CN105063367B - 一种熔炼用电极的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种熔炼用电极的制备方法，包括以下步骤：步骤一、提供制备电极用的表面检验合格的条状原料，并按照长度区分；步骤二、依据长度较长的原料摆放在外围，长度较短的原料摆放在内部的原则，将区分好的原料摆放在相应规格的成形模具中，使所述原料成形为柱状原料；步骤三、采用紧固装置对柱状原料紧固后，再使用金属带对柱状原料进行捆扎，使其成型为熔炼用电极。本发明以金属在加工过程中产生的板、管、棒等条状残料为原料，通过简单步骤成形为柱状，并采用金属带捆扎方式使其成型为熔炼用电极，替代常规焊接法制备电极，可有效避免常规焊接法制备电极过程带入的氧化物、氮化物夹杂冶金缺陷，可满足熔炼高质量材料的需求。
Description
技术领域
本发明属于合金铸锭制造技术领域，具体涉及一种熔炼用电极的制备方法。
背景技术
无论是真空自耗电弧炉、壳式炉、电子束炉和等离子炉等熔炼设备，乃至最新的电子束冷床炉和等离子冷床炉等熔炼技术，熔炼时需根据工艺制备电极，而电极制备的常规方法是采用焊接法，而对于板、管、棒等原料，焊接法在焊接时无法实施惰性气体保护，造成原料焊接区严重氧化、氮化，又由于板、管、棒等原料制备电极内部空隙大，使严重氧化、氮化的熔瘤会渗漏在电极内。因此，常规焊接法制备的电极存在大量严重氧化、氮化的缺陷，由于其氧化物、氮化物熔点远高于金属本身，而熔炼时这些氧化物、氮化物又不能完全熔化，就会在铸锭内部存在大量致命的夹杂缺陷，且分布极广，存在极大的质量隐患。对于钛等活性金属造成的危害更严重。同时金属在加工过程中会产生大量板、管、棒等条状残料，因此，需探索一种更好的、低成本的方法来完成电极制备。
发明内容
本发明针对现有工艺存在的不足，提供一种熔炼用电极的制备方法，以金属在加工过程中产生的板、管、棒等条状残料为原料，通过简单步骤成形为柱状，并采用金属带捆扎方式使其成型为熔炼用电极，替代常规焊接法制备电极，可有效避免常规焊接法制备电极过程带入的氧化物、氮化物夹杂冶金缺陷，可满足熔炼高质量材料的需求。
本发明所采用的技术方案是：一种熔炼用电极的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、提供制备电极用的表面检验合格的条状原料，并按照长度区分；
步骤二、依据长度较长的原料摆放在外围，长度较短的原料摆放在内部的原则，将区分好的原料摆放在相应规格的成形模具中，使所述原料成形为柱状原料；
步骤三、采用紧固装置对柱状原料紧固后，再使用金属带对柱状原料进行捆扎，使其成型为熔炼用电极。
在步骤一中，所述原料为板状原料、管状原料、棒状原料中的至少一种。
在本发明一种实施例中，所述原料为同一牌号，所述金属带与所述原料为同一牌号。
在本发明一种实施例中，所述原料为同一牌号，所述金属带采用所述原料的基体金属制成。
在本发明一种实施例中，所述原料为不同牌号，所述金属带与其中一种原料为同一牌号，所述不同牌号原料及金属带依据要熔炼铸锭的目标成份按计算出的重量比配料。
在本发明一种实施例中，所述原料为不同牌号，所述金属带采用其中一种牌号原料的基体金属制成，所述不同牌号原料及金属带依据要熔炼铸锭的目标成份按计算出的重量比配料。
所述金属带规格为：宽≤20mm，厚≤5mm，捆扎间隔小于300mm。
相较于现有技术，本发明具有的有益效果：
1、制备步骤简单且操作方便。
2、成本低廉，无需焊接设备，也不消耗焊接用惰性气体。
3、可100%使用板、管、棒等条状原料制备电极，实现100%残料制备电极。
4、制备的电极规格大，可制备Ф700×4000mm超大电极。
5、使用效果好，采用金属带捆扎方式制备熔炼用电极，较常规焊接方法制备电极在生产效率、内在质量等方面具有较强优势，可满足熔炼高质量材料的需求。
6、适应范围广，除使用同牌号原料生产同牌号产品外，还可使用不同牌号原料生产另一牌号产品，同时适用于电弧炉、壳式炉等各类熔炼设备。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1：采用电子束炉熔炼Φ720mm规格工业纯钛TA2牌号铸锭。
步骤一：使用经处理后表面检验合格，且质量符合要求的纯钛管和条状纯钛板状料，并按长度进行区分；
步骤二、依据长度较长的原料摆放在外围，长度较短的原料摆放在内部的原则，将区分好的原料摆放在Φ600mm的成形模具中，使所述原料成形为柱状原料；
步骤三、采用紧固装置对柱状原料紧固后，再使用宽度3mm、厚度0.5mm的TA2牌号纯钛带，沿纵向每300mm间隔进行捆扎，使其成型为熔炼用电极。
步骤四：经一次电子束炉熔炼成Φ720mm规格成品铸锭，主要工艺参数：电子枪电流5～10A，加速电压控制在40～45KV，熔炼真空低于0.1Pa，漏气度低于0.7Pa/min。
经一次电子束冷床炉熔炼出的TA2铸锭，铸锭表面质量好，无皮下气孔、冷隔等表面缺陷，在铸锭头、中、底部侧表面取样进行化学成分分析，分析结果显示化学成分均匀，完全符合GB/T3620.1标准要求，将铸锭锻造成Φ30mm规格棒材，表面车光，经0.8mm平底孔超声探伤及高低倍检验，未发现夹杂冶金缺陷。
实施例2：在真空自耗电弧炉中熔炼Φ820mm规格工业钛合金TA18牌号铸锭。
步骤一：使用经处理后表面检验合格，且质量符合要求的钛合金TC4和TA2牌号的板、棒和管状料，按长度和牌号进行区分，根据TA18钛合金成份控制要求，采用TC4和TA2牌号的条状原料按重量比1：1配料，并预留后续捆扎用TA2牌号纯钛带用量，同时添加一定量的纯铝板以补充电极中的铝含量至目标配料成分。
步骤二、依据长度较长的原料摆放在外围，长度较短的原料摆放在内部的原则，将区分好的原料摆放在Φ600mm的成形模具中，使所述原料成形为柱状原料；
步骤三、采用紧固装置对柱状原料紧固后，再使用宽度5mm、厚度1mm的TA2牌号纯钛带，沿纵向每200mm间隔进行捆扎，使其成型为熔炼用电极。
步骤四：经一次真空自耗电弧炉熔炼成Φ720mm规格铸锭，主要工艺参数：熔炼电流5～20KA，熔炼电压32～45V，熔炼真空低于10Pa，漏气度低于1Pa/min；再经一次真空自耗电弧炉熔炼成Φ820mm规格成品铸锭，熔炼电流10~35 KA，其它主要工艺参数与第一次相同。
经两次真空自耗电弧炉熔炼出的TA18铸锭，铸锭表面质量好，无皮下气孔、冷隔等表面缺陷，在铸锭头、中、底部侧表面取样进行化学成分分析，分析结果显示化学成分均匀，完全符合GB/T3620.1标准要求，将铸锭锻造成Φ30mm规格棒材，表面车光，经0.8mm平底孔超声探伤及高低倍检验，未发现夹杂和成份偏析冶金缺陷。
实施例3：在壳式炉中熔炼Φ220mm规格工业钛合金TC4牌号铸锭。
步骤一：使用经处理后表面检验合格，且质量符合要求的钛合金TC4牌号棒状料和条形板状料，并按长度进行区分；
步骤二、依据长度较长的原料摆放在外围，长度较短的原料摆放在内部的原则，将区分好的原料摆放在Φ200mm的成形模具中，使所述原料成形为柱状原料；
步骤三、采用紧固装置对柱状原料紧固后，再使用宽度3mm、厚度0.5mm的TA2牌号纯钛带，沿纵向每200mm间隔进行捆扎，使其成型为熔炼用电极。
步骤四：经一次壳式炉熔炼成Φ220mm规格铸锭，主要工艺参数：熔炼电流10KA，熔炼电压30～36V，熔炼真空低于10Pa，漏气度低于1Pa/min。
经一次壳式炉熔炼出的TC4铸锭，铸锭表面质量好，无皮下气孔、冷隔等表面缺陷，在铸锭头、中、底部侧表面取样进行化学成分分析，分析结果显示化学成分均匀，完全符合GB/T3620.1标准要求，将铸锭锻造成Φ30mm规格棒材，表面车光，经0.8mm平底孔超声探伤及高低倍检验，未发现夹杂和成份偏析冶金缺陷。
实施例4：在电子束炉中熔炼Φ90mm规格工业纯铌铸锭。
步骤一：使用经处理后表面检验合格，且质量符合要求的纯铌Nb1牌号的条状料，并按长度进行区分；
步骤二、依据长度较长的原料摆放在外围，长度较短的原料摆放在内部的原则，将区分好的原料摆放在Φ60mm的成形模具中，使所述原料成形为柱状原料；
步骤三、采用紧固装置对柱状原料紧固后，再使用宽度3mm、厚度0.5mm的Nb1牌号纯铌带，沿纵向每200mm间隔进行捆扎，使其成型为熔炼用电极。
步骤四：经电子束炉一次熔炼成Φ90mm规格铸锭，主要工艺参数：熔炼功率75～85kW，熔炼速度9～14kg/h，熔炼真空低于0.05Pa，漏气度低于0.5Pa/min。
经一次电子束炉熔炼出的Nb1纯铌铸锭，铸锭表面质量好，无皮下气孔、冷隔等表面缺陷，在铸锭头、中、底部侧表面取样进行化学成分分析，分析结果显示化学成分均匀，完全符合GB/T8183标准要求，将铸锭锻造成Φ30mm规格棒材，表面车光，经0.8mm平底孔超声探伤及高低倍检验，未发现夹杂和成份偏析冶金缺陷。
Claims (2)
1.一种熔炼用电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、提供制备电极用的表面检验合格的条状原料，并按照长度区分；
步骤二、依据长度较长的原料摆放在外围，长度较短的原料摆放在内部的原则，将区分好的原料摆放在相应规格的成形模具中，使所述原料成形为柱状原料；
步骤三、采用紧固装置对柱状原料紧固后，再使用金属带对柱状原料进行捆扎，使其成型为熔炼用电极；所述金属带规格为：宽≤20mm，厚≤5mm，捆扎间隔小于300mm；
所述原料为不同牌号，所述金属带与其中一种原料为同一牌号或采用其中一种牌号原料的基体金属制成，所述不同牌号原料及金属带依据要熔炼铸锭的目标成份按计算出的重量比配料。
2.根据权利要求1所述的一种熔炼用电极的制备方法，其特征在于，所述原料为板状原料、管状原料、棒状原料中的至少一种。
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