專利名稱：用于殘廢鈦回收重熔工藝的電極裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬有色金屬材料回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于殘廢鈦回收重熔工藝的電極裝置。
背景技術(shù)：
鈦是一種稀有金屬，鈍鈦及鈦合金是新型材料，由于其良好的物理化學性能，因此被廣泛應用于航天、航空、冶金和化工等領(lǐng)域，并一直被發(fā)達國家視為戰(zhàn)略物資。我國是鈦的生產(chǎn)大國，也是鈦的消費大國，由于我國工業(yè)的快速發(fā)展，對鈦的需求量日益倍增，國內(nèi)生產(chǎn)鈦及合金僅能滿足需求的一半，缺口很大，且這種局面不可能在短期內(nèi)得到緩解。殘廢鈦主要是加工過程中的邊角料和報廢的鈦制品，大量的殘廢鈦遺棄過程中，對環(huán)境造成大量污染，同時浪費鈦資源，因此，廢鈦、殘鈦回收利用是彌補我國鈦資源不足的一條重要途徑之一，可以減少我國對鈦工業(yè)的投資，緩解資源與環(huán)境的壓力，減少能源浪費，減少環(huán)境污染，因此，廢鈦的再生利用已成為鈦工業(yè)應用、加工迫切需要解決的問題，現(xiàn)有殘廢鈦回收重熔技術(shù)，一般是把殘鈦洗凈粉碎整理后按20%的量做為返回料加入海綿鈦中壓制電極進行熔煉，但純回收重熔廢殘鈦型材技術(shù)尚未見諸報道，因此有必要改進。

實用新型內(nèi)容本實用新型解決的技術(shù)問題提供一種用于殘廢鈦回收重熔工藝的電極裝置，以鈦棒為電極中心，將管棒殘鈦和殘鈦電極塊固定在鈦棒上并使三者成為一個緊實的整體電極，整體電極具備足夠的機械穩(wěn)定性，即使在熔煉過程中加熱時也不會開裂，并確保電流暢通無阻地通過。本實用新型采用的技術(shù)方案用于殘廢鈦回收重熔工藝的電極裝置，所述電極裝置具有作為電極中心的鈦棒，所述鈦棒上固定捆綁后的管棒殘鈦和殘鈦電極塊并使鈦棒和捆綁后的管棒殘鈦及殘鈦電極塊成為一個粗細均勻且緊實的整體自耗電極。其中，所述管棒殘鈦采用經(jīng)酸洗、剪切、風干工序的管狀、板帶狀、塊狀、車削狀制成并將多個捆綁在一起后焊接在鈦棒上。其中，所述殘鈦電極塊采用殘廢鈦屑壓制而成并焊接在鈦棒上。進一步地，所述鈦棒為多根。進一步地，所述鈦棒為0 20-30mmXL3000mm的純鈦棒。進一步地，所述整體電極為C 350mmXL3000mm的自耗電極。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點1、采用國內(nèi)常用的真空自耗電極熔煉爐直接回收重熔殘廢鈦，并通過鈦棒作為自耗電極的‘中心極’，整個自耗電極處于軸同心，即自耗電極是圓形而‘中心極’在電極的中心，有利于電弧的方向性，使得電極的電弧較集中對準熔池；2、自耗電極以鈦棒為中心，自耗電極的壓制電極塊或管、板帶材料有依托，使得整個自耗電極有整體性，在熔煉過程中，防止了電極開散、電極‘掉蛋’現(xiàn)象，從而熔煉鑄錠的組織結(jié)構(gòu)、質(zhì)量得以有效的控制；3、由于以殘廢鈦為自耗電極，使得原熔煉工藝參數(shù)有所改變，加強了人工控制電極的給進速度的控制，使熔滴熔速有控性，基本保證所要求弧長的穩(wěn)定性和漫散型，提高了冶煉質(zhì)量；4、由于以鈦棒為中心極，可將廢鈦產(chǎn)品及鈦設備加工余料，鈦加工各工序的殘料邊角料根據(jù)原料質(zhì)量的不同，都可以回收重熔為優(yōu)質(zhì)成品鑄錠，成品率可達83% -92%之間；5、該工藝重熔殘廢鈦，由于以鈦棒為中心極，可獲得優(yōu)質(zhì)鑄錠，表面質(zhì)量和組織性能方面均達到國家標準，在減少環(huán)境污染、節(jié)約能源的同時生產(chǎn)效率大大提高，勞動條件也得到明顯改善。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖1、2描述本實用新型的一種實施例。用于殘廢鈦回收重熔工藝的電極裝置，具有作為電極中心的鈦棒1，鈦棒1上焊接捆綁后的管棒殘鈦2和殘鈦電極塊3并使鈦棒1和捆綁后的管棒殘鈦2及殘鈦電極塊3成為一個粗細均勻且緊實的整體電極4 ；管棒殘鈦2采用經(jīng)酸洗、剪切、風干工序的管狀、板帶狀、塊狀、車削狀或殘鑄錠制成并將多個捆綁在一起后焊接在鈦棒1上，殘鈦電極塊3采用殘廢鈦屑壓制而成并焊接在鈦棒1上。上述鈦棒1可以為多根，優(yōu)選2-3根，鈦棒1選用規(guī)格為C 20-30mmXL3000mm的純鈦棒，當選用一根鈦棒1做中心電極時，整體電極4為0 350mmXL3000mm的自耗電極。 捆綁后的管棒殘鈦2和殘鈦電極塊3與鈦棒1焊接在真空保護或在惰性氣氛下的容器里進行。本實用新型所應用于的真空自耗電弧爐熔煉回收重熔殘廢鈦工藝，包括以下步驟步驟1，電極的制備制備1，把殘、廢的鈦型材進行牌號篩選，對于管狀、板帶狀、塊狀、車削狀或殘鑄錠均按工藝規(guī)范進行除油、除雜質(zhì)的酸洗、剪切、風干等工序備用；制備2，對于塊狀鈦料進行噴砂除去氧化物；制備3，剪切定尺，或壓制電極塊厚200-250mmX200-300mmX300-;350mm的電極塊；制備4，管狀、板帶狀廢鈦需要捆綁后焊接到中心電極鈦棒1上，選用一根C 25-35mmX 3000mm的鈦棒1作為電極中心，然后把制備2、制備3的鈦材焊接或捆綁在鈦棒上，制成C 350mmX 3000mm的整體電極4，即自耗電極，經(jīng)整理后備用。殘廢鈦料通過以上步驟，焊接制成350mmX3000mm的自耗電極。自耗電極捆綁和焊接方法為自耗電弧焊或等離子焊，焊接應進行真空保護或在惰性氣氛下的容器里進行，
4以避免污染和難熔氧化物或氮化物的形成。制備的自耗電極必須具備足夠的機械穩(wěn)定性， 即使在熔煉過程中加熱時也不會開裂，并確保電流暢通無阻地通過。整體電極4要求粗細均勻、干燥，含氣量和揮發(fā)性雜質(zhì)少。步驟2，一次熔煉一次熔煉采用(VAR)熔煉法，能確保相互消除反向電流磁場而經(jīng)過改進電路的同軸電弧爐熔煉，可避免電弧不穩(wěn)定和磁場對鈦錠表面產(chǎn)生不良影響。將步驟1制備的自耗電極，放入真空自耗電弧爐熔煉進行熔煉，選用3噸真空自耗電極熔煉爐，通過一次熔煉可得直徑300-470mm的一次性熔錠。電壓設置在40V 50V之間，初始電流設置取決于電極和爐室中的氣體含量、電流大小、電弧間隙、電極的電阻及鑄錠的尺寸。形成熔池后，將熔煉功率增加到高于主熔煉期所預定的水平，以彌補坩堝底部的激冷效應。正常期間，功率應保持不變，直到熔煉末期，按照預定熱封頂工藝降低功率，以便把錠料頭部縮孔和偏析減少到最小。熔速的控制；冶煉原理的實質(zhì)是盡可能保持電極和熔池間弧隙的恒定，但殘廢鈦料的熔煉，因電極密度小于海綿鈦電極，在熔煉過程中熔速自然加快，因此通過人工調(diào)節(jié)， 增大電極進給系統(tǒng)。殘廢鈦為自耗電極，熔煉速度5-12Kg/min。電弧長度(弧距)，電弧長度太短會造成頻繁的短路，降低鑄錠質(zhì)量，太長會使電弧移動，擊穿坩堝壁。在高的電流情況下，如果電弧集中在坩堝表面某一位置就會瞬間擊穿坩堝而造成嚴重的爆炸事件，相應采取防爆措施，弧距不能超過電極和坩堝之間的最小距離，控制在25mm 40mm之間坩堝比，是指電極與坩堝直徑之比，它是影響鑄錠質(zhì)量和安全生產(chǎn)的重要參數(shù)之一。對于海綿鈦的熔煉，坩堝比一般在0. 625 0. 88，坩堝比值大，鑄錠表面質(zhì)量好，致密度高，但易產(chǎn)生邊??；殘廢鈦熔煉過程中，應保證電極與坩堝間隙為40mm 60mm之間，合理的間隙一方面確保安全性，另一方面為氣體排除提供良好的通道。熔煉電流；8-20千安。鑄錠長度的確定，必須考慮到爐子的生產(chǎn)率，一定的電流下，隨著鑄錠長度的增加，生產(chǎn)率增加較小。應當指出，長度的增加應合理，否則，會給生產(chǎn)帶來困難，實際上起不到提高生產(chǎn)率的作用。一般鑄錠的合理長度可依下式確定L = O. 161 (I為熔化電流；0. 16為系數(shù)，單位為mm/A)殘廢鈦一次熔煉，自耗電極的長度控制在2500 3000mm為理想。冷卻出爐，鑄錠一般在真空或惰性氣體保護下冷卻至400°C以下可出爐。惰性氣體保護會加速冷卻，如果還需進一步的熔煉，應避免鑄錠氧化。有些對鑄錠有特殊要求的，應在熱態(tài)時出爐，然后緩慢冷卻。經(jīng)機械車去氧化層及技術(shù)處理可得一次性鑄錠。步驟3，二次熔煉將步驟2獲得的一次鑄錠，通過機械氧化處理后作為自耗電極放入真空自耗電極熔煉爐中進行二次熔煉。為了保證最終產(chǎn)品的均勻性，兩次熔煉是必要的。將一次熔煉的鑄錠作為二次熔煉的電極，是為了獲得成分分布均勻、表面質(zhì)量好的鑄錠。而三次熔煉則是為了獲得更好的成分均勻性。二次熔煉應注意爐內(nèi)壓力，爐壓和原料的氣體含量影響電弧行為和產(chǎn)品質(zhì)量。當電弧區(qū)內(nèi)殘余壓力增大到13 66 時就達到輝光放電的臨界壓力范圍，電弧燃燒不穩(wěn)定，甚至導致電弧熄滅，嚴重時會產(chǎn)生邊弧而擊穿設備。依據(jù)VAR熔煉實踐經(jīng)驗，爐內(nèi)壓力通常在0. 13 1.3 壓力下進行，高的弧電壓則產(chǎn)生長弧，也應避免。惰性氣體保護下熔煉目的在于解決一些鈦合金嚴重偏析。如果有惰性氣體保護，其電壓應高于真空熔煉電壓的5V 10V。電壓波動較大、爐內(nèi)灰塵多、幾乎沒有輝光放電(但易引起側(cè)弧)。為保證重熔產(chǎn)品的質(zhì)量，二次熔煉首要的問題就是要確保熔化速度符合工藝要求，進而弧電壓(或弧長)、熔煉電流、電極進給速度、電極材料的結(jié)構(gòu)都是影響熔化速度的關(guān)鍵參數(shù)，因此，要較好地解決自耗爐的技術(shù)參數(shù)控制問題。殘廢鈦熔煉工藝基本參數(shù)表一
參數(shù) 次數(shù)電極直徑 Φ mm熔煉電流 kA電弧電壓 V坩堝比 mm爐壓 Pa熔速 kg/min冷卻速度 0C穩(wěn)弧電流 A一次3708-2030-50彡400. 13-5-124008熔煉1. 13二次4708-2030-50彡400. 13-6-1340012熔煉1. 2步驟4，機加處理及超聲波檢查將步驟3的二次熔煉鑄錠，進行表面機械加工，清除肉眼可見的缺陷超聲檢驗， 檢查是否存在表面缺陷和內(nèi)部缺陷以及鑄錠化學成分是否符合國標GB/26060-2010要求。 即可獲得優(yōu)質(zhì)鈦鑄錠鈦TA2鑄錠的力學性能表-2
牌號工業(yè)純鈦σ b/MPaσ02/MPaδ/%Ψ (% )Ε. /MPaTA2Ti彡925彡8706-8彡251. 078X105 步驟5，化學成分分析鑄錠經(jīng)表面處理后，按鑄錠的上、中、下分別取樣，送檢測部門進行化學成分檢驗。 殘廢鈦型材，通過以上步驟，即可獲得符合國標的優(yōu)質(zhì)鈦鑄錠。上述實施例，只是本實用新型的較佳實施例，并非用來限制本實用新型實施范圍， 故凡以本實用新型權(quán)利要求所述內(nèi)容所做的等效變化，均應包括在本實用新型權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.用于殘廢鈦回收重熔工藝的電極裝置，其特征在于所述電極裝置具有作為電極中心的鈦棒(1)，所述鈦棒(1)上固定捆綁后的管棒殘鈦( 和殘鈦電極塊C3)并使鈦棒(1) 和捆綁后的管棒殘鈦( 及殘鈦電極塊C3)成為一個粗細均勻且緊實的整體電極G)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于殘廢鈦回收重熔工藝的電極裝置，其特征在于所述管棒殘鈦( 采用經(jīng)酸洗、剪切、風干工序的管狀、板帶狀、塊狀、車削狀或殘鑄錠制成并將多個捆綁在一起后焊接在鈦棒(1)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于殘廢鈦回收重熔工藝的電極裝置，其特征在于所述殘鈦電極塊C3)采用殘廢鈦屑壓制而成并焊接在鈦棒(1)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的用于殘廢鈦回收重熔工藝的電極裝置，其特征在于 所述鈦棒(1)為多根。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于殘廢鈦回收重熔工藝的電極裝置，其特征在于所述鈦棒(1)為 Φ 20-30mmXL3000mm 的純鈦棒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于殘廢鈦回收重熔工藝的電極裝置，其特征在于所述整體電極(4)為0 350mmXL3000mm的自耗電極。
專利摘要提供一種用于殘廢鈦回收重熔工藝的電極裝置，所述電極裝置具有作為電極中心的鈦棒，所述鈦棒上固定捆綁后的管棒殘鈦和殘鈦電極塊并使鈦棒和捆綁后的管棒殘鈦及殘鈦電極塊成為一個粗細均勻且緊實的整體電極。本實用新型以鈦棒為電極中心，將管棒殘鈦和殘鈦電極塊固定在鈦棒上并使三者成為一個緊實的整體電極，整體電極具備足夠的機械穩(wěn)定性，即使在熔煉過程中加熱時也不會開裂，并確保電流暢通無阻地通過。
文檔編號C22B9/21GK202164343SQ20112019909
公開日2012年3月14日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者郝桂生 申請人:郝桂生