一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法与流程

本发明属于合金铸锭制备，具体涉及一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法。

背景技术：

1、目前国内锆及锆合金铸锭、钛及钛合金铸锭的制备电极均是通过将原材料压制的电极块拼接成电极，然后将拼接电极放入真空等离子焊箱中，抽空测漏完成后将液氩直接从氩气瓶通过充氩管道及电磁阀传输到真空等离子焊箱中，再起弧焊接将拼接电极焊接成组焊电极。此种电极制备方式制备高品质银白色焊缝自耗电极时所需求的真空度、压升率要求高，一般要求真空度≤3pa、压升率≤0.6pa/min，抽空时长一般需要2h左右，电极制备效率低；同时，此种电极制备方式受限于液氩温度低，液氩沸点为-185.9℃，而电磁阀工作温度一般为-20℃～60℃，液氩从氩气瓶流出，通过充氩管道输送至电磁阀时往往无法完全气化，充氩管道往往随着充氩开始，自氩气瓶开始至电磁阀会完全被冰霜覆盖，导致温度过低时会减少电磁阀使用寿命，甚至直接导致电磁阀损坏，增加生产设备成本、影响工作效率，电磁阀损坏后会导致电磁阀漏气，致使外界其它气体进入焊箱，从而影响焊缝质量，使得焊缝出现大量氧化物甚至氮化物，最终影响铸锭产品质量。

技术实现思路

1、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，提供一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法。该方法通过将液氮先经过气体气化器后再到达电磁阀，保证氩气温度满足电磁阀的工作温度要求，延长了电磁阀的使用寿命，有效防止了焊缝氧化、氮化的情况出现，避免了夹杂物的产生，大大提高了真空自耗熔炼用电极的品质，并降低对焊接真空度、压升率要求，解决了液氩温度低导致电磁阀漏气而影响电极质量的难题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

3、步骤一、采用油压机将原材料压制成多个电极块；

4、步骤二、采用电极夹具将多个步骤一中压制的电极块两两之间相对拼接，得到一支形状规则的待焊接电极；

5、步骤三、采用移动小车将步骤二中得到的待焊接电极装入真空等离子焊箱中，封箱后进行抽空并测漏；

6、步骤四、对步骤三中经抽空测漏后的真空等离子焊箱进行充氩，液氩从氩气瓶流出后先经过气体气化器再到达电磁阀，且充氩压力为20000pa以上，充氩完成后对待焊电极进行焊接，焊后出炉得到真空自耗熔炼用电极；所述焊接的工艺参数为：焊接电流450a～600a，纵向焊接速度50mm/min～150mm/min，横向焊接速度50mm/min～150mm/min，起弧氩气流量40l/min～90l/min，焊接氩气流量10l/min～50l/min，焊枪枪杆高度50mm～130mm。

7、本发明在制备真空自耗熔炼用电极的过程中，通过在充氩时使液氩先经过气体气化器，利用气体气化器的气化作用，使得液氩在到达气体气化器出口时已完全气化，即因液氩温度过低导致的冰霜覆盖现象在气体气化器中已经完全结束，液氩转化为氩气后才到达电磁阀，有效保证了氩气温度满足电磁阀的工作温度要求，大大降低了电磁阀的故障率，进而有效防止了因电磁阀损坏而导致外界其他气体进入焊箱中使得焊缝氧化、氮化的情况出现，避免了夹杂物的产生，大大提高了真空自耗熔炼用电极的品质，进而改善了电极后续应用尤其是应用于制备锆及锆合金、钛及钛合金的冶金质量。同时，由于电磁阀的故障率降低，电磁阀的寿命延长，有效维护了真空等离子焊箱的真空环境，使得制备高品质银白色焊缝自耗电极的焊接真空度、压升率要求降低，有效缩短了抽空时间，提高了焊接工作效率。

8、钛及钛合金、锆及锆合金生产过程对气体间隙元素含量要求高，微量的气体元素就会极大地影响最终产品的性能，极易造成产品失效，本发明通过增加气化器，有效保护了焊箱的真空管路，进而防止了气体元素n、h、o的引入，使得所制备真空自耗熔炼用电极无氧化色，保证了产品的性能。

9、上述的一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤一中所述原材料为海绵钛、海绵锆、中间合金、屑状钛残料和屑状锆残料中的至少一种。本发明在实际工业化生产中，采用上述原材料用于钛及钛合金、锆及锆合金的生产。

10、上述的一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤一中所述多个电极块的质量与规格均相同。通过控制多个电极块的质量与规格均相同，确保了待焊接电极的平直度，通常平直度不超过20mm，便于后续进行真空自耗电弧熔炼。

11、上述的一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤二中所述待焊接电极中电极块拼接后的横向待焊间隙尺寸不超过2mm、纵向待焊间隙尺寸不超过5mm。通过限定横向和纵向待焊间隙尺寸，确保了焊接后焊缝热影响区处金属熔化所造成的内应力小、拉裂小，从而确保待焊接电极的整体强度达到真空自耗电弧熔炼要求，防止发生掉块、掉蛋。

12、上述的一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤三中所述抽空的真空度不超过5pa，压升率不超过1pa/min。

13、上述的一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤四中所述液氩的质量纯度为99.99％以上，且液氩符合标准gb/t4842-2017《氩》的要求。

14、上述的一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤四中所述充氩时，液氩从氩气瓶流出后先流经气体气化器，自气体气化器流出后再通过软管流向电磁阀，进而充入真空等离子焊箱。

15、上述的一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，所述气体气化器为空温式气化器，工作压力为2.5mpa以下，气化介质包含ar。

16、本发明与现有技术相比具有以下优点：

17、1、本发明通过将液氮先经过气体气化器转化为氩气后再到达电磁阀，保证氩气温度满足电磁阀的工作温度要求，延长了电磁阀的使用寿命，有效防止了外界其他气体进入焊箱中使得焊缝氧化、氮化的情况出现，避免了夹杂物的产生，大大提高了真空自耗熔炼用电极的品质。

18、2、本发明通过将液氮先经过气体气化器转化为氩气后再到达电磁阀，保证了电磁阀的使用性能，有效维护了真空等离子焊箱的真空环境，使得制备自耗电极过程中对焊接真空度、压升率要求降低，可在真空度≤5pa、压升率≤1pa/min的条件下制备出银白色、无氧化现象的高品质自耗熔炼用电极，抽空时间约为1h，有效缩短了抽空时间，提高了焊接工作效率。

19、3、本发明的制备方法简单，容易实现，适用于高品质真空自耗熔炼用电极的工业化生产，可同时应用于锆及锆合金、钛及钛合金的真空自耗电弧熔炼用高品质电极的制备。

20、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。

技术特征：

1.一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤一中所述原材料为海绵钛、海绵锆、中间合金、屑状钛残料和屑状锆残料中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤一中所述多个电极块的质量与规格均相同。

4.根据权利要求1所述的一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤二中所述待焊接电极中电极块拼接后的横向待焊间隙尺寸不超过2mm、纵向待焊间隙尺寸不超过5mm。

5.根据权利要求1所述的一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤三中所述抽空的真空度不超过5pa，压升率不超过1pa/min。

6.根据权利要求1所述的一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤四中所述液氩的质量纯度为99.99％以上，且液氩符合标准gb/t4842-2017《氩》的要求。

7.根据权利要求1所述的一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，步骤四中所述充氩时，液氩从氩气瓶流出后先流经气体气化器，自气体气化器流出后再通过软管流向电磁阀，进而充入真空等离子焊箱。

8.根据权利要求6所述的一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，其特征在于，所述气体气化器为空温式气化器，工作压力为2.5mpa以下，气化介质包含ar。

技术总结
本发明公开了一种高品质真空自耗熔炼用电极的制备方法，该方法包括骤：一、将原材料压制成多个电极块；二、将多个电极块拼接得到待焊接电极；三、将待焊接电极装入真空等离子焊箱中封箱后进行抽空并测漏；四、对真空等离子焊箱进行充氩，然后对待焊接电极进行焊接得到真空自耗熔炼用电极。本发明通过将液氮经过气体气化器转化为氩气后再到达电磁阀，保证氩气温度满足电磁阀的工作温度要求，延长了电磁阀的使用寿命，有效防止了外界其他气体进入焊箱中使得焊缝氧化、氮化的情况出现，避免了夹杂物的产生，大大提高了真空自耗熔炼用电极的品质，同时降低了对焊接真空度、压升率要求，并有效缩短抽空时间，提高了焊接工作效率。

技术研发人员：李佳佳,王超南,刘华,张开发,弋可,张海潮,魏永刚,唐晓东,李维涛,李维
受保护的技术使用者：西部钛业有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13