过程中，挤压筒4由加热件3预热，温度由温控仪根据所需的挤压要求自动调节，使其保持恒定。挤压完成后，移模油缸17带动移模滑块2将图4中推出模具b置于中心位置，液压系统8控制挤压杆6在导轨15上作一次往复运动，完成推出“坯料”过程。
重复上述过程，直到获得所需数量的“坯料”后将其放入氩气保护加热炉中保温一段时间。然后通过移模油缸17带动移模滑块2将图4中成形模具c置于中心位置，将保温后的“坯料”放入挤压筒4内，然后由主油缸12活塞带动挤压杆6进行快速推进直至挤压杆6头部进入挤压筒4，此时预调好的主令开关发出信号使油缸12由快速转为慢速“工进”进行挤压加工。在挤压前，挤压筒4及模具19需先进行预热，在挤压过程中，挤压筒4由加热件3预热，温度由温控仪根据所需的挤压要求自动调节，使其保持恒定。一次挤压完成后，重新装入“坯料”进行再次挤压，直到得到所需长度的自耗电极为止。
为了对本发明作出进一步描述，以下是采用本发明的自耗电极连续挤压设备连续挤压自耗电极的方法具体实施例：
实施例1：Ф200×6000mmTA1纯钛自耗电极
挤压前更换挤压筒尺寸为Ф800×2000mm，挤压杆尺寸为Ф800×2400mm。600℃下将海绵钛挤压成Ф800×1000mm压坯，压坯质量1500kg（密度>2.8g/cm3）。在800℃下保温60min后通过Ф200mm的成形模具挤压成Ф200×6000mm规格的自耗电极，质量650kg（密度>3.2g/cm3），此时挤压速度600mm/min，压制自耗电极的单位压力2.1～3.9t/cm2。
实施例2：Ф160×6000mmTC4钛合金自耗电极
挤压前更换挤压筒尺寸为Ф800×2000mm，挤压杆尺寸为Ф800×2400mm。600℃下将海绵钛与合金添加剂挤压成Ф800×1000mm压坯，压坯质量1500kg（密度>2.8g/cm3）。在800℃下保温90min后通过Ф160mm的成形模具挤压成Ф160×6000mm规格的自耗电极，质量400kg（密度>3.2g/cm3）, 挤压速度480mm/min，压制自耗电极的单位压力2.1～3.9t/cm2。
实施例3：Ф125×6000mmTi53311S钛合金自耗电极
挤压前更换挤压筒尺寸为Ф800×2000mm，挤压杆尺寸为Ф800×2400mm。700℃下将海绵锆与合金添加剂挤压成Ф800×1000mm压坯，压坯质量1500kg（密度>2.8g/cm3）。在900℃下保温60min后通过Ф125mm的成形模具挤压成Ф125×6000mm规格的自耗电极，质量250kg（密度>3.2g/cm3）, 挤压速度310mm/min，压制自耗电极的单位压力2.1～3.9t/cm2。
实施例4：Ф80×6000mmZr-2锆合金自耗电极
挤压前更换挤压筒尺寸为Ф800×2000mm，挤压杆尺寸为Ф800×2400mm。700℃下将海绵锆与合金添加剂挤压成Ф800×1000mm压坯，压坯质量1500kg（密度>2.8g/cm3）。在750～780℃下保温30～35min后通过Ф80mm的成形模具挤压成Ф80×6000mm规格的自耗电极，质量250kg（密度>3.2g/cm3）, 挤压速度310mm/min，压制自耗电极的单位压力2.1～3.9t/cm2。
实施例5：Ф50×1000mmZr-4锆合金自耗电极
挤压前更换挤压筒尺寸为Ф400×2000mm，挤压杆尺寸为Ф400×2400mm。700℃下将海绵锆与合金添加剂挤压成Ф400×1000mm压坯，压坯质量380kg（密度>2.8g/cm3）。在750～780℃下保温30～45min通过Ф50mm的成形模具挤压成Ф50×1000mm规格的自耗电极，质量18kg（密度>3.2g/cm3）, 挤压速度180mm/min，压制自耗电极的单位压力2.1～3.9t/cm2。
Claims (1)
1.一种自耗电极连续挤压设备，其特征在于：所述挤压设备包括机座以及安装在机座上的前横梁，以与前横梁平行设置的方式安装在前横梁导槽内的移模滑块，以及沿移模滑块长度方向并排安装在移模滑块上的至少两个模具，在移模滑块的一端设置有用于驱动移模滑块位移的移模油缸；在模具的后部设有挤压筒，所述挤压筒前半部分设置有加热件，中间部分与盛料桶相连通；在所述挤压筒的后部以与挤压筒共轴线的方式设置有由油缸驱动的挤压杆；所述挤压杆通过活塞托架与设置在机座上的纵向导轨相结合；在所述的前横梁与用于安装油缸机架之间设置有张力柱作为连接部件；所述挤压筒后半部分呈纵向切割的半圆筒形结构。
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