CN114769599A - 一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法，该方法为：一、制备钼合金原料杆和带有预制孔位的钼合金原料棒；二、将钼合金原料杆加工为连接杆和推料杆，再将钼合金原料棒的预制孔位加工为销孔；三、将连接杆的端部以过盈配合方式插设于相邻钼合金原料棒的销孔内，使钼合金原料棒相邻之间通过连接杆依次串联，形成串联钼合金原料棒组件，再将推料杆的一端插设于串联钼合金原料棒组件的首端或末端的销孔内进行过盈配合，得到钼合金电子束熔炼用电极。本发明采用过盈配合的连接方式制备得到的钼合金电子束熔炼用电极具有整体性及刚性好，且强度高的优点，从而提高了该电极的稳定性及原料的利用率，大幅降低了该电极的制备成本。

Description

一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法
技术领域
本发明属于合金电极制备技术领域，具体涉及一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法。
背景技术
真空电子束熔炼是一种常用的制备难熔金属合金铸锭的熔炼技术，在熔炼时需要根据工艺和设备规格制备电极。电极制备通常用到的方法是先用粉末冶金方法制备出条状原料，并采用焊接法和捆扎法，或同时使用焊接法和捆扎法，将条状原料成型为熔炼用的柱状原料。但对于钼合金的熔炼，采用焊接法和捆扎法制备电极会存以下问题：1、由于钼及钼合金对气体杂质污染极其敏感，即使在氩气保护下焊接，焊缝的强度也非常差，在电极组装、搬运和熔炼进料过程的震动极易使焊缝处发生断裂；2、由于钼与铼的熔点相差较大，因此需要较高的烧结温度，在制备条状原料的过程中非常容易发生弯曲，从而通过捆扎法制备电极时，条状原料难以紧密捆扎，甚至需要将条状原料破碎成数段后才能捆扎，而且需要辅助焊接才能勉强制备出符合要求的电极；3、捆扎法或焊接法制备的电极中条状原料之间为点连接，随着熔炼的进行，当捆扎带或条状原料一端的焊缝被电子束轰击熔化时，电极中剩余的条状原料可能会因固定点不够或固定点强度不够而失去支撑，往往会出现整块条状原料掉在熔池外或掉进熔池的现象，从而不仅会产生不必要的原料损耗，也会对铸锭质量造成较大影响。因此，对于钼合金的电子束熔炼，需要开发一种简易的方法来制备更加稳定的电极。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法。该方法采用过盈配合的原理设计，将连接杆的两端与相邻钼合金原料棒的销孔过盈配合，然后将推料杆的一端与串联钼合金原料棒组件首端或末端的钼合金原料棒的销孔过盈配合，实现了钼合金电子束熔炼用电极的制备，该方法制备的钼合金电子束熔炼用电极整体性及刚性好，且强度高，提高了该电极在组装、搬运及熔炼过程中的稳定性，减少原料的额外损失，简化了该电极的制备工艺，并大幅度降低了该电极的制备成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、根据目标电极成分，采用粉末冶金方法制备得到钼合金原料棒和钼合金原料杆，所述钼合金原料棒的两端均设有预制孔位；
步骤二、将步骤一中得到的钼合金原料杆的外圆进行机械加工，得到连接杆和推料杆，再将步骤一中得到的钼合金原料棒两端的预制孔位进行机械加工，形成销孔；
步骤三、将步骤二中得到的连接杆的端部以过盈配合方式插设于相邻步骤二中得到的钼合金原料棒的销孔内，使钼合金原料棒相邻之间通过连接杆依次串联，形成串联钼合金原料棒组件，再将步骤二中得到的推料杆的一端插设于串联钼合金原料棒组件的首端或末端的销孔内进行过盈配合，得到钼合金电子束熔炼用电极。
本发明钼合金电子束熔炼用电极的制备方法的过程原理：
本发明根据电极所要求的铸锭成分，采用粉末冶金方法制备得到了钼合金原料杆和钼合金原料棒，并在钼合金原料棒的两端设置了预制孔位，通过在钼合金原料棒的两端设置预制孔位，使后期销孔的加工不再需要专用钻床或钻头重新钻孔，只需用普通车床根据需要将预制孔位继续扩大即可完成，从而使销孔的加工更加便捷；继续将钼合金原料杆的外圆进行机械加工，得到尺寸合适的连接杆和推料杆，再将钼合金原料棒两端的预制孔位进行机械加工，得到销孔，连接杆和推料杆的端部均能与原料棒两端的销孔过盈配合；最后将连接杆的两个端部分别插设于相邻的钼合金原料棒的销孔内，使连接杆的端部与钼合金原料棒的销孔过盈配合，从而使钼合金原料棒相邻之间通过连接杆依次串联，形成串联钼合金原料棒组件，再将步骤二中得到的推料杆的一端插设于串联钼合金原料棒组件的首端或末端的销孔内进行过盈配合，得到钼合金电子束熔炼用电极，其中连接杆用于将钼合金原料棒组合连接成较长的钼合金电子束熔炼用电极，且连接杆作为原料的一部分与钼合金原料棒共同熔炼成铸锭，推料杆只装配在钼合金电子束熔炼用电极的尾端，用于将钼合金电子束熔炼用电极固定在熔炼炉内的推料机构上，以使原料在熔炼过程中不断向炉内输送，且推料杆不作为原料熔炼成铸锭，因此推料杆能够被反复使用。本发明采用过盈配合的装配方法制备的钼合金电子束熔炼用电极中钼合金原料棒与连接杆和推料杆之间的连接牢靠，使钼合金电子束熔炼用电极具有良好的刚性和强度以及整体性，因此保证了该电极不会因外力冲击而断裂，防止了该电极中钼合金原料棒在熔炼过程中整块掉落，并在熔炼过程中有效地保持了该电极的整体性，克服了现有技术中通过焊接法和捆扎法制备的电极易断裂或难以紧密捆扎的缺陷，同时也解决了熔炼过程中电极中的条状原料容易整块掉落熔池的问题。
上述的一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤一中得到的钼合金原料棒与钼合金原料杆为同一牌号或成分相同。本发明的钼合金原料棒和钼合金原料杆选用同一牌号或同一成分的原材料制备，有利于熔炼出表面光滑、成分均匀且高纯度的钼合金铸锭。
上述的一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤一中得到的钼合金原料杆的直径为钼合金原料棒直径的20％～50％。该优选的钼合金连接杆和钼合金推料杆的直径与钼合金原料棒的直径之间的比例关系有利于保证连接杆、推料杆及原料棒的强度，从而能防止钼合金原料棒与钼合金连接杆及钼合金推料杆连接部位受外力影响而发生断裂。
上述的一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤一中得到的钼合金原料棒的弯曲度不超过自身直径的50％。本发明的钼合金原料棒总弯曲程度不超过钼合金原料棒直径的50％，能够有效防止钼合金原料棒两端的预制孔位偏离中心的位置过大，从而保证钼合金电子束熔炼用电极的整体直线度。
上述的一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤一中得到的预制孔位位于钼合金原料棒两端的中心位置。该优选的预制孔位开设位置使原料棒与连接杆及推料杆串联后能够处于同一轴线上，从而使制备得到的钼合金电子束熔炼用电极更加稳定，进而能有效避免钼合金电子束熔炼用电极在搬运过程中因受力不均而断裂。
上述的一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法，其特征在于，当钼合金原料棒弯曲度大于0％时，步骤三中得到的串联钼合金原料棒组件中相邻钼合金原料棒的凹曲面和凸曲面交替排列。该优选的钼合金原料棒的排列方式有利于钼合金电子束熔炼用电极保持良好的整体的直线度。
上述的一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤二中得到的销孔的直径小于连接杆和推料杆的外径。本发明中步骤二制备得到的销孔的直径小于连接杆和推料杆的外径，有利于实现销孔与连接杆和推料杆之间的过盈配合。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的钼合金原料棒与连接杆之间以及钼合金原料棒与推料杆之间通过过盈配合的连接结构进行装配，使得钼合金原料棒与连接杆和推料杆之间的连接更为牢靠，从而使制备得到的钼合金电子束熔炼用电极具有良好的刚性和极高的强度，因此能有效避免该电极在搬运和熔炼时因受到外力或震动而分散，并能有效防止钼合金原料棒在熔炼过程中整块掉落，有利于该电极在熔炼的全程中保持整体性，进而提高原料的整体利用率。
2、本发明通过过盈配合的连接方式制备的钼合金电子束熔炼用电极整体性好，熔炼时极少需要控制和调整该电极的位置，只需要匀速推动该电极进入炉内进行熔炼，因此电子束轰击过程更加稳定。
3、本发明的钼合金电子束熔炼用电极中相邻钼合金原料棒之间通过连接杆连接，无需焊接或绑带捆扎，且连接杆与钼合金原料棒的成分相同，因此通过本发明的方法制备的钼合金电子束熔炼用电极的结构简单，成分一致，从而更易于熔炼出表面光滑，成分均匀且杂质含量低的铸锭。
4、本发明利用过盈配合的装配方法制备钼合金电子束熔炼用电极，与传统的焊接法和捆扎法制备电极相比，既降低了制造成本，也简化了制造工艺。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明实施例4制备得到的直型钼合金原料棒的结构示意图。
图2是本发明实施例4制备得到的钼合金电子束熔炼用电极的结构示意图。
图3是本发明实施例1、2、3和5制备得到的弯型钼合金原料棒的结构示意图。
图4是本发明实施例1、2、3和5制备得到的钼合金电子束熔炼用电极的结构示意图。
附图标记说明：
1—直型钼合金原料棒； 2—预制孔位； 3—弯型钼合金原料棒；
4—连接杆； 5—推料杆。
具体实施方式
本发明通过实施例1～5进行详细说明。
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、根据目标电极成分，采用粉末冶金方法制备得到含铼质量含量为5％的钼合金原料杆和钼合金原料棒；所述钼合金原料杆的尺寸为Φ20mm×L(直径×长度)，L>1000mm，所述钼合金原料棒为弯型钼合金原料棒3，尺寸为Φ90mm×600mm(直径×长度)，弯曲度为45mm，且所述弯型钼合金原料棒3的两端均设有预制孔位2，所述预制孔位2的尺寸为Φ13.5mm×30mm(直径×深度)；
步骤二、将步骤一中得到的钼合金原料杆的外圆进行机械加工，得到连接杆4和推料杆5，所述连接杆4的尺寸为Φ20mm×100mm(直径×长度)，所述推料杆5的尺寸为Φ20mm×600mm(直径×长度)，再将步骤一中得到的弯型钼合金原料棒3的预制孔位2进行机械加工，形成销孔，所述销孔的尺寸为Φ19mm×30mm(直径×深度)；
步骤三、将步骤二中得到的连接杆4的端部以过盈配合方式插设于相邻步骤二中得到的弯型钼合金原料棒3的销孔内，使弯型钼合金原料棒3相邻之间通过连接杆4依次串联，形成串联钼合金原料棒组件，再将步骤二中得到的推料杆5的一端插设于串联钼合金原料棒组件的首端或末端的销孔内进行过盈配合，得到钼合金电子束熔炼用电极如图2所示。
经一次电子束炉熔炼出的钼合金铸锭直径为90mm，该铸锭表面质量好，无皮下气孔、冷隔等表面缺陷，在该铸锭头、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，将该铸锭锻造成直径为28mm的棒材，表面车光，经0.8mm平底孔超声探伤及高低倍检验，未发现夹杂和成分偏析冶金缺陷。
实施例2
步骤一、根据目标电极成分，采用粉末冶金方法制备得到含铼质量含量为50％的钼合金原料杆和钼合金原料棒，所述钼合金原料杆的尺寸为Φ35mm×L(直径×长度)，L>1000mm，所述钼合金原料棒为弯型钼合金原料棒3，尺寸为Φ70mm×600mm(直径×长度)，弯曲度为20mm，且所述弯型钼合金原料棒3的两端均设有预制孔位2，所述预制孔位2的尺寸为Φ28mm×20mm(直径×深度)；
步骤二、将步骤一中得到的钼合金原料杆的外圆进行机械加工，得到连接杆4和推料杆5，所述连接杆4的尺寸为Φ35mm×100mm(直径×长度)，所述推料杆5的尺寸为Φ35mm×600mm(直径×长度)，再将步骤一中得到的弯型钼合金原料棒3的预制孔位2进行机械加工，形成销孔，所述销孔的尺寸为Φ33mm×30mm(直径×深度)；
步骤三、将步骤二中得到的连接杆4的端部以过盈配合方式插设于相邻步骤二中得到的弯型钼合金原料棒3的销孔内，使弯型钼合金原料棒3相邻之间通过连接杆4依次串联，形成串联钼合金原料棒组件，再将步骤二中得到的推料杆5的一端插设于串联钼合金原料棒组件的首端或末端的销孔内进行过盈配合，得到钼合金电子束熔炼用电极如图2所示。
经一次电子束炉熔炼出的钼合金铸锭直径为70mm，该铸锭表面质量好，无皮下气孔、冷隔等表面缺陷，在该铸锭头、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，将该铸锭锻造成直径为28mm的棒材，表面车光，经0.8mm平底孔超声探伤及高低倍检验，未发现夹杂和成分偏析冶金缺陷。
实施例3
步骤一、根据目标电极成分，采用粉末冶金方法制备得到含铼质量含量为20％的钼合金原料杆和钼合金原料棒3，所述钼合金原料杆的尺寸为Φ30mm×L(直径×长度)，L>1000mm，所述钼合金原料棒为弯型钼合金原料棒3，尺寸为Φ120mm×600mm(直径×长度)，弯曲度为30mm，且所述弯型钼合金原料棒3的两端均设有预制孔位，所述预制孔位的尺寸为Φ24mm×30mm(直径×深度)；
步骤二、将步骤一中得到的钼合金原料杆的外圆进行机械加工，得到连接杆4和推料杆5，所述连接杆4的尺寸为Φ30mm×100mm(直径×长度)，所述推料杆5的尺寸为Φ30mm×600mm(直径×长度)，再将步骤一中得到的弯型钼合金原料棒3的预制孔位2进行机械加工，形成销孔，所述销孔的尺寸为Φ29mm×40mm(直径×深度)；
步骤三、将步骤二中得到的连接杆4的端部以过盈配合方式插设于相邻步骤二中得到的弯型钼合金原料棒3的销孔内，使弯型钼合金原料棒3相邻之间通过连接杆4依次串联，形成串联钼合金原料棒组件，再将步骤二中得到的推料杆5的一端插设于串联钼合金原料棒组件的首端或末端的销孔内进行过盈配合，得到钼合金电子束熔炼用电极如图2所示。
经一次电子束炉熔炼出的钼合金铸锭直径为120mm，该铸锭表面质量好，无皮下气孔、冷隔等表面缺陷，在该铸锭头、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，将该铸锭锻造成直径为28mm的棒材，表面车光，经0.8mm平底孔超声探伤及高低倍检验，未发现夹杂和成分偏析冶金缺陷。
实施例4
步骤一、根据目标电极成分，采用粉末冶金方法制备得到含铼质量含量为41％的钼合金原料杆和钼合金原料棒，所述钼合金原料杆的尺寸为Φ31.5mm×L(直径×长度)，L>1000mm，如图2所示，所述钼合金原料棒为直型钼合金原料棒1，尺寸为Φ90mm×600mm(直径×长度)，弯曲度为0mm，且所述直型钼合金原料棒1的两端均设有预制孔位2，所述预制孔位2的尺寸为Φ27mm×30mm(直径×深度)；
步骤二、将步骤一中得到的钼合金原料杆的外圆进行机械加工，得到连接杆4和推料杆5，所述连接杆4的尺寸为Φ31.5mm×100mm(直径×长度)，所述推料杆5的尺寸为Φ31.5mm×600mm(直径×长度)，再将步骤一中得到的弯型钼合金原料棒3的预制孔位2进行机械加工，形成销孔，所述销孔的尺寸为Φ30mm×40mm(直径×深度)；
步骤三、将步骤二中得到的连接杆4的端部以过盈配合方式插设于相邻步骤二中得到的直型钼合金原料棒1的销孔内，使直型钼合金原料棒1相邻之间通过连接杆4依次串联，形成串联钼合金原料棒组件，再将步骤二中得到的推料杆5的一端插设于串联钼合金原料棒组件的首端或末端的销孔内进行过盈配合，得到钼合金电子束熔炼用电极如图3所示。
经一次电子束炉熔炼出的钼合金铸锭直径为90mm，该铸锭表面质量好，无皮下气孔、冷隔等表面缺陷，在该铸锭头、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，将该铸锭锻造成直径为28mm的棒材，表面车光，经0.8mm平底孔超声探伤及高低倍检验，未发现夹杂和成分偏析冶金缺陷。
实施例5
步骤一、根据目标电极成分，采用粉末冶金方法制备得到含铼质量含量为41％的钼合金原料杆和钼合金原料棒，所述钼合金原料杆的尺寸为Φ27mm×L(直径×长度)，L>1000mm，所述钼合金原料棒为弯型钼合金原料棒3，尺寸为Φ90mm×600mm(直径×长度)，弯曲度为20mm，且所述弯型钼合金原料棒3的两端均设有预制孔位2，所述预制孔位2的尺寸为Φ22.5mm×30mm(直径×深度)；
步骤二、将步骤一中得到的钼合金原料杆的外圆进行机械加工，得到连接杆4和推料杆5，所述连接杆4的尺寸为Φ27mm×100mm(直径×长度)，所述推料杆5的尺寸为Φ27mm×600mm(直径×长度)，再将步骤一中得到的弯型钼合金原料棒3的预制孔位2进行机械加工，形成销孔，所述销孔的尺寸为Φ26mm×40mm(直径×深度)；
步骤三、将步骤二中得到的连接杆4的端部以过盈配合方式插设于相邻步骤二中得到的弯型钼合金原料棒3的销孔内，使弯型钼合金原料棒3相邻之间通过连接杆4依次串联，形成串联钼合金原料棒组件，再将步骤二中得到的推料杆5的一端插设于串联钼合金原料棒组件的首端或末端的销孔内进行过盈配合，得到钼合金电子束熔炼用电极如图2所示。
经一次电子束炉熔炼出的钼合金铸锭直径为90mm，该铸锭表面质量好，无皮下气孔、冷隔等表面缺陷，在该铸锭头、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，将该铸锭锻造成直径为28mm的棒材，表面车光，经0.8mm平底孔超声探伤及高低倍检验，未发现夹杂和成分偏析冶金缺陷。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、根据目标电极成分，采用粉末冶金方法制备得到钼合金原料棒和钼合金原料杆，所述钼合金原料棒的两端均设有预制孔位(2)；
步骤二、将步骤一中得到的钼合金原料杆的外圆进行机械加工，得到连接杆(4)和推料杆(5)，再将步骤一中得到的钼合金原料棒两端的预制孔位(2)进行机械加工，形成销孔；
步骤三、将步骤二中得到的连接杆(4)的端部以过盈配合方式插设于相邻步骤二中得到的钼合金原料棒的销孔内，使钼合金原料棒相邻之间通过连接杆(4)依次串联，形成串联钼合金原料棒组件，再将步骤二中得到的推料杆(5)的一端插设于串联钼合金原料棒组件的首端或末端的销孔内进行过盈配合，得到钼合金电子束熔炼用电极。
2.根据权利要求1所述的一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤一中得到的钼合金原料棒与钼合金原料杆为同一牌号或成分相同。
3.根据权利要求1所述的一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤一中得到的钼合金原料杆的直径为钼合金原料棒直径的20％～50％。
4.根据权利要求1所述的一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤一中得到的钼合金原料棒的弯曲度不超过自身直径的50％。
5.根据权利要求1所述的一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤一中得到的预制孔位(2)位于钼合金原料棒两端的中心位置。
6.根据权利要求1所述的一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法，其特征在于，当钼合金原料棒弯曲度大于0％时，步骤三中得到的串联钼合金原料棒组件中相邻钼合金原料棒的凹曲面和凸曲面交替排列。
7.根据权利要求1所述的一种钼合金电子束熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤二中得到的销孔的直径小于连接杆(4)和推料杆(5)的外径。
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