專利名稱：一種鈦合金自耗電極集成裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及特種冶金領域用裝置，具體地，本實用新型涉及一種鈦合金自耗
電極的集成裝置。
背景技術：
真空(自耗電極)電弧爐，簡稱自耗爐，是在真空中利用電弧來加熱熔煉金屬的一 種爐子。自耗電極是由被熔煉材料制成，在熔煉過程中它逐漸消耗，熔化后滴進結晶器冷凝 成錠。根據要生產的不同錠型(直徑、長度)，需要不同規(guī)格(直徑、長度)的自耗電極。所 以，采用自耗爐生產鈦合金，需制造各種規(guī)格的鈦合金自耗電極。
鈦合金自耗電極的制造工藝過程如下 原材料(海綿鈦、各種合金)預處理及稱料、配料、混料一電極塊壓制一電極集成 —電極焊接。 其中電極集成是將經模具壓制后不同形狀、尺寸的電極塊集成為各種規(guī)格的圓柱 狀電極的過程。 現有技術存在的問題是 1、小規(guī)格電極的集成(D < 350mm， L < 3000mm)的場合 本企業(yè)小規(guī)格鈦合金自耗電極的集成，是將經模具壓制后的短圓柱體(直徑 320mm，長度500mm)電極用人工方式在自耗爐結晶器底座上堆垛成一支長圓柱體自耗電 極。之后，套上結晶器殼體使之與底座連接，再將裝有自耗電極的結晶器吊入自耗爐熔煉 站。因此，整根自耗電極的焊接工藝在爐內完成。由于受到油壓機、模具等設備能力的制約， 短圓柱體電極的直徑和長度受到限制；由于受到電極堆垛(集成)方式的制約，自耗電極的 長度受到限制。因此，上述方法僅能制造小規(guī)格的自耗電極。 2、大規(guī)格電極的集成(D > 400mm， L > 4000mm)的場合 在各種大規(guī)格鈦合金自耗電極的制造過程中，同樣由于受到油壓機、模具等設備 能力的制約，需將經處理后的鈦合金原材料用模具壓制成不同形狀、尺寸的電極塊，然后再 將這些電極塊用一定的方式集成為各種規(guī)格的圓柱狀電極。 已知的國內外相關企業(yè)均采用人工方式在特制的支架上將電極塊堆垛(集)成圓 柱狀電極，最后在專用焊接機上將之焊接成整根電極。但是，上述方法存在的不足是 1)因為電極完全采用人工方式集成，所以工人的勞動強度高，生產效率低； 2)從電極塊脫出模具到集成為電極的過程中，需用各種吊運工具對數量眾多的電 極塊進行搬運、堆垛，工人的勞動條件差，因此，存在生產安全隱患； 3)從電極塊脫出模具到集成為電極的過程中，電極塊直接與各種吊運工具反復接 觸，若操作不慎，使電極塊掉落與地面接觸，容易受到污染，因此，存在產品質量隱患； 4)需要較大面積的生產場地。 為克服上述問題，本實用新型提供一種電極集成裝置；所述裝置用于各種大規(guī)格 鈦合金自耗電極的集成；且可實現將脫出模具后不同形狀、尺寸的電極塊自動集成至各種大規(guī)格圓柱狀電極成形。 本實用新型的技術方案如下 —種鈦合金自耗電極集成裝置，所述裝置可用于各種大規(guī)格鈦合金自耗電極的集 成，能實現將脫出模具后不同形狀、尺寸的電極塊自動集成至各種大規(guī)格圓柱狀電極成形， 以替代現有技術中完全由人工完成電極集成的生產方式。 —種鈦合金自耗電極集成裝置，包括壓盤，其特征在于，所述鈦合金自耗電極集成 裝置由推料機構、設置于推料機構推出一端的接料機構、位于接料機構一側的出料機構組 成；在推料機構與接料機構之間設置有電極塊的脫料工位及推料通道；所述推料機構，用 于將壓制成形的電極塊從壓制模具的脫料工位移至接料工位，主要由固定架、可在所述固 定架上滑動的滑架、可在所述滑架上滑動、形成電極塊推部的滑架、設置在固定架一端的巻 筒及經過鋼絲繩連接所述滑架的配重組成；所述壓盤位于接料工位。 當驅動巻筒收起鋼絲繩時，滑架1、2克服配重同時外伸(推料)。反之，在配重作 用下，滑架1、2則同時縮回。 根據本實用新型的鈦合金自耗電極集成裝置，其特征在于，所述接料機構主要由 立柱、設置于立柱上的電動葫蘆、電動葫蘆帶動的旋轉減速器、旋轉減速器驅動的接料桿組 件組成。 所述接料機構的功能承接從從壓制模具的脫料工位由推料機構移過來的電極 塊，對電極塊進行堆垛至電極成形。 根據本實用新型的鈦合金自耗電極集成裝置，其特征在于，旋轉減速器下部輸出 軸通過剖分式螺母，即，由兩個半螺母通過螺栓聯接成一個整體的螺母，與接料桿組件相 連。 根據本實用新型的鈦合金自耗電極集成裝置，其特征在于，其中接料桿組件主要
由定位螺母定位于接料桿底盤上的接料桿、由鎖緊螺母鎖緊于接料桿中間部位的壓盤、螺
接于接料桿上部的車載螺母和剖分式螺母組成，所述車載螺母在結構上與剖分式螺母類
似；用途在于，將已成形的電極從接料工位轉移出來時，出料機構平板小車臺面與車載螺母
下端面接觸，在此過程中，平板小車通過車載螺母裝載著接料桿組件及電極這部分載荷。 根據本實用新型的鈦合金自耗電極集成裝置，其特征在于，所述旋轉減速器側面
為燕尾座，通過燕尾形導軌與立柱相連。 在電動葫蘆的牽引下，旋轉減速器、接料桿組件沿立柱側面燕尾形導軌上下移動； 在旋轉減速器驅動下，接料桿組件作旋轉運動。 電動葫蘆吊鉤與旋轉減速器上部吊耳相連，旋轉減速器下部輸出軸通過剖分式螺 母與接料桿組件相連，旋轉減速器側面為燕尾座，通過燕尾形導軌與立柱相連。在電動葫 蘆的牽引下，旋轉減速器、接料桿組件沿立柱側面燕尾形導軌上下移動；在旋轉減速器驅動 下，接料桿組件作旋轉運動。 根據本實用新型的鈦合金自耗電極集成裝置，其特征在于，出料機構由運行于軌 道上的平板小車組成，用于從接料工位轉移將已成形的電極。 出料機構如圖2、圖4所示，主要由液壓缸驅動、軌道上運行的平板小車組成。出料 機構的功能將已成形的電極從接料工位轉移出來。 根據本實用新型的鈦合金自耗電極集成裝置，其特征在于，所述平板小車臺面上開有U形槽，當小車移到接料工位時，此U形槽圓心位置與接料工位中心重合。 根據本實用新型的鈦合金自耗電極集成裝置，其特征在于，所述推料機構的傳動
采用鋼絲繩聯動伸縮機構。 根據本實用新型的鈦合金自耗電極集成裝置，所述推料機構的傳動工作原理見圖 6，為一鋼絲繩聯動伸縮機構，鋼絲繩1的一端與固定架的e點聯接，另一端繞過固定架上的 2個定滑輪及滑架1上的2個動滑輪與巻筒纏繞，鋼絲繩2、3的一端分別與固定架的a、d點 聯接，另一端分別繞過滑架1上的2個動滑輪與滑架2的b、c點聯接，鋼絲繩4的一端與滑 架2的f點聯接，另一端繞過固定架及地基上的6個定滑輪與配重盤聯接。當驅動巻筒收 起鋼絲繩1時，滑架1、2克服配重同時外伸(推料)。反之，在配重作用下，滑架1、2則同時 縮回。 根據本實用新型的鈦合金自耗電極集成裝置，制造完成的鈦合金自耗電極如圖1 所示，其形狀是長度為L、直徑為D的圓柱體，由厚度為h的若干層疊加而成，每一層又分為 若干塊的組合(圖示分別為1/4、1/3、1/2三種組合，S卩，根據直徑大小和加壓方便，每一層 的直徑為D的圓柱體電極由2-4塊組成，此處，Dl > D2 > D3)。 采用本實用新型的鈦合金自耗電極集成裝置的電極集成工作過程如下(以每一 層4塊電極組合為例) 壓制成形的電極塊從模具脫出后位于(如圖2、圖3所示)脫料工位處(模具底座 上)， 驅動推料機構將電極塊沿著推料通道推至(如圖2、圖3所示)接料工位處(接料 桿組件底盤上)，隨后，推料機構退回原處，與此同時，在接料機構旋轉減速器驅動下，接料 桿組件底盤旋轉90° ，接著，下一塊電極壓制后從模具脫出，重復上述過程直至底盤上接滿 4塊電極。接下來，在接料機構電動葫蘆牽引下，接料桿組件下降一層高度h，進行第二層電 極塊接料。 如此循環(huán)，直至完成若干層電極的堆垛(電極成形)。 根據本實用新型，利用接近開關、限位開關、旋轉編碼器、位移傳感器對各構件狀
態(tài)檢測、發(fā)訊，通過編制PLC程序，以上工作過程可以實現全自動。 電極塊自動集成至電極成形后，用接料桿組件壓盤、鎖緊螺母固定、鎖緊； 隨后，在液壓缸的作用下，出料機構平板小車移動至接料工位(平板小車臺面U形
槽圓心位置與接料工位中心重合)；接著，下降接料桿組件(包括電極)至接料桿組件車載
螺母與平板小車臺面接觸，使電極載荷轉移到平板小車上；拆下旋轉減速器下部輸出軸與
接料桿相連的剖分式螺母；驅動平板小車，裝載著電極返回原處，將已成形的電極從接料工
位轉移出來。 以上工作過程可采用人工和手動控制方式實現。 根據本實用新型，采用新的鈦合金自耗電極的結構形式，各種大規(guī)格鈦合金自耗 電極的集成通過一種裝置完成；本實用新型可實現將脫出模具后不同形狀、尺寸的電極塊 自動集成至各種大規(guī)格圓柱狀電極成形；減輕了工人的勞動強度，提高了生產效率和生產 的安全性； 在電極集成過程中，使電極塊與外界(各種吊運工具及生產場地)的接觸減少，不 容易受到污染，有助于保證產品質量；本實用新型的電極集成裝置結構緊湊，占地面積小，
5與現有技術比較，所需生產場地的面積減少。
圖1為各種規(guī)格鈦合金自耗電極的結構示意圖。
圖2為鈦合金自耗電極集成裝置俯視圖； 圖3為圖2的鈦合金自耗電極集成裝置"A-A"向視圖； 圖4為圖2的鈦合金自耗電極集成裝置"B-B"向視圖； 圖5A， B分別為推料機構的結構主視圖和俯視圖。 圖6為推料機構傳動示意圖； 圖7為接料桿組件的結構示意圖。 圖中，T為推料機構，J為設置于推料機構推出一端的接料機構，C為位于接料機構 一側的出料機構，D為壓制成形的電極塊，1，2為滑架，3為固定架，4為設置在固定架一端的 巻筒，5為鋼絲繩，6為配重，7為立柱，8為電動葫蘆，9為旋轉減速器，10為接料桿組件，10A 為接料桿，11為液壓缸，12為平板小車，13為壓盤，14為模具底盤，15脫料工位，16接料工 位。17為推料通道一，18為推料通道二， 19為燕尾形軌道，Ll為剖分式螺母，L2為車載螺 母，L3為鎖緊螺母。
具體實施方式—種鈦合金自耗電極集成裝置，如圖2、圖3、圖4所示，所述鈦合金自耗電極集成 裝置由推料機構、設置于推料機構推出一端的接料機構、位于接料機構一側的出料機構組 成；在推料機構與接料機構之間設置有電極塊的脫料工位及推料通道。根據設備布置，首先 確定推料機構的推料行程，根據電極塊的最大外形尺寸、重量及推料行程進行結構設計。 圖2是鈦合金自耗電極集成裝置的俯視圖，反映了鈦合金自耗電極集成裝置的結 構組成及兩個重要工位(脫料工位、接料工位)在圖中的位置。 圖3是鈦合金自耗電極集成裝置俯視圖中的"A-A"視圖，反映了鈦合金自耗電極 集成裝置中推料機構、接料機構的立面結構及兩個重要工位(脫料工位、接料工位)在該立 面中的位置。 圖4是鈦合金自耗電極集成裝置俯視圖中的"B-B"視圖，反映了鈦合金自耗電極 集成裝置中接料機構、接料桿組件、出料機構的立面結構及電極在集成、移出過程中的位置 示意。 圖5A，B分別為推料機構的結構主視圖和俯視圖。如圖5所示，所述推料機構為將 壓制成形的電極塊從壓制模具的脫料工位移至接料工位；主要由固定架、可在所述固定架 上滑動的滑架1、可在所述滑架1上滑動并形成電極塊推部的滑架2、設置在固定架一端的 巻筒及經過鋼絲繩連接所述滑架1的配重組成。 當驅動巻筒收起鋼絲繩時，滑架1、2克服配重同時外伸(推料)。反之，在配重作 用下，滑架1、2則同時縮回。 為了減少運動阻力，在滑架1、滑架2上設置滾輪(沿推料通道平面滾動)，在滑架 1與滑架2之間及滑架1與固定架之間設置自潤滑磨擦付。推料機構依靠配重回程過程中， 處于負載荷狀態(tài)，為了平穩(wěn)運行，在相應液壓回路中設置平衡閥。另外，為了實現安全運行
6及自動控制，在脫料工位、接料工位及退回原位處設置接近開關和限位裝置。 接料機構 首先，根據最大電極長度，首先確定接料(堆垛)行程(接料桿組件最大升降行 程)。再根據電極的最大外形尺寸、重量及接料行程進行結構設計。 如圖6所示，為了防止在接料過程中由于推料沖擊而引起接料桿組件的左右晃 動，應在接料桿組件的另一側(相對于接料側)設置可在一定范圍內調節(jié)的止擋，以適應不 同外形尺寸電極的接料。為了方便拆、裝，旋轉減速器輸出軸與接料桿之間采用剖分式螺母 聯接。為了防止在接料過程中接料桿組件的旋轉角度出現偏差，在旋轉減速器出軸(空心 軸)與接料桿(伸入空心軸部分)之間配置定位銷，確保兩者同步旋轉。 為了實現安全運行及自動控制，電動葫蘆起升機構應設置兩級以上保護限位，在 旋轉減速器上設置旋轉編碼器及位移傳感器檢測接料桿組件的旋轉角度和升降行程，在升 降行程的極限位置處設置限位開關和機械止擋。圖7反映了接料桿組件的結構組成。 出料機構 首先，根據設備布置，首先確定出料機構行程；根據電極的最大外形尺寸、重量及 出料行程進行結構設計。 如圖7所示，為了防止在出料過程中接料桿組件(包括電極)從平板小車U形槽 處滑脫，在U形槽圓心位置處加工一低于臺面的圓形平面，形成階梯狀止口 ，使之與接料桿 組件車載螺母底端鑲嵌；為了實現安全運行，在接料工位及出料工位處設置限位裝置。 本實用新型可實現將脫出模具后不同形狀、尺寸的電極塊自動集成至各種大規(guī)格 圓柱狀電極成形；減輕了工人的勞動強度，提高了生產效率和生產的安全性； 在電極集成過程中，使電極塊與外界(各種吊運工具及生產場地)的接觸減少，不 容易受到污染，有助于保證產品質量；本實用新型的電極集成裝置結構緊湊，占地面積小， 與現有技術比較，所需生產場地的面積減少。
權利要求一種鈦合金自耗電極集成裝置，包括壓盤，其特征在于，所述鈦合金自耗電極集成裝置由推料機構(T)、設置于推料機構推出一端的接料機構(J)、位于接料機構一側的出料機構(C)組成；在推料機構與接料機構之間設置有電極塊的脫料工位(15)及推料通道(17，18)；所述推料機構(T)，用于將壓制成形的電極塊(D)從壓制模具的脫料工位移至接料工位(16)，主要由固定架(3)、可在所述固定架上滑動的滑架(1)、可在所述滑架(1)上滑動、形成電極塊推部的滑架(2)、設置在固定架一端的卷筒(4)及經過鋼絲繩連接所述滑架(1)的配重(6)組成；所述壓盤位于接料工位(16)。
2. 如權利要求l所述的鈦合金自耗電極集成裝置，其特征在于，所述接料機構(J)由立 柱(7)、設置于立柱上的電動葫蘆(8)、電動葫蘆帶動的旋轉減速器(9)、旋轉減速器驅動的 接料桿組件(10)組成。
3. 如權利要求1所述的鈦合金自耗電極集成裝置，其特征在于，所述旋轉減速器下部 輸出軸通過剖分式螺母與接料桿組件相連。
4. 如權利要求l所述的鈦合金自耗電極集成裝置，其特征在于，其中接料桿組件(10) 包括由定位螺母定位于接料桿底盤上的接料桿、由鎖緊螺母鎖緊于接料桿中間部位的壓 盤(13)、螺接于接料桿上部的車載螺母和剖分式螺母組成。
5. 如權利要求l所述的鈦合金自耗電極集成裝置，其特征在于，所述旋轉減速器(9)側 面為燕尾座，通過燕尾形導軌(19)與立柱(7)相連。
6. 如權利要求1所述的鈦合金自耗電極集成裝置，其特征在于，旋轉減速器、接料桿組 件可沿立柱側面燕尾形導軌上下移動，接料桿組件可在旋轉減速器驅動下作旋轉運動。
7. 如權利要求l所述的鈦合金自耗電極集成裝置，其特征在于，出料機構由運行于軌 道上的平板小車組成，用于從接料工位轉移將已成形的電極。
8. 如權利要求1所述的鈦合金自耗電極集成裝置，其特征在于，所述平板小車臺面上 開有U形槽，當小車移到接料工位時，此U形槽圓心位置與接料工位中心重合。
9. 如權利要求1所述的鈦合金自耗電極集成裝置，其特征在于，所述推料機構的傳動 采用鋼絲繩聯動伸縮機構。
專利摘要一種鈦合金自耗電極集成裝置，所述鈦合金自耗電極集成裝置由推料機構、設置于推料機構推出一端的接料機構、位于接料機構一側的出料機構組成；在推料機構與接料機構之間設置有電極塊的脫料工位及推料通道；所述推料機構，為將壓制成形的電極塊從壓制模具的脫料工位移至接料工位；主要由固定架、可在所述固定架上滑動的滑架(1)、可在所述滑架(1)上滑動、形成電極塊推部的滑架(2)、設置在固定架一端的卷筒及經過鋼絲繩連接所述滑架(1)的配重組成。本實用新型的電極集成裝置用于各種大規(guī)格鈦合金自耗電極的集成；且可實現將脫出模具后不同形狀、尺寸的電極塊自動集成至各種大規(guī)格圓柱狀電極成形。
文檔編號C22B9/20GK201550313SQ20092020979
公開日2010年8月11日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權日2009年9月17日
發(fā)明者嚴軍, 周明達, 張瑩, 沈愛萍, 王琳, 羅國龍 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司