CN107675004A - 锆合金铸锭的制备方法和基于该方法制得的锆合金铸锭 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种锆合金铸锭的制备方法和基于该方法制得的锆合金铸锭，其中，所述制备方法包括：对锆合金残料进行预处理，形成回收料铸锭；对所述回收料铸锭进行加工，得到预定规格的型材；将所述型材与预压制的海绵锆电极块进行组合；对组合后的型材和海绵锆电极块进行焊接，得到自耗电极；其中，所述型材的规格与所述海绵锆电极块的规格相匹配，使得所述海绵锆电极块与所述型材能够紧密贴合组合成预定结构；对所述自耗电极进行真空自耗电弧熔炼，制备形成锆合金铸锭。本发明提供的锆合金铸锭的制备方法，能够在制备锆合金铸锭的过程中实现对锆合金残料的高效利用，并且加工简单，加工成本较低。

Description

锆合金铸锭的制备方法和基于该方法制得的锆合金铸锭

技术领域

本发明涉及锆合金制备技术领域，特别涉及一种锆合金铸锭的制备方法和基于该方法制得的锆合金铸锭。

背景技术

锆金属具有较强的活性多，具有较高的价值，常使用真空自耗熔炼的方式进行铸锭生产。同时，由于核级锆合金对化学成分具有很高的要求，现有核级锆及锆合金的技术都采用纯海绵锆和(或)晶条锆进行铸锭生产。不仅造成了较大的资源浪费，也不利于核级锆材的成本控制。

此外，虽然要求较低的工业级锆及锆合金铸锭生产中，使用了部分的残料。但现有技术多采用以下两种方式：

方法1：将屑状或体积小、塑性好的残料与海绵锆混合压制电极块，再将电极块制备成自耗电极，将自耗电极通过真空自耗电弧炉生产成铸锭。此法对残料形状、塑性要求较高，没法实现对残料的全部利用，回收率较低。

方法2：将残料制作为板材，通过拉拔或其他加工方式制备为金属网，然后将金属网与海绵锆压制成电极块，再制备自耗电极于真空自耗电弧炉进行铸锭生产。此法必须将残料制备的板材加工为金属网，加工难度较大，费用高。

发明内容

本发明的目的是提供一种锆合金铸锭的制备方法，能够在制备锆合金铸锭的过程中实现对锆合金残料的高效利用，并且加工简单，加工成本较低。

为解决上述问题，本发明的一方面提供了一种锆合金铸锭的制备方法，包括：

对锆合金残料进行预处理，形成回收料铸锭；

对所述回收料铸锭进行加工，得到预定规格的型材；

将所述型材与预压制的海绵锆电极块进行组合；

对组合后的型材和海绵锆电极块进行焊接，得到自耗电极；

其中，所述型材的规格与所述海绵锆电极块的规格相匹配，使得所述海绵锆电极块与所述型材能够紧密贴合组合成预定结构；

对所述自耗电极进行真空自耗电弧熔炼，制备形成锆合金铸锭。

作为一种可选的实施例，所述型材与预压制的海绵锆电极块进行组合的方式为：所述型材被夹持在多块海绵锆电极块之间。

作为一种可选的实施例，所述型材与预压制的海绵锆电极块进行组合的方式为：多块所述海绵锆电极被夹持在所述型材之间

作为一种可选的实施例，所述预定规格的型材为板材；其中所述板材为条状、棒状、柱状、多边体中的任一形状；

所述型材与预压制的海绵锆电极块进行组合的方式为：多块海绵锆电极块分别铺设在所述板材的上表面和下表面。

作为一种可选的实施例，铺设在所述板材的上表面的多块海绵锆电极块成排设置，且多块海绵锆电极块从所述板材沿板材横向延伸的方向从一端延伸至另一端；

铺设在所述板材的下表面的多块海绵锆电极块成排设置，且多块海绵锆电极块沿板材横向延伸的方向从一端延伸至另一端。

作为一种可选的实施例，在预处理锆合金残料，形成回收料铸锭之前，还包括：

配置制备原料；其中，所述制备原料包括：锆合金残料；

其中，所述锆合金残料包括：锆合金回收屑料和锆合金回收块料；所述锆合金回收屑料和锆合金回收块料按照进行混合配置。

作为一种可选的实施例，所述对锆合金残料进行预处理的步骤包括：

将锆合金回收屑料进行除杂处理并压制成块状；

将锆合金回收块料切割成预定大小，并进行表面除污；

加入预定量的合金添加剂，对预处理后的锆合金回收屑料和锆合金回收块料进行真空自耗电弧熔炼，得到回收料铸锭。

作为一种可选的实施例，其中，所述对所述回收料铸锭进行加工，得到预定规格的型材的步骤包括：

将回收料铸锭通过锻造的方式加工为预定规格的型材；

通过预定处理方式除去所述型材的表面的污染物；

其中，所述型材包括上表面和下表面，所述上表面和下表面具有相同的预定宽度和相同的预定长度。

作为一种可选的实施例，其中，在将所述型材与预压制的海绵锆电极块进行组合之前，还包括：

将海绵锆电极块压制为预定形状，使得所述海绵锆电极块能够与所述型材的上表面或下表面紧密贴合；

其中，所述海绵锆电极块具有与所述型材的上表面或下表面紧密贴合的平面。

作为一种可选的实施例，其中，所述对组合后的型材和海绵锆电极块进行焊接，得到自耗电极的步骤包括：

将每两个海绵锆电极块设置为一组，将每组中的第一海绵锆电极块按预定方式贴合于所述板材的上表面，将每组中的第二海绵锆电极块按预定方式贴合于所述板材的下表面；

其中，所述预定方式是指：第一海绵锆电极块和第二海绵锆电极块以所述板材为中轴对称设置或将每两个板材设置为一组，将所述海绵锆电极块按预定方式贴合于一组中第一板材的上表面，将所述海绵锆电极块按预定方式贴合于一组中第一板材的下表面；其中，所述预定方式是指：第一板材和第二板材以所述海绵锆电极块为中轴对称设置。

根据本发明的另一方面，本发明的实施例还提供了一种钛合金铸锭的制备方法，采用权利要求以上任一项所述的锆合金铸锭的制备方法来制备钛合金铸锭。

根据本发明的又一方面，本发明的实施例还提供了一种锆合金铸锭，采用以上所述的制备方法制备而成。

作为一种可选的实施例，其中，所述锆合金铸锭包括上层的海绵锆电极块和下层的海绵锆电极块和夹设在两层海绵锆电极块之间的所述型材；或上层的型材、下层的型材以及夹设在两层型材之间的所述海绵锆电极块。

本发明提供的锆合金铸锭的制备方法够在制备锆合金铸锭的过程中实现对锆合金残料的高效利用，同时解决了现有技术中工业锆及锆合金大规格、塑性差块料的利用，节约了生产成本和资源，并且加工简单，生产效率高，能够广泛地应用到锆合金铸锭的生产过程。

附图说明

图1是本发明提供的锆合金铸锭的制备方法的流程图；

图2是本发明提供的锆合金铸锭的制备方法的示意图。

附图标记说明：

1-海绵锆原料；2-锆合金回收屑料；3-锆合金回收块料；4-海绵锆电极块；5-回收料铸锭；6-型材；7-自耗电极；8-锆合金铸锭，

具体实施方式

在以下说明书和权利要求书中使用的术语和短语不限于字面含义，而是仅为能够清楚和一致地理解本申请。因此，对于本领域技术人员，可以理解，提供对本申请各种实施例的描述仅仅是为说明的目的，而不是限制所附权利要求及其等效定义的本申请。

下面将结合本申请一些实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一”、“一个”、“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本申请中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相绑定的列出项目的任何或所有可能组合。表达“第一”、“第二”、“所述第一”和“所述第二”是用于修饰相应元件而不考虑顺序或者重要性，仅仅被用于区分一种元件与另一元件，而不限制相应元件。其中，需要说明的是，本发明制备锆合金铸锭的方法，可用来制备钛合金铸锭，其也应视为本发明的保护范围。

请参照图1至图2所示，图1是本发明提供的锆合金铸锭的制备方法的流程图；图2是本发明提供的锆合金铸锭的制备方法的示意图；

本发明提供了一种锆合金铸锭的制备方法，包括：

对锆合金残料进行预处理，形成回收料铸锭5；其中，预处理包括但不限于：除杂处理、表面处理、尺寸处理。

对所述回收料铸锭5进行加工，得到预定规格的型材6；

其中，作为一种优选地实施方式，预定规格的型材6是指板材但不限于板材，所述板材优选为长方体结构；所述板材的厚度为40mm，宽度为：500mm，长度为400mm；

将所述型材6与预压制的海绵锆电极块4进行组合；

其中，海绵锆电极块4由海绵锆1压制而成。

对组合后的型材6和海绵锆电极块4进行焊接，得到自耗电极7；

其中，所述型材6的规格与所述海绵锆电极块4的规格相匹配，使得所述海绵锆电极块4与所述型材6能够紧密贴合组合成预定结构；其中，所述预定结构优选为呈柱状结构；进一步优选为圆柱状结构或者长方体结构；

对所述自耗电极7进行真空自耗电弧熔炼，制备形成锆合金铸锭8。

其中，所述型材6与预压制的海绵锆电极块4进行组合的方式为：所述型材6被夹持在多块海绵锆电极块4之间；或多块所述海绵锆电极被夹持在所述型材之间。

其中，所述预定规格的型材6为板材；其中所述板材为条状、棒状、柱状、多边体中的任一形状；当然，本发明所述的板材的形状并不限于此，也可以是其他形状，只要板材和海绵锆电极块能够组合成规整结合严密的形状即可。

所述型材6与预压制的海绵锆电极块4进行组合的方式为：多块海绵锆电极块4分别铺设在所述板材的上表面和下表面。

其中，铺设在所述板材的上表面的多块海绵锆电极块4成排设置，且多块海绵锆电极块4沿板材横向延伸的方向从一端延伸至另一端；

铺设在所述板材的下表面的多块海绵锆电极块4成排设置，且多块海绵锆电极块4从所述板材沿板材横向延伸的方向从一端延伸至另一端。

其中，在预处理锆合金残料，形成回收料铸锭之前，还包括：

配置制备原料；其中，所述制备原料包括：锆合金残料；

其中，所述锆合金残料包括：锆合金回收屑料2和锆合金回收块料3；所述锆合金回收屑料和锆合金回收块料进行混合配置。其中，屑料与块料可以以任意比例混合配置。作为一种优选地的实施方式，锆合金回收屑2料和锆合金回收块料3的重量比为3:2。具体的，所述锆合金回收屑料和锆合金回收块料根据其残料的形状特征进行划分，所述锆合金回收屑料为颗粒状、沫状以及屑状锆合金残料；所述锆合金回收块料为长方体、正方体以及圆柱状的块料，但不限于上述三种形态，只要可以根据本发明制备条件进行切割，记载本发明的保护范围。其中，需要说明的是，本发明的锆合金残料也可以是除锆合金回收屑料2和锆合金回收块料3之外的其他形式的残料，其也应视为本发明的保护范围。

作为一种优选地的实施方式，所述对锆合金残料进行预处理的步骤包括：

将锆合金回收屑料2进行除杂处理并压制成块状；

将锆合金回收块料3切割成预定大小，并进行表面除污；

加入预定量的合金添加剂，对预处理后的锆合金回收屑料3和锆合金回收块料3进行真空自耗电弧熔炼，得到回收料铸锭5。

作为一种优选地的实施方式，所述对所述回收料铸锭5进行加工，得到预定规格的型材6的步骤包括：

将回收料铸锭5通过锻造的方式加工为预定规格的型材6；

通过预定处理方式除去所述型材6的表面的污染物；

其中，所述型材6包括上表面和下表面，所述上表面和下表面具有相同的预定宽度和相同的预定长度。

作为一种优选地的实施方式，在将所述型材6与预压制的海绵锆电极块4进行组合之前，还包括：

将海绵锆电极块4压制为预定形状，使得所述海绵锆电极块4能够与所述型材的上表面或下表面紧密贴合；

其中，所述海绵锆电极块4具有与所述型材的上表面或下表面紧密贴合的平面。

作为一种优选地的实施方式，所述对组合后的型材6和海绵锆电极块4进行焊接，得到自耗电极7的步骤包括：

将每两个海绵锆电极块设置为一组，将每组中的第一海绵锆电极块按预定方式贴合于所述板材的上表面，将每组中的第二海绵锆电极块按预定方式贴合于所述板材的下表面；

其中，所述预定方式是指：第一海绵锆电极块和第二海绵锆电极块以所述板材6为中轴对称设置；或将每两个板材6设置为一组，将所述海绵锆电极块4按预定方式贴合于一组中第一板材的上表面，将所述海绵锆电极块4按预定方式贴合于一组中第一板材的下表面；

其中，所述预定方式是指：第一板材和第二板材以所述海绵锆电极块为中轴对称设置。

作为一种优选地的实施方式，本发明还提供了一种锆合金铸锭，采用以上的制备方法制备而成。

作为一种优选地的实施方式，其中，所述锆合金铸锭包括上层的海绵锆电极块和下层的海绵锆电极块和夹设在两层海绵锆电极块之间的所述型材；或上层的型材、下层的型材以及夹设在两层型材之间的所述海绵锆电极块。

实施例1

准备好锆合金回收屑料2和锆合金回收块料3，若混合前锆合金回收屑料2中含有杂质或锆合金回收块料3表面有污垢，则优先进行除杂、除污处理，若锆合金回收块料3大小不具备制备锆合金残料的条件，则优先进行切割处理，再将锆合金回收屑料2和锆合金回收块料3按照3:2的比例进行混合配置加入定量的合金添加剂，对上述锆合金回收屑料2和锆合金回收块料3进行真空自耗电弧熔炼或电子束熔炼，得到回收料铸锭5。

将得到的回收料铸锭5通过锻造方式加工成厚度为40mm、宽度为：500mm、长度为400mm的长方体状的板材6，使制备的板材6的上表面和下表面具有相同的宽度和相同的长度；同时除去所述板材6的表面的污染物。将准备好的海绵锆电极块压原料1制为半圆柱状形成海绵锆电极块4；将处理过的板材6与成型的海绵锆电极块4进行组合，本实施例中采用，使板材6被夹持在多块海绵锆电极块4之间，将海绵锆电极块4成排的、紧密贴合的铺设在板材6的上表面，并沿板材6上表面横向延伸的方向从一端延伸至另一端；同样将海绵锆电极块4成排的、紧密贴合的铺设在板材6的下表面，并沿板材6下表面横向延伸的方向从一端延伸至另一端完成板材与海绵锆电极块4的组合。

将每两个海绵锆电极块4设置为一组，将每组中的第一海绵锆电极块4成排紧密贴合于所述板材6的上表面进行焊接，将每组中的第二海绵锆电极块4成排紧密贴合于所述板材6的下表面进行焊接；并是焊接后的第一海绵锆电极块与第二海绵锆电极块形成以所述板材6为中轴对称结构，得到自耗电极7即得到锆合金铸锭。

根据本发明的另一方面，本发明的实施例还提供了一种钛合金铸锭的制备方法，采用权利要求以上锆合金铸锭的制备方法来制备钛合金铸锭。

实施例2

准备好钛合金回收屑料2和钛合金回收块料3，若混合前钛合金回收屑料2中含有杂质或钛合金回收块料3表面有污垢，则优先进行除杂、除污处理，若钛合金回收块料3大小不具备制备钛合金残料的条件，则优先进行切割处理，再将钛合金回收屑料2和钛合金回收块料3按照3:2的比例进行混合配置加入定量的合金添加剂，对上述钛合金回收屑料2和钛合金回收块料3进行真空自耗电弧熔炼或电子束熔炼，得到回收料铸锭5。

将得到的回收料铸锭5通过机电加工方式加工成厚度为40mm、宽度为：500mm、长度为400mm的条状的板材6，使制备的板材6的上表面和下表面具有相同的宽度和相同的长度；同时除去所述板材6的表面的污染物。将准备好的海绵钛电极块原料1压制为长方体状形成海绵钛电极块4；将处理过的板材6与成型的海绵钛电极块4进行组合，本实施例中采用，使多块海绵钛电极块4被板材6夹持在之间，将海绵钛电极块4成排的、紧密贴合的铺设在第一板材的上表面，并沿板材上表面横向延伸的方向从一端延伸至另一端；同样将海绵钛电极块4成排的、紧密贴合的铺设在第二板材的下表面，并沿板材下表面横向延伸的方向从一端延伸至另一端，并将海绵钛电极块之间进行贴合完成板材与海绵钛电极的组合。

将每两个板材6设置为一组，将海绵钛电极块4成排紧密贴合于每组的第一板材的上表面进行焊接，将海绵钛电极块4成排紧密贴合于每组第二板材的下表面进行焊接；并是焊接后的第一板材与第二板材形成以所述海绵钛电极块为中轴对称结构，得到自耗电极7即得到钛合金铸锭。

本发明提供的锆合金铸锭的制备方法够在制备锆合金铸锭的过程中实现对锆合金残料的高效利用，同时解决了现有技术中工业锆及锆合金大规格、塑性差块料的利用，节约了生产成本和资源，并且加工简单，生产效率高，能够广泛地应用到锆合金铸锭的生产过程。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过现有技术中的各种手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。

Claims (12)

1.一种锆合金铸锭的制备方法，其特征在于，包括：

对锆合金残料进行预处理，形成回收料铸锭；

对所述回收料铸锭进行加工，得到预定规格的型材；

将所述型材与预压制的海绵锆电极块进行组合；

对组合后的型材和海绵锆电极块进行焊接，得到自耗电极；

其中，所述型材的规格与所述海绵锆电极块的规格相匹配，使得所述海绵锆电极块与所述型材能够紧密贴合组合成预定结构；

对所述自耗电极进行真空自耗电弧熔炼，制备形成锆合金铸锭。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，

所述型材与预压制的海绵锆电极块进行组合的方式为：所述型材被夹持在多块海绵锆电极块之间；或

多块所述海绵锆电极被夹持在所述型材之间。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，

所述预定规格的型材为板材；其中所述板材为条状、棒状、柱状、多边体中的任一形状；

所述型材与预压制的海绵锆电极块进行组合的方式为：多块海绵锆电极块分别铺设在所述板材的上表面和下表面。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，

铺设在所述板材的上表面的多块海绵锆电极块成排设置，且多块海绵锆电极块从所述板材沿板材横向延伸的方向从一端延伸至另一端；

铺设在所述板材的下表面的多块海绵锆电极块成排设置，且多块海绵锆电极块沿所述板材的横向延伸的方向从一端延伸至另一端。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在预处理锆合金残料，形成回收料铸锭之前，还包括：

配置制备原料；其中，所述制备原料包括：锆合金残料；

其中，所述锆合金残料包括：锆合金回收屑料和锆合金回收块料；所述锆合金回收屑料和锆合金回收块料进行混合配置。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述对锆合金残料进行预处理的步骤包括：

将锆合金回收屑料进行除杂处理并压制成块状；和/或

将锆合金回收块料切割成预定大小，并进行表面除污；

加入预定量的合金添加剂，对预处理后的锆合金回收屑料和锆合金回收块料进行真空自耗电弧熔炼或电子束熔炼，得到回收料铸锭。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述对所述回收料铸锭进行加工，得到预定规格的型材的步骤包括：

将回收料铸锭通过锻造方式或机电加工方式加工为预定规格的型材；

通过预定处理方式除去所述型材的表面的污染物；

其中，所述型材包括上表面和下表面，所述上表面和下表面具有相同的预定宽度和相同的预定长度。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其中，在将所述型材与预压制的海绵锆电极块进行组合之前，还包括：

将海绵锆电极块原料压制为预定形状，使得所述海绵锆电极块能够与所述型材的上表面或下表面紧密贴合；

其中，所述海绵锆电极块具有与所述型材的上表面或下表面紧密贴合的平面。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述对组合后的型材和海绵锆电极块进行焊接，得到自耗电极的步骤包括：

将每两个海绵锆电极块设置为一组，将每组中的第一海绵锆电极块按预定方式贴合于所述板材的上表面，将每组中的第二海绵锆电极块按预定方式贴合于所述板材的下表面；

其中，所述预定方式是指：第一海绵锆电极块和第二海绵锆电极块以所述板材为中轴对称设置；或

将每两个板材设置为一组，将所述海绵锆电极块按预定方式贴合于一组中第一板材的上表面，将所述海绵锆电极块按预定方式贴合于一组中第一板材的下表面；

其中，所述预定方式是指：第一板材和第二板材以所述海绵锆电极块为中轴对称设置。

10.一种钛合金铸锭的制备方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的锆合金铸锭的制备方法来制备钛合金铸锭。

11.一种锆合金铸锭，其特征在于，采用权利要求1-9任一项的制备方法制备而成。

12.根据权利要求11所述的锆合金铸锭，其中，所述锆合金铸锭包括上层的海绵锆电极块和下层的海绵锆电极块和夹设在两层海绵锆电极块之间的所述型材；或

上层的型材、下层的型材以及夹设在两层型材之间的所述海绵锆电极块。