一种锆真空自耗熔炼电极的挤压装置及制备方法与流程

本发明属于锆产品生产加工技术领域，具体涉及一种锆真空自耗熔炼电极的挤压装置，本发明还涉及一种锆真空自耗熔炼电极的制备方法。

背景技术：

锆是一种稀有金属，具有惊人的抗腐蚀性能、极高的熔点、超高的硬度和强度等特性，被广泛用在航空航天、军工、核反应、原子能领域。锆的熔点在1800度以上，二氧化锆的熔点更是高达2700度以上，所以锆作为航空航天材料，其各方面的性能大大优越于钛。

锆及锆合金真空熔炼时，需要采用自耗电极。现有的锆自耗电极的制备方法是用电极压机将海绵锆压制成截面为扇形、半圆形、圆形或多边形电极块进行拼接，然后通过顶出装置将压好的电极块顶出脱模，再通过氩弧焊或真空等离子焊将压好的电极块组焊在一起，制备成所需长度的锆自耗电极。这种方法生产效率低、成本高，压制出的电极块密度低，约4.8～5.1g/cm³；在电极块组焊的过程中，电极容易受到有害金属和气体污染，造成最终产品出现高、低密度夹杂，降低了产品的纯度和品质。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种锆真空自耗熔炼电极的挤压装置，解决了锆自耗电极在制备过程中，由于焊接工序造成电极被污染、锆自耗电极产品出现高、低密度夹杂，电极密度低以及高成本低效率的问题。

本发明的另一个目的还提供一种锆真空自耗熔炼电极的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种锆真空自耗熔炼电极的挤压装置，包括设置有通孔的工作台，工作台一侧连接有出料导筒，工作台另一侧依次连接有挤压筒和上料导筒，上料导筒内设置有挤压杆，挤压杆一端连接挤压垫片，挤压杆的另一端依次连接模座和滑块，挤压筒内壁套接有内套，内套内壁套接有挤压模具；挤压垫片位于靠近上料导筒一端，且挤压垫片呈圆饼状或一端分布有凸起的圆饼状；模座和滑块通过螺栓相固接。

本发明的特征在于，

挤压模具包括模具a和模具b，模具b靠近工作台且其呈中空柱状，模具a靠近上料导筒且其呈锥形。

圆饼状挤压垫片的外径与上料导筒的内径相配合；一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片的外径与模具b的内径相配合。

本发明所采用的另一个技术方案是，一种锆真空自耗熔炼电极的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，清理模具a和模具b，将一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片与挤压杆相连接；

步骤2，在模具b内放置与其相配合的塞子；

步骤3，称取海绵锆原料若干，缓慢倒入经步骤1清理后的模具a中；

步骤4，在滑块和模座的作用下，步骤1中的挤压垫片与步骤3中的海绵锆原料相接触，并将其完全挤压至模具b内时停止，挤压垫片与海绵锆原料相分离；

步骤5，将海绵锆原料缓慢倒入将步骤1处理后的模具a，重复步骤3和步骤4若干次；

步骤6，将步骤4中挤压垫片换成圆饼状挤压垫片，步骤2中塞子放置于模具b内继续挤压，依次通过通孔和出料导筒得到所需电极。

本发明的特征还在于，

步骤3中海绵锆原料粒度为0.83-25.4mm，密度为2.2-2.7g/cm³。

步骤3中海绵锆原料质量为100-180kg。

步骤5中重复步骤3和步骤4的次数不少于2次。

步骤6中通孔1和出料导筒3的内径均为450-650mm。

本发明的有益效果是：本发明一种锆真空自耗熔炼电极的挤压装置通过采用滑块依次带动挤压杆、挤压垫片的运动，在挤压过程，连续在模具a中添加海绵锆原料，同时使用一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片，实现锆真空自耗电极的半连续挤压，得到规定尺寸的高密度整体的非焊接电极，省略电极的组焊工序，避免了气体污染；提高生产效率，节省生产成本，降低工人劳动强度，有很好的实用价值。

附图说明

图1是本发明一种锆真空自耗熔炼电极的挤压装置的结构示意图；

图2是本发明一种锆真空自耗熔炼电极的挤压装置中挤压垫片的主视图；

图3是本发明一种锆真空自耗熔炼电极的挤压装置中另一种挤压垫片的主视图。

图中，1.通孔，2.工作台，3.出料导筒，4.挤压筒，5.上料导筒，6.挤压杆，7.挤压垫片，8.模座，9.滑块，10.内套，11.模具a，12.模具b，13.螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种锆真空自耗熔炼电极的挤压装置，如图1所示，包括设置有通孔1的工作台2，工作台2一侧连接有出料导筒3，工作台2另一侧依次连接有挤压筒4和上料导筒5，上料导筒5内设置有挤压杆6，挤压杆6一端连接挤压垫片7，挤压杆6的另一端依次连接模座8和滑块9，滑块9连接挤压机，挤压筒4内壁套接有内套10，内套10内壁套接有挤压模具；如图2和图3所示，挤压垫片7位于靠近上料导筒5一端，且挤压垫片7呈圆饼状或一端分布有凸起的圆饼状；一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片7在挤压过程中，由于增大了连续两次加料挤压电极之间的接触面积，使其能彼此咬合，增加了电极强度；圆饼状挤压垫片7在挤压过程中，给电极形成平整的尾端，方便电极产品的后期使用，模座8和滑块9通过螺栓13相固接。

挤压模具包括模具a11和模具b12，模具b12靠近工作台2且其呈中空柱状，模具a11靠近上料导筒5且其呈锥形。

圆饼状挤压垫片7的外径与上料导筒5的内径相配合；一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片7的外径与模具b12的内径相配合。

一种锆真空自耗熔炼电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，清理模具a11和模具b12，将一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片7与挤压杆6相连接；

步骤2，在模具b12内放置与其相配合的塞子；

步骤3，称取海绵锆原料质量100-180kg，缓慢倒入经步骤1清理后的模具a11中，其中海绵锆原料粒度为0.83-25.4mm，密度为2.2-2.7g/cm³；

步骤4，在滑块9和模座8的作用下，步骤1中的挤压垫片7与步骤3中的海绵锆原料相接触，并将其完全挤压至模具b12内时停止，挤压垫片7与海绵锆原料相分离；

步骤5，将海绵锆原料缓慢倒入将步骤1处理后的模具a11，重复步骤3和步骤4不少于2次；

步骤6，将步骤4中的挤压垫片7换成圆饼状挤压垫片7，步骤2中塞子放置于模具b12内继续挤压，依次通过通孔1和出料导筒3得到所需电极，通孔1和出料导筒3的内径均为450-650mm。

实施例1

原料选用粒度为0.83-25.4mm，密度为2.3g/cm³的海绵锆

通孔1和出料导筒3的内径均为450mm。

清理模具a11和模具b12，将一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片7与挤压杆6相连接；在模具b12内放置与其相配合的塞子，称取海绵锆原料质量100kg，缓慢倒入清理后的模具a11；在滑块9和模座8的作用下，挤压垫片7与海绵锆原料相接触，并将其完全挤压至模具b12内时停止，挤压垫片7与海绵锆原料相分离；反复填料20次，将挤压垫片7换成圆饼状挤压垫片7，塞子放置于模具b12内继续挤压，依次通过通孔1和出料导筒3得到所需锆自耗电极。

所制备出的自耗电极规格为Φ450mm×4000mm，电极密度为5.3g/cm³。后续选择合适的真空自耗熔炼工艺熔炼出一次Φ560mm铸锭，二次Φ640mm铸锭。铸锭通过整锭探伤，上中下部横截面五点化学成分分析，最终确定铸锭为符合标准要求、达到配比计算要求，成分均匀的无偏析优质铸锭。

实施例2

原料选用粒度为0.83-25.4mm，密度为2.3g/cm的海绵锆。

通孔1和出料导筒3的内径均为550mm。

清理模具a11和模具b12，将一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片7与挤压杆6相连接；在模具b12内放置与其相配合的塞子，称取海绵锆原料质量150kg，缓慢倒入清理后的模具a11；在滑块9和模座8的作用下，挤压垫片7与海绵锆原料相接触，并将其完全挤压至模具b12内时停止，挤压垫片7与海绵锆原料相分离；反复填料40次，将挤压垫片7换成圆饼状挤压垫片7，塞子放置于模具b12内继续挤压，依次通过通孔1和出料导筒3得到所需锆自耗电极。

所制备出的自耗电极规格为Φ550mm×4800mm，电极密度为5.3g/cm³。后续选择合适的真空自耗熔炼工艺熔炼出一次Φ650mm铸锭，二次Φ750mm铸锭。铸锭通过整锭探伤，上中下部横截面五点化学成分分析，最终确定铸锭为符合标准要求、达到配比计算要求，成分均匀的无偏析优质铸锭。

实施例3

原料选用粒度为0.83-25.4mm，密度为2.3g/cm³的海绵锆。

通孔1和出料导筒3的内径均为650mm。

清理模具a11和模具b12，将一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片7与挤压杆6相连接；在模具b12内放置与其相配合的塞子，称取海绵锆原料质量180kg，缓慢倒入清理后的模具a11；在滑块9和模座8的作用下，挤压垫片7与海绵锆原料相接触，并将其完全挤压至模具b12内时停止，挤压垫片7与海绵锆原料相分离；反复填料40次，将挤压垫片7换成圆饼状挤压垫片7，塞子放置于模具b12内继续挤压，依次通过通孔1和出料导筒3得到所需锆自耗电极。

所制备出的自耗电极规格为Φ650mm×4100mm，电极密度为5.2g/cm³。后续选择合适的真空自耗熔炼工艺熔炼出一次Φ750mm铸锭，二次Φ850mm铸锭。铸锭通过整锭探伤，上中下部横截面五点化学成分分析，最终确定铸锭为符合标准要求、达到配比计算要求，成分均匀的无偏析优质铸锭。

本发明通过采用滑块9依次带动挤压杆6、挤压垫片7的运动，在挤压过程，连续在模具a11中添加海绵锆原料，同时使用一端分布有凸起的圆饼状挤压垫片，实现锆真空自耗电极的半连续挤压，得到规定尺寸的高密度整体的非焊接电极，省略电极的组焊工序，避免了气体污染；提高生产效率，节省生产成本，降低工人劳动强度，有很好的实用价值。