【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钛合金材料，具体为一种报废辅助电极回收方法。
技术介绍
1、钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等优异性能，被广泛应用在航空、航天、兵器、舰船、核工业、医疗器械等领域。由于钛原材料昂贵，其加工工艺复杂、成品率低，且钛材的需求十分旺盛，综合因素导致钛合金制品成本高。如何合理、低成本利用钛合金生产过程中产生的废料，实现重熔回收再利用，是降低钛合金制品生产成本必要途径之一。目前，钛合金铸锭在主要的生产方式是真空自耗电弧炉熔炼(var)。
2、在真空自耗电弧熔炼中，辅助电极是连接电极杆与自耗电极的过渡材料，起保护电极杆免受电弧击伤的作用。考虑到用材成本及牌号通用性，辅助电极或者母材多为机械加工而成的纯钛棒材。辅助电极在每次熔炼过程中会出现不同程度的损耗，直至长度因小于安全熔炼距离(约300mm)或者频繁使用导致卡脖变形而报废。年产万吨钛锭的企业，每年产生报废纯钛辅助电极约15吨～20吨，造成了巨大的成本损失。
3、现有的纯钛辅助电极回收技术是主要通过电子束熔炼炉(eb炉)将其熔炼成纯钛锭。该方法使用的eb炉设备造价高，与同产能的进口var炉相比，其造价是后者的3.5～4倍，拥有eb炉厂家屈指可数。另外，该方法生产合金类的钛合金时，成分控制较难，仅能将报废辅助电极制备成经济价值较低的纯钛。
4、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种纯钛辅助电极回收再利用的方法以及一种新的钛合金制造工艺，将纯钛辅助电极分单元浇铸熔炼合金包后直接制备不同牌号的钛合金铸锭。节约了资源，提高原材料
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述缺点，本专利技术的目的是提供一种报废辅助电极回收方法，将纯钛辅助电极分单元浇铸熔炼合金包后直接制备不同牌号的钛合金铸锭，节约了资源，提高原材料利用率，具备很强的经济价值。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种报废辅助电极回收方法，所述对辅助电极进行机械加工、喷砂或酸洗去除表面黑皮、焊瘤；头部、底部端面机加平整；将处理后的直径误差不超过5％的辅助电极进行端面对端面首尾串联组配成1×n的自耗电极，要求单根自耗电极的辅助电极组配数量不超过15支，即n≤15，n代表单个电极单元。
3、优选的，所述将组配后的自耗电极水平放置于真空氩弧焊箱进行充氩焊接，或者垂直竖立在真空自耗电弧炉坩埚正中心上进行炉内对焊；真空氩弧焊接工艺参数要求：炉内预真空≤5pa，漏率≤1.0pa/min，焊接电流150-500a，氩气流量10-40l/min，环焊缝宽度20mm～35mm。
4、优选的，所述真空自耗电弧炉内对焊工艺参数要求：炉内预真空≤5pa，漏率≤1.0pa/min，焊接电3ka～10ka，焊缝面积不小于2/3电极直径；合金添加剂种类和数量根据制备的铸锭牌号有所不同，包括但不限于：al豆、铝钒、tio2、钛铁、c粉、hzr、铜钛、铝硅、铝钼、铝铌、钛锡、铝钽等合金添加剂的一种或者多种。
5、优选的，所述将合金添加剂按照预设份数均匀分配，采用铝箔、拷贝纸、或塑料盒包制合金，每份合金中配入50g～150g粒度0.83～12.7μm小颗粒海绵钛，包制前将0.83～12.7μm小颗粒海绵钛和合金添加剂在不锈钢或者钛制容器内混合，确保tio2、c粉、铝钼等合金添加剂充分散开，避免了粉末状合金添加剂因堆积及高压力的压制成型后，形成的块状低密度夹杂来源，从技术原理上明显优于传统的压制工艺。
6、优选的，所述合金包大小由水冷铜坩埚直径和合金添加剂类型决定，合金包最大尺寸一般不大于坩埚直径0.3倍，尺寸范围约30～130mm，数量2～10个，合金添加剂称重过程中要求无撒漏，包制的合金包形状为球形或者团状，要求无破损；根据铸锭合金牌号选择熔炼次数，一般情况，应不少于2次熔炼；将制备的自耗电极在真空自耗电弧炉内进行熔炼，要求炉内预真空≤5pa，漏率≤1.0pa/min。
7、优选的，所述一次熔炼要求：选用大坩埚比、低电压短弧熔炼提升过程中铸锭飞边以防止合金溶液流淌，通过强直流稳弧、大电流的浇铸熔炼工艺增大熔池深度和活跃度提高一次铸锭合金的分布均匀性，一次熔炼工艺参数：坩埚φ300mm～φ480mm(坩埚直径：电极直径＝1.5～2.5)，正常熔炼阶段电流10～16ka，电压28～32v，稳弧(dc)8～12a；一次熔炼时，熔炼1/2电极单元重量后跳闸断弧，迅速提升电极杆至适当位置，待金属熔池炉内冷却3～7min后，浇铸合金包，然后完成剩余1/2电极单元重量的熔炼实现熔液对合金包的包裹，按照此熔炼方式，完成剩余自耗电极熔炼。
8、优选的，所述二次、三次熔炼采用弱搅拌交流稳弧的熔炼工艺，保证熔炼出化学成分均匀的铸锭，二次熔炼坩埚φ400mm～φ580mm，电流15～20ka，稳弧(ac)5～8a，电压30～36v；三次熔炼坩埚φ480mm～φ650mm，电流18～24ka，电压31～36v，稳弧(ac)4～8a；对经过三次熔炼的铸锭进行机加、取样及冒口锯切处理。
9、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
10、本专利技术将合金的添加工序从电极制备转移至真空自耗熔炼工序，避免了电极制备过程中因使用油压机时，冲头开裂引入高密度夹杂风险，实现了技术创新；包制前，将海绵钛和合金添加剂在不锈钢或者钛制容器内混合，确保tio2、c粉、铝钼等合金添加剂充分散开，避免了粉末状合金添加剂因堆积及高压力的压制成型后，形成的块状低密度夹杂来源，从技术原理上明显优于传统的压制工艺；本技术提出了一种大坩埚比、低电压提升浇铸锭飞边防止合金流淌，通过强稳弧、大电流的浇铸熔炼工艺增大熔池深度和活跃度提高一次铸锭合金的分布均匀性，然后通过选用合理的坩埚尺寸降低一次浇铸锭即电极单元高度和小电流、弱搅拌的二次、三次熔炼工艺，保证熔炼出化学成分均匀的铸锭，解决辅助电极回收利用的技术问题，可消化生产过程中积压报废辅助电极，较高的成品率，加工过程中基本没有残废料的产生，有利于提高原材料的利用率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种报废辅助电极回收方法，其特征在于：所述对辅助电极进行机械加工、喷砂或酸洗去除表面黑皮、焊瘤；头部、底部端面机加平整；将处理后的直径误差不超过5％的辅助电极进行端面对端面首尾串联组配成1×N的自耗电极，要求单根自耗电极的辅助电极组配数量不超过15支，即N≤15，N代表单个电极单元。
2.根据权利要求1所述的一种报废辅助电极回收方法，其特征在于：所述将组配后的自耗电极水平放置于真空氩弧焊箱进行充氩焊接，或者垂直竖立在真空自耗电弧炉坩埚正中心上进行炉内对焊；真空氩弧焊接工艺参数要求：炉内预真空≤5Pa，漏率≤1.0Pa/min，焊接电流150-500A，氩气流量10-40L/min，环焊缝宽度20mm～35mm。
3.根据权利要求1所述的一种报废辅助电极回收方法，其特征在于：所述真空自耗电弧炉内对焊工艺参数要求：炉内预真空≤5Pa，漏率≤1.0Pa/min，焊接电3kA～10kA，焊缝面积不小于2/3电极直径；合金添加剂种类和数量根据制备的铸锭牌号有所不同，包括但不限于：Al豆、铝钒、TiO2、钛铁、C粉、HZr、铜钛、铝硅、铝钼、铝铌、钛锡、铝钽等合金
4.根据权利要求1所述的一种报废辅助电极回收方法，其特征在于：所述将合金添加剂按照预设份数均匀分配，采用铝箔、拷贝纸、或塑料盒包制合金，每份合金中配入50g～150g粒度0.83～12.7μm小颗粒海绵钛，包制前将0.83～12.7μm小颗粒海绵钛和合金添加剂在不锈钢或者钛制容器内混合，确保TiO2、C粉、铝钼等合金添加剂充分散开，避免了粉末状合金添加剂因堆积及高压力的压制成型后，形成的块状低密度夹杂来源，从技术原理上明显优于传统的压制工艺。
5.根据权利要求1所述的一种报废辅助电极回收方法，其特征在于：所述合金包大小由水冷铜坩埚直径和合金添加剂类型决定，合金包最大尺寸一般不大于坩埚直径0.3倍，尺寸范围约30～130mm，数量2～10个，合金添加剂称重过程中要求无撒漏，包制的合金包形状为球形或者团状，要求无破损；根据铸锭合金牌号选择熔炼次数，一般情况，应不少于2次熔炼；将制备的自耗电极在真空自耗电弧炉内进行熔炼，要求炉内预真空≤5Pa，漏率≤1.0Pa/min。
6.根据权利要求1所述的一种报废辅助电极回收方法，其特征在于：所述一次熔炼要求：选用大坩埚比、低电压短弧熔炼提升过程中铸锭飞边以防止合金溶液流淌，通过强直流稳弧、大电流的浇铸熔炼工艺增大熔池深度和活跃度提高一次铸锭合金的分布均匀性，一次熔炼工艺参数：坩埚φ300mm～φ480mm(坩埚直径：电极直径＝1.5～2.5)，正常熔炼阶段电流10～16kA，电压28～32V，稳弧(DC)8～12A；一次熔炼时，熔炼1/2电极单元重量后跳闸断弧，迅速提升电极杆至适当位置，待金属熔池炉内冷却3～7min后，浇铸合金包，然后完成剩余1/2电极单元重量的熔炼实现熔液对合金包的包裹，按照此熔炼方式，完成剩余自耗电极熔炼。
7.根据权利要求1所述的一种报废辅助电极回收方法，其特征在于：所述二次、三次熔炼采用弱搅拌交流稳弧的熔炼工艺，保证熔炼出化学成分均匀的铸锭，二次熔炼坩埚φ400mm～φ580mm，电流15～20kA，稳弧(AC)5～8A，电压30～36V；三次熔炼坩埚φ480mm～φ650mm，电流18～24kA，电压31～36V，稳弧(AC)4～8A；对经过三次熔炼的铸锭进行机加、取样及冒口锯切处理。
...【技术特征摘要】
1.一种报废辅助电极回收方法，其特征在于：所述对辅助电极进行机械加工、喷砂或酸洗去除表面黑皮、焊瘤；头部、底部端面机加平整；将处理后的直径误差不超过5％的辅助电极进行端面对端面首尾串联组配成1×n的自耗电极，要求单根自耗电极的辅助电极组配数量不超过15支，即n≤15，n代表单个电极单元。
2.根据权利要求1所述的一种报废辅助电极回收方法，其特征在于：所述将组配后的自耗电极水平放置于真空氩弧焊箱进行充氩焊接，或者垂直竖立在真空自耗电弧炉坩埚正中心上进行炉内对焊；真空氩弧焊接工艺参数要求：炉内预真空≤5pa，漏率≤1.0pa/min，焊接电流150-500a，氩气流量10-40l/min，环焊缝宽度20mm～35mm。
3.根据权利要求1所述的一种报废辅助电极回收方法，其特征在于：所述真空自耗电弧炉内对焊工艺参数要求：炉内预真空≤5pa，漏率≤1.0pa/min，焊接电3ka～10ka，焊缝面积不小于2/3电极直径；合金添加剂种类和数量根据制备的铸锭牌号有所不同，包括但不限于：al豆、铝钒、tio2、钛铁、c粉、hzr、铜钛、铝硅、铝钼、铝铌、钛锡、铝钽等合金添加剂的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的一种报废辅助电极回收方法，其特征在于：所述将合金添加剂按照预设份数均匀分配，采用铝箔、拷贝纸、或塑料盒包制合金，每份合金中配入50g～150g粒度0.83～12.7μm小颗粒海绵钛，包制前将0.83～12.7μm小颗粒海绵钛和合金添加剂在不锈钢或者钛制容器内混合，确保tio2、c粉、铝钼等合金添加剂充分散开，避免了粉末状合金添加剂因堆积及高压力的压制成型后，形成的块状低密度夹杂来源，从技术原理上明显优于传统的压制工艺...
【专利技术属性】
技术研发人员：周林，房皆超，李鹏，王岐，郑裕川，石义平，
申请(专利权)人：陕西星汉北辰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。