一种真空自耗炉用电极及其焊接方法和真空自耗熔炼补缩的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及有色金属熔炼领域，具体地，涉及一种真空自耗炉用电极，该电极的焊 接方法，以及使用该电极进行真空自耗熔炼补缩的方法。
【背景技术】
[0002] 随着技术的发展，对钛铸锭质量要求越来越高，这就要求在熔炼方法上要改进创 新，才能生产出高质量的钛锭。
[0003] 钛及钛合金的真空自耗熔炼通常是将自耗电极焊接在辅助电极上，并通过辅助电 极悬挂在自耗炉的电极拉杆上进行熔炼。采用这种方式进行熔炼时，会存在以下两方面的 问题：
[0004] 1)辅助电极会随着熔炼次数的增加而逐渐消耗。这是由于一方面在焊接时辅助电 极也会发生部分熔化而产生消耗；另一方面在自耗熔炼后期进行补缩时，已插入自耗电极 部分的辅助电极也会随自耗电极一起熔化而产生消耗。通常经过一次熔炼，辅助电极长度 将减少20~50mm，由此常常导致辅助电极因熔化而消耗较快，而辅助电极的制备费用往往 又较高，从而增加了生产成本。
[0005] 2)由于辅助电极的制作成本较高，故辅助电极直径往往较小，一般为自耗电极直 径的1/3。在自耗熔炼时，自耗电极的直径经每一次熔化后要增加80~100mm。在熔炼后期补 缩时，一方面与辅助电极相连部分的自耗电极会从边缘向中心逐渐熔化而减小直径，另一 方面自耗电极的长度逐渐减小趋于零。这时，由于受电极密度、各部位的尺寸不完全一致等 原因，造成自耗电极端面上的电流密度不一致，从而造成端面熔化速度不一致。这一方面会 使得自耗电极端面形成各种极度不规则的枝条状，并会逐渐有部分不断往下掉落在下方 的熔池中，有的熔化，有的则未融化，造成端面质量较差;另一方面，由于端面熔化速度不一 致，导致剩余自耗电极的重量与预期的剩余重量逐渐发生较大偏差，从而严重影响补缩效 果的稳定性，导致铸锭的缩孔深度变化范围较大。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是克服现有的真空自耗炉用电极所存在的上述问题，提供一种真空 自耗炉用电极，该电极的焊接方法，以及使用该电极进行真空自耗熔炼补缩的方法。本发明 的真空自耗炉用电极可以有效地降低运行成本，提高成锭率，以及提高铸锭补缩端面的质 量。
[0007] 本发明提供了一种真空自耗炉用电极，该真空自耗炉用电极包括自耗电极和辅助 电极，其中，在自耗电极和辅助电极的中间还连接有过渡电极。
[0008] 本发明还提供了上述真空自耗炉用电极的制备方法，其中，该方法包括:按照自耗 电极、过渡电极和辅助电极的连接顺序，将所述自耗电极、过渡电极和辅助电极在中轴线方 向上进行焊接。
[0009] 本发明另外提供了一种真空自耗熔炼补缩的方法，其中，该方法包括通过辅助电 极将本发明的真空自耗炉用电极悬挂在真空自耗炉的电极拉杆上，然后接通电源，通过自 耗电极的熔化对电极下方的铸锭进行补缩。
[0010] 本发明通过在本领域常规的真空自耗炉用电极的辅助电极和自耗电极的中间增 加过渡电极，可以有效解决现有的真空自耗炉用电极所存在的上述问题。与现有的真空自 耗炉用电极相比，本发明的真空自耗炉用电极的优势主要在于：
[0011] (1)增加过渡电极使辅助电极消耗大大降低，一方面降低了更换辅助电极造成的 成本，另一方面当使用真空自耗炉熔炼所得铸锭在锻造开坯过程中形成的坯头制作过渡 电极时也进行了残钛利用，提高了效益；
[0012] (2)通过使用过渡电极，尤其当选用合适直径的过渡电极的情况下，熔炼后期时的 自耗电极端面上的电流密度仍然能处于一个比较均匀水平，从而大幅减小了实际剩余电极 重量与预期剩余电极重量的差值，有效的提高了铸锭补缩的稳定性，大幅减小了缩孔深度， 提尚了成徒率；
[0013] (3)通过使用过渡电极，尤其当选用合适直径的过渡电极的情况下，可以使铸锭补 缩端面质量得到了极大的提高，具体地：即便在熔炼结束时，由于过渡电极直径大，其与下 方熔池间产生的电弧横截面积就大，一方面减少了后期自耗电极端面上形成的枝条状的块 状物掉落的数量，另一方面也由于增大了电弧覆盖面积，熔池面积增大，确保了铸锭冷却后 端面的平整。而铸锭由于在后期的扒皮时，需要进行端面车削，这就一方面会减少车刀消 耗，另一方面也提高了扒皮效率。
[0014] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0015] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0016] 图1是根据本发明一种【具体实施方式】的真空自耗炉用电极的示意图。
[0017] 附图标记说明
[0018] 1自耗电极 2过渡电极 3辅助电极
[0019] 4电极拉杆 5炉体 6铸锭
【具体实施方式】
[0020] 以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0021] 在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如"上、下"通常是指参考附 图所示的上、下，使用的连接术语通常是指参考附图所示的连接关系。
[0022] 本发明提供了一种真空自耗炉用电极，如图1所示，该真空自耗炉用电极包括自耗 电极1和辅助电极3,其中，在自耗电极1和辅助电极3的中间还连接有过渡电极2。
[0023] 在本发明中，所述自耗电极1、辅助电极3和过渡电极2的直径没有特别的限定，其 中自耗电极1和辅助电极3的直径可以根据本领域常规的方式进行选择。在优选的情况下， 在本发明中，所述自耗电极1的直径〉所述过渡电极2的直径〉所述辅助电极3的直径。以所述 自耗电极1的直径为1长度单位计，所述过渡电极2的直径例如可以为0.4-0.9长度单位，优 选为0.5-0.8长度单位，更优选为0.7-0.8长度单位。所述辅助电极3的直径没有特别的限 定，小于所述过渡电极2的直径即可。在进一步优选的情况下，在满足"自耗电极1的直径〉过 渡电极2的直径〉辅助电极3的直径"的前提下，所述自耗电极1的直径:所述过渡电极2的直 径:所述辅助电极3的直径可以为1:0.4-0.9:0.3-0.7,优选为1:0.5-0.8:0.3-0.6,更优选 为1:0·6-0·75:0·3-0·5。
[0024] 在本发明中，所述自耗电极1、辅助电极3和过渡电极2的长度没有特别的限定，其 中自耗电极1和辅助电极3的长度可以根据本领域常规的方式进行选择。在优选的情况下， 在本发明中，所述自耗电极1的长度：所述过渡电极2的长度:所述辅助电极3的长度为1: 0.07-5:0.07-0.5,更优选为 1:0.1-0.5:0.1-0.4,最优选为 1:0.12-0.3:0.12-0.3。
[0025] 在本发明中，所述辅助电极的材料的选择没有特别的限定，可以按照本领域常规 的方式进行选择，通常选用硬度稍高的材料，例如选用型号为141342343、144的钛合金。 所述自耗电极的材料为与铸锭相同的材料。所述过渡电极的材料优选为与铸锭相同的材 料。为了充分利用资源和降低成本，在优选的实施方式中，所述过渡电极采用真空自耗炉熔 炼所得铸锭在锻造开坯过程中形成的坯头制作。具体制作方法可以按照本领域常规的方法 进行，例如过渡电极的制备方法可以包括:将真空自耗炉熔炼所得铸锭在锻造开坯过程中 形成的坯头进行锻造，形成稍大于所需过渡电极尺寸的圆棒，将所得圆棒依次进行切头尾 和表面车削扒皮后得到过渡电极。作为所述铸锭可以为本领域使用真空自耗熔炼的各种金 属，优选为为钛或钛合金。
[0026] 本发明还提供了上述真空自耗炉用电极的制备方法，其中，该方法包括:按照自耗 电极1、过渡电极2和辅助电极3的连接顺序，将所述自耗电极1、过渡电极2和辅助电极3在中 轴线方向上进行焊接，如图1所示。
[0027] 在本发明中，所述焊接的方式没有特别的限定，可以采用本领域常规的焊接方式。 焊接的顺序优选为先将过渡电极2的一端与辅助电极3进行焊接，再将过渡电极2的另一端 与自耗电极1进行焊接。
[0028] 根据本发明一种具体的实施方式，制备方法可以包括:首先对过渡电极和辅助电 极接通电源，使过渡电极和辅助电极间产生的电弧热量，使得过渡电极一端面发生熔化形 成熔池，然后切断电源，并将辅助电极插入熔池，待冷却后，辅助电极即与过渡电极焊接在 一起;然后对自耗电极与过渡电极_辅助电极接通电源，并使得过渡电极与自耗电极间产生 的电弧热量，使得自耗电极上端面发生熔化形成熔池，然后切断电源，将过渡电极的另一端 面插入熔池，待冷却后，过渡电极即与自耗电极焊接在一起。
[0029] 根据本发明一种具体的实施方式，所述制备方法可以包括:按照图1所示的连接 方式，首先对过渡电极和辅助电极接通电源（电流为2.5-3.5kA，电压为22~25V)，然后逐渐 增大电流（电流一般在IOkA以内），使过渡电极和辅助电极间产生的电弧热量，使得过渡电 极一端面发生熔化形成熔池(该时间一般为5~15min)以后切断电源，并将辅助电极插入熔 池，待冷却后，辅助电极即与过渡电极焊接在一起;然后对自耗电极与过渡电极-辅助电极 接通电源（电流为2.5-3.51^，电压为22~25￥)，然后逐渐增大电流（电流一般在121^以内）， 并使得过渡电极与自耗电极间产生的电弧热量，使得自耗电极上端面发生熔化形成熔池 (该时间一般为10~25min)以后切断电源，将过渡电极的另一端面插入熔池，待冷却后，过 渡电极即与自耗电极焊接在一起，得到真空自耗炉用电极。
[0030]本发明另外提供了一种真空自耗熔炼补缩的方法，其中，该方法包括通过辅助电 极将本发明的真空自耗炉用电极悬挂在真空自耗炉的电极拉杆上，然后接通电源，通过自 耗电极的熔化对电极下方的铸锭进行补缩。
[0031 ]作为所述铸锭可以为本领域使用真空自耗熔炼的各种金属，优选为为钛或钛合 金。
[0032]本发明由于在辅助电极和自耗电极之间设置了过渡电极，并且该过渡电极可以采 用真空自耗炉熔炼所得铸锭在锻