專利名稱：一種真空自耗電弧爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空自耗電弧爐設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋯、鈦等稀有金屬主要應(yīng)用在核電、航空、航天等先進(jìn)領(lǐng)域，該類金屬因在地殼中含量少或分布稀散，采礦、冶煉因難等原因，被歸于稀有金屬。由于稀有金屬材料的價格較高，一般在40-200萬元/噸。隨著近些年人類對稀有金屬的進(jìn)一步認(rèn)識，其應(yīng)用領(lǐng)域和需求量在世界范圍內(nèi)迅速增加，其也成了“朝陽”金屬，尤其在我國，近幾年國家大力發(fā)展核電站，使鋯金屬材料加工成為國家投資支持的重點(diǎn)，鈦材也成為國內(nèi)投資的熱門，僅在5年內(nèi)其加工產(chǎn)能就提高了 10多倍。但是鋯、鈦等稀有金屬也屬于一種難加工金屬，加工工序長、變形較困難，加工過程中產(chǎn)生的殘料約占總投料量的50% -70%，因此生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量廢殘料，如何能有效利用廢殘料成為可使用的返回料，達(dá)到節(jié)約資源、降低成本的目的，這一直以來是行業(yè)內(nèi)大家公認(rèn)的難題，世界各個企業(yè)都將稀有金屬的廢殘料的綜合回收技術(shù)等同與合金配方一樣進(jìn)行重視和保密。由于鋯、鈦稀有金屬是活性金屬，用于回收利用鋯、鈦稀有金屬的常規(guī)設(shè)備一般為真空自耗電弧爐，該爐子雖然是理想的熔煉高質(zhì)量產(chǎn)品的設(shè)備，但需要制備較大且外形規(guī)則的鋯、鈦等稀有金屬或其合金的自耗電極。而在生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢殘料外形大小各異、種類不同，給制備規(guī)則自耗電極造成異常大的困難，限制了廢殘料的回收利用率。目前美國采用的稀有金屬回收電極增重方法是將能制備自耗電極的屑狀原料等制備成電極，難以制備電極的原料(一般指不規(guī)則塊料或直徑超過30厘米的大直徑塊料等)直接放入真空自耗電弧爐內(nèi)，采用熔煉的金屬液包裹塊料進(jìn)行回收鑄錠，回收的鑄錠可作自耗電極用于后期生產(chǎn)，即為回收電極，以此方法達(dá)到鋯、鈦等稀有金屬的回收電極增重，其使用的設(shè)備為常規(guī)的真空自耗電弧爐，但是上述操作過程復(fù)雜，生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)效率低下、生產(chǎn)成本高、回收電極的鑄錠質(zhì)量相對較差。其生產(chǎn)一個7噸重的鈦或其合金的回收電極約需1. 5天時間，需要重復(fù)操作十多次，每次的工藝步驟為加入殘料一封爐一抽空一熔煉一冷卻一充氬一拆爐一加入殘料一封爐一抽空一熔煉一冷卻一充氬一拆爐，其中加入殘料一封爐一抽空一熔煉一冷卻一充氬一拆爐需重復(fù)進(jìn)行十余次，該方法雖然基本能較全面的回收殘料，但操作異常麻煩，生產(chǎn)率低下，又每次需要充入大量氬氣，生產(chǎn)成本很高，同時又由于反復(fù)拆爐，給鑄錠帶來大氣的污染和外來物污染的可能。日本現(xiàn)使用的技術(shù)主要是將不易制備成自耗電極的大塊殘廢料(直徑大于30mm) 放入價格高的稀有金屬原材料(塑性好)中間進(jìn)行包裹后壓制成自耗電極，同時，改造了設(shè)備，使設(shè)備能夠自動加入直徑小于30mm的殘料，該方法雖然能回收大部分殘料，相對生產(chǎn)效率較高，鑄錠質(zhì)量較好，但使用了較多的原材料，生產(chǎn)不了 100%的殘料回收鑄錠。由于上述現(xiàn)行制造工藝及其設(shè)備在稀有金屬回收電極增重上存在使用受限、成本較高、殘廢料使用率低、回收電極的鑄錠質(zhì)量差等諸多問題，無法滿足目前對稀有金屬回收電極增重，從而避免浪費(fèi)、有效提高殘廢料利用率、降低生產(chǎn)成本、擴(kuò)大殘廢料回收利用范圍的使用要求及需求。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的是提供一種真空自耗電弧爐，通過回收電極增重方法來有效解決大直徑(直徑大于30mm)及不規(guī)則鈦、鋯等稀有金屬及合金殘廢料的回收利用，并能 100%的將殘廢料進(jìn)行綜合利用，生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低、回收產(chǎn)品質(zhì)量高。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型是一種設(shè)有連續(xù)進(jìn)料裝置的真空自耗電弧爐，使得直空自耗電弧爐與連續(xù)進(jìn)料裝置成為一體，連續(xù)進(jìn)料裝置由加料倉、送料通道、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成，其中加料倉包括靜盤、轉(zhuǎn)盤、料筒；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由齒輪箱、減速箱、油缸及電源組成；真空自耗電弧爐通過送料通道與加料倉相連通，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)盤相連接，在轉(zhuǎn)盤同一圓周上均布設(shè)置一定數(shù)量的料筒，轉(zhuǎn)盤正下方設(shè)置靜盤，靜盤上在與料筒處于同一圓周上設(shè)有一個靜盤出口。其中轉(zhuǎn)盤上設(shè)置的料筒為6至15個；加料倉的頂部設(shè)有倉蓋，倉蓋與加料倉之間系活動連接，倉蓋與加料倉之間設(shè)有密封環(huán)；真空自耗電弧爐通過送料通道與加料倉相連通是通過將送料通道的一端伸入真空自耗電弧爐內(nèi)，另一端焊接在靜盤出口的方式實(shí)現(xiàn)的，料筒內(nèi)的添加料經(jīng)靜盤出口通過送料通道進(jìn)入真空自耗電弧爐落入坩堝內(nèi)。加料倉、送料通道通過密封環(huán)等密封裝置與外界隔絕，在回收電極增重過程中真空自耗電弧爐抽真空時，與真空自耗電弧爐相連通的加料倉一并完成抽真空，使得真空自耗電弧爐和加料倉內(nèi)保持真空狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果由于在常規(guī)的真空常規(guī)真空自耗電弧爐上設(shè)置了連續(xù)進(jìn)料裝置，通過送料通道將料筒內(nèi)的添加料連續(xù)分批加入真空自耗電弧爐內(nèi)落入坩堝，實(shí)現(xiàn)了回收電極增重的熔煉過程中不破真空的熔煉，直至冷凝成錠完成回收電極增重，采用上述設(shè)備減少了常規(guī)回收過程中每次的封爐、抽空、充氬和拆爐四個過程，大大提高了工作效率， 不用充氬也降低了生產(chǎn)成本，避免了大氣和外來物對材料的污染，回收鑄錠的質(zhì)量有保障， 能有效地回收大塊殘料，廢殘料的回收利用可達(dá)到100%，生產(chǎn)成本低、回收率高。實(shí)現(xiàn)稀有金屬回收電極增重方法的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單緊湊，設(shè)備投資低，工藝流程簡單實(shí)用高效、生產(chǎn)成本低且回收率高，能有效回收大塊殘料。

圖1用于實(shí)施稀有金屬回收電極增重的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖圖2圖1所示轉(zhuǎn)盤及料筒的俯視圖圖3圖1中A處局部示意圖圖中1.坩堝、2.熔池、3.鑄錠、4.電極、5.電極桿、6.爐體、7.旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、8.料筒、9.加料倉；10.電弧、11.油缸、12.轉(zhuǎn)盤、13.送料通道、14.倉蓋、15.密封環(huán)、16.電源、 17.靜盤、18、水套、19.靜盤出口 ；
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)描述附圖所示的是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，設(shè)備由常規(guī)的真空自耗電弧爐及設(shè)置在
4常規(guī)真空自耗電弧爐上的連續(xù)進(jìn)料裝置兩部分組成，圖中所示真空自耗電弧爐部分是真空自耗電弧爐的常規(guī)結(jié)構(gòu)，其中連續(xù)進(jìn)料裝置由轉(zhuǎn)盤、送料通道及加料倉構(gòu)成，加料倉上設(shè)有倉蓋，加料時可移開倉蓋將均分的添加料加入料筒內(nèi)，完成加料后可合上倉蓋，同時倉蓋與加料倉之間的密封環(huán)起密封作用，使得加料倉與外界相隔絕。連續(xù)進(jìn)料裝置通過送料通道與真空自耗電弧爐相連通，送料通道系中空管道，一端穿入真空自耗電弧爐內(nèi)，另一端焊接在靜盤出口下部，轉(zhuǎn)盤設(shè)在靜盤上，轉(zhuǎn)盤和靜盤為兩個直徑相同或相近的同軸金屬圓盤，轉(zhuǎn)盤通過與轉(zhuǎn)盤相連接的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤在靜盤上的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤上在同一圓周上均布一定數(shù)量的料筒，料筒為6-15個，圖中所示料筒為8個，料筒是無底的中空桶，靜盤上設(shè)有一個靜盤出口，靜盤出口是開設(shè)在和料筒位于同一圓周上且直徑相等或略大于料筒直徑的通孔，其中靜盤出口直徑略大于料筒是指靜盤出口的直徑比料筒直徑大5%至10%。轉(zhuǎn)盤與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由齒輪箱、減速箱、油缸、電源相連接后組成，當(dāng)電源接通或斷開時，通過驅(qū)動油缸、減速箱、齒輪箱后實(shí)現(xiàn)并控制轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)及停止，使得料筒移動至靜盤出口上方，完成料筒內(nèi)添加料進(jìn)入進(jìn)料通道后進(jìn)入爐體，落入坩堝。通過轉(zhuǎn)盤的不斷旋轉(zhuǎn)，使得每個料筒內(nèi)的添加料按時按要求依次進(jìn)入進(jìn)料通道后進(jìn)入爐體，落入坩堝，完成全部添加料的添加，使得整個熔煉過程中不破真空并自動加料，坩堝內(nèi)的金屬熔液從下至上依次隨著溫度降低而逐步冷凝成錠，成為回收電極。
權(quán)利要求1.一種真空自耗電弧爐，設(shè)備主體是真空自耗電弧爐，其特征在于，本實(shí)用新型是一種設(shè)有連續(xù)進(jìn)料裝置的真空自耗電弧爐，連續(xù)進(jìn)料裝置由加料倉、送料通道、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成，其中加料倉包括靜盤、轉(zhuǎn)盤、料筒；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由齒輪箱、減速箱、油缸及電源組成；真空自耗電弧爐通過送料通道與加料倉相連通，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)盤相連接，在轉(zhuǎn)盤同一圓周上均布設(shè)置一定數(shù)量的料筒，轉(zhuǎn)盤正下方設(shè)置靜盤，靜盤上在與料筒處于同一圓周上設(shè)有一個靜盤出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述真空自耗電弧爐，其特征在于，加料倉的頂部設(shè)有倉蓋，倉蓋與加料倉之間系活動連接，倉蓋與加料倉之間設(shè)有密封環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述真空自耗電弧爐，其特征在于，真空自耗電弧爐的爐體通過送料通道與加料倉相連通是通過將送料通道的一端伸入真空自耗電弧爐內(nèi)，另一端焊接在靜盤出口的方式實(shí)現(xiàn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述真空自耗電弧爐，其特征在于，轉(zhuǎn)盤上設(shè)置的料筒是無底的中空桶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述真空自耗電弧爐，其特征在于，轉(zhuǎn)盤上設(shè)置的料筒數(shù)量為6 至15個。
專利摘要本實(shí)用新型涉及真空自耗電弧爐領(lǐng)域，本實(shí)用新型是增設(shè)連續(xù)進(jìn)料裝置的真空自耗電弧爐，其中連續(xù)進(jìn)料裝置由加料倉、送料通道、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成，加料倉包括靜盤、轉(zhuǎn)盤、料筒，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由齒輪箱、減速箱及電源組成，真空自耗電弧爐通過送料通道與加料倉相連通，啟動電源后旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)會帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，設(shè)置在轉(zhuǎn)盤上一定數(shù)量的料筒會依次轉(zhuǎn)動至靜盤出口的上方，料筒內(nèi)的添加料會落入靜盤出口滑入送料通道后落入真空自耗電弧爐內(nèi)的坩堝，有效解決了熔煉過程中的連續(xù)進(jìn)料及大直徑原料的熔煉回收的技術(shù)難題，提高了殘廢料的回收效果及熔煉效率。
文檔編號F27B3/18GK202216513SQ20112026490
公開日2012年5月9日 申請日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者于立平, 寧皓妍, 李少華, 武建文, 魏貴新 申請人:國核寶鈦鋯業(yè)股份公司, 寶雞稀有金屬裝備設(shè)計(jì)研制所