[0001] 本实用新型涉及特种冶金领域用装置，具体地，本实用新型涉及一种钛合金自耗电极的集成装置。

[0002] 真空(自耗电极)电弧炉，简称自耗炉，是在真空中利用电弧来加热熔炼金属的一种炉子。自耗电极是由被熔炼材料制成，在熔炼过程中它逐渐消耗，熔化后滴进结晶器冷凝成锭。根据要生产的不同锭型(直径、长度)，需要不同规格(直径、长度)的自耗电极。所以，采用自耗炉生产钛合金，需制造各种规格的钛合金自耗电极。

[0003] 钛合金自耗电极的制造工艺过程如下：

[0004] 原材料(海绵钛、各种合金)预处理及称料、配料、混料→电极块压制→电极集成→电极焊接。

[0005] 其中电极集成是将经模具压制后不同形状、尺寸的电极块集成为各种规格的圆柱状电极的过程。

[0006] 现有技术存在的问题是：

[0007] 1、小规格电极的集成(D＜350mm，L＜3000mm)的场合

[0008] 本企业小规格钛合金自耗电极的集成，是将经模具压制后的短圆柱体(直径320mm，长度500mm)电极用人工方式在自耗炉结晶器底座上堆垛成一支长圆柱体自耗电极。之后，套上结晶器壳体使之与底座连接，再将装有自耗电极的结晶器吊入自耗炉熔炼站。因此，整根自耗电极的焊接工艺在炉内完成。由于受到油压机、模具等设备能力的制约，短圆柱体电极的直径和长度受到限制；由于受到电极堆垛(集成)方式的制约，自耗电极的长度受到限制。因此，上述方法仅能制造小规格的自耗电极。

[0009] 2、大规格电极的集成(D＞400mm，L＞4000mm)的场合

[0010] 在各种大规格钛合金自耗电极的制造过程中，同样由于受到油压机、模具等设备能力的制约，需将经处理后的钛合金原材料用模具压制成不同形状、尺寸的电极块，然后再将这些电极块用一定的方式集成为各种规格的圆柱状电极。

[0011] 已知的国内外相关企业均采用人工方式在特制的支架上将电极块堆垛(集)成圆柱状电极，最后在专用焊接机上将之焊接成整根电极。但是，上述方法存在的不足是：

[0012] 1)因为电极完全采用人工方式集成，所以工人的劳动强度高，生产效率低；

[0013] 2)从电极块脱出模具到集成为电极的过程中，需用各种吊运工具对数量众多的电极块进行搬运、堆垛，工人的劳动条件差，因此，存在生产安全隐患；

[0014] 3)从电极块脱出模具到集成为电极的过程中，电极块直接与各种吊运工具反复接触，若操作不慎，使电极块掉落与地面接触，容易受到污染，因此，存在产品质量隐患；

[0015] 4)需要较大面积的生产场地。

[0016] 为克服上述问题，本实用新型提供一种电极集成装置；所述装置用于各种大规格钛合金自耗电极的集成；且可实现将脱出模具后不同形状、尺寸的电极块自动集成至各种大规格圆柱状电极成形。

[0017] 本实用新型的技术方案如下：

[0018] 一种钛合金自耗电极集成装置，所述装置可用于各种大规格钛合金自耗电极的集成，能实现将脱出模具后不同形状、尺寸的电极块自动集成至各种大规格圆柱状电极成形，以替代现有技术中完全由人工完成电极集成的生产方式。

[0019] 一种钛合金自耗电极集成装置，包括压盘，其特征在于，所述钛合金自耗电极集成装置由推料机构、设置于推料机构推出一端的接料机构、位于接料机构一侧的出料机构组成；在推料机构与接料机构之间设置有电极块的脱料工位及推料通道；所述推料机构，用于将压制成形的电极块从压制模具的脱料工位移至接料工位，主要由固定架、可在所述固定架上滑动的滑架、可在所述滑架上滑动、形成电极块推部的滑架、设置在固定架一端的卷筒及经过钢丝绳连接所述滑架的配重组成；所述压盘位于接料工位。

[0020] 当驱动卷筒收起钢丝绳时，滑架1、2克服配重同时外伸(推料)。反之，在配重作用下，滑架1、2则同时缩回。

[0021] 根据本实用新型的钛合金自耗电极集成装置，其特征在于，所述接料机构主要由立柱、设置于立柱上的电动葫芦、电动葫芦带动的旋转减速器、旋转减速器驱动的接料杆组件组成。

[0022] 所述接料机构的功能：承接从从压制模具的脱料工位由推料机构移过来的电极块，对电极块进行堆垛至电极成形。

[0023] 根据本实用新型的钛合金自耗电极集成装置，其特征在于，旋转减速器下部输出轴通过剖分式螺母，即，由两个半螺母通过螺栓联接成一个整体的螺母，与接料杆组件相连。

[0024] 根据本实用新型的钛合金自耗电极集成装置，其特征在于，其中接料杆组件主要由定位螺母定位于接料杆底盘上的接料杆、由锁紧螺母锁紧于接料杆中间部位的压盘、螺接于接料杆上部的车载螺母和剖分式螺母组成，所述车载螺母在结构上与剖分式螺母类似；用途在于，将已成形的电极从接料工位转移出来时，出料机构平板小车台面与车载螺母下端面接触，在此过程中，平板小车通过车载螺母装载着接料杆组件及电极这部分载荷。

[0025] 根据本实用新型的钛合金自耗电极集成装置，其特征在于，所述旋转减速器侧面为燕尾座，通过燕尾形导轨与立柱相连。

[0026] 在电动葫芦的牵引下，旋转减速器、接料杆组件沿立柱侧面燕尾形导轨上下移动；在旋转减速器驱动下，接料杆组件作旋转运动。

[0027] 电动葫芦吊钩与旋转减速器上部吊耳相连，旋转减速器下部输出轴通过剖分式螺母与接料杆组件相连，旋转减速器侧面为燕尾座，通过燕尾形导轨与立柱相连。在电动葫芦的牵引下，旋转减速器、接料杆组件沿立柱侧面燕尾形导轨上下移动；在旋转减速器驱动下，接料杆组件作旋转运动。

[0028] 根据本实用新型的钛合金自耗电极集成装置，其特征在于，出料机构由运行于轨道上的平板小车组成，用于从接料工位转移将已成形的电极。

[0029] 出料机构如图2、图4所示，主要由液压缸驱动、轨道上运行的平板小车组成。出料机构的功能：将已成形的电极从接料工位转移出来。

[0030] 根据本实用新型的钛合金自耗电极集成装置，其特征在于，所述平板小车台面上开有U形槽，当小车移到接料工位时，此U形槽圆心位置与接料工位中心重合。

[0031] 根据本实用新型的钛合金自耗电极集成装置，其特征在于，所述推料机构的传动采用钢丝绳联动伸缩机构。

[0032] 根据本实用新型的钛合金自耗电极集成装置，所述推料机构的传动工作原理见图6，为一钢丝绳联动伸缩机构，钢丝绳1的一端与固定架的e点联接，另一端绕过固定架上的
2个定滑轮及滑架1上的2个动滑轮与卷筒缠绕，钢丝绳2、3的一端分别与固定架的a、d点联接，另一端分别绕过滑架1上的2个动滑轮与滑架2的b、c点联接，钢丝绳4的一端与滑架2的f点联接，另一端绕过固定架及地基上的6个定滑轮与配重盘联接。当驱动卷筒收起钢丝绳1时，滑架1、2克服配重同时外伸(推料)。反之，在配重作用下，滑架1、2则同时缩回。

[0033] 根据本实用新型的钛合金自耗电极集成装置，制造完成的钛合金自耗电极如图1所示，其形状是长度为L、直径为D的圆柱体，由厚度为h的若干层叠加而成，每一层又分为若干块的组合(图示分别为1/4、1/3、1/2三种组合，即，根据直径大小和加压方便，每一层的直径为D的圆柱体电极由2-4块组成，此处，D1＞D2＞D3)。

[0034] 采用本实用新型的钛合金自耗电极集成装置的电极集成工作过程如下(以每一层4块电极组合为例)：

[0035] 压制成形的电极块从模具脱出后位于(如图2、图3所示)脱料工位处(模具底座上)，

[0036] 驱动推料机构将电极块沿着推料通道推至(如图2、图3所示)接料工位处(接料杆组件底盘上)，随后，推料机构退回原处，与此同时，在接料机构旋转减速器驱动下，接料杆组件底盘旋转90°，接着，下一块电极压制后从模具脱出，重复上述过程直至底盘上接满4块电极。接下来，在接料机构电动葫芦牵引下，接料杆组件下降一层高度h，进行第二层电极块接料。

[0037] 如此循环，直至完成若干层电极的堆垛(电极成形)。

[0038] 根据本实用新型，利用接近开关、限位开关、旋转编码器、位移传感器对各构件状态检测、发讯，通过编制PLC程序，以上工作过程可以实现全自动。

[0039] 电极块自动集成至电极成形后，用接料杆组件压盘、锁紧螺母固定、锁紧；

[0040] 随后，在液压缸的作用下，出料机构平板小车移动至接料工位(平板小车台面U形槽圆心位置与接料工位中心重合)；接着，下降接料杆组件(包括电极)至接料杆组件车载螺母与平板小车台面接触，使电极载荷转移到平板小车上；拆下旋转减速器下部输出轴与接料杆相连的剖分式螺母；驱动平板小车，装载着电极返回原处，将已成形的电极从接料工位转移出来。

[0041] 以上工作过程可采用人工和手动控制方式实现。

[0042] 根据本实用新型，采用新的钛合金自耗电极的结构形式，各种大规格钛合金自耗电极的集成通过一种装置完成；本实用新型可实现将脱出模具后不同形状、尺寸的电极块自动集成至各种大规格圆柱状电极成形；减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率和生产的安全性；

[0043] 在电极集成过程中，使电极块与外界(各种吊运工具及生产场地)的接触减少，不容易受到污染，有助于保证产品质量；本实用新型的电极集成装置结构紧凑，占地面积小，与现有技术比较，所需生产场地的面积减少。

[0052] 一种钛合金自耗电极集成装置，如图2、图3、图4所示，所述钛合金自耗电极集成装置由推料机构、设置于推料机构推出一端的接料机构、位于接料机构一侧的出料机构组成；在推料机构与接料机构之间设置有电极块的脱料工位及推料通道。根据设备布置，首先确定推料机构的推料行程，根据电极块的最大外形尺寸、重量及推料行程进行结构设计。

[0053] 图2是钛合金自耗电极集成装置的俯视图，反映了钛合金自耗电极集成装置的结构组成及两个重要工位(脱料工位、接料工位)在图中的位置。

[0054] 图3是钛合金自耗电极集成装置俯视图中的“A-A”视图，反映了钛合金自耗电极集成装置中推料机构、接料机构的立面结构及两个重要工位(脱料工位、接料工位)在该立面中的位置。

[0055] 图4是钛合金自耗电极集成装置俯视图中的“B-B”视图，反映了钛合金自耗电极集成装置中接料机构、接料杆组件、出料机构的立面结构及电极在集成、移出过程中的位置示意。

[0056] 图5A，B分别为推料机构的结构主视图和俯视图。如图5所示，所述推料机构为将压制成形的电极块从压制模具的脱料工位移至接料工位；主要由固定架、可在所述固定架上滑动的滑架1、可在所述滑架1上滑动并形成电极块推部的滑架2、设置在固定架一端的卷筒及经过钢丝绳连接所述滑架1的配重组成。

[0057] 当驱动卷筒收起钢丝绳时，滑架1、2克服配重同时外伸(推料)。反之，在配重作用下，滑架1、2则同时缩回。

[0058] 为了减少运动阻力，在滑架1、滑架2上设置滚轮(沿推料通道平面滚动)，在滑架1与滑架2之间及滑架1与固定架之间设置自润滑磨擦付。推料机构依靠配重回程过程中，处于负载荷状态，为了平稳运行，在相应液压回路中设置平衡阀。另外，为了实现安全运行及自动控制，在脱料工位、接料工位及退回原位处设置接近开关和限位装置。

[0059] 接料机构

[0060] 首先，根据最大电极长度，首先确定接料(堆垛)行程(接料杆组件最大升降行程)。再根据电极的最大外形尺寸、重量及接料行程进行结构设计。

[0061] 如图6所示，为了防止在接料过程中由于推料冲击而引起接料杆组件的左右晃动，应在接料杆组件的另一侧(相对于接料侧)设置可在一定范围内调节的止挡，以适应不同外形尺寸电极的接料。为了方便拆、装，旋转减速器输出轴与接料杆之间采用剖分式螺母联接。为了防止在接料过程中接料杆组件的旋转角度出现偏差，在旋转减速器出轴(空心轴)与接料杆(伸入空心轴部分)之间配置定位销，确保两者同步旋转。

[0062] 为了实现安全运行及自动控制，电动葫芦起升机构应设置两级以上保护限位，在旋转减速器上设置旋转编码器及位移传感器检测接料杆组件的旋转角度和升降行程，在升降行程的极限位置处设置限位开关和机械止挡。图7反映了接料杆组件的结构组成。

[0063] 出料机构

[0064] 首先，根据设备布置，首先确定出料机构行程；根据电极的最大外形尺寸、重量及出料行程进行结构设计。

[0065] 如图7所示，为了防止在出料过程中接料杆组件(包括电极)从平板小车U形槽处滑脱，在U形槽圆心位置处加工一低于台面的圆形平面，形成阶梯状止口，使之与接料杆组件车载螺母底端镶嵌；为了实现安全运行，在接料工位及出料工位处设置限位装置。

[0066] 本实用新型可实现将脱出模具后不同形状、尺寸的电极块自动集成至各种大规格圆柱状电极成形；减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率和生产的安全性；

[0067] 在电极集成过程中，使电极块与外界(各种吊运工具及生产场地)的接触减少，不容易受到污染，有助于保证产品质量；本实用新型的电极集成装置结构紧凑，占地面积小，与现有技术比较，所需生产场地的面积减少。