專利名稱：一種金屬屑料的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬屑料的處理方法，尤其是金屬屑料的分檢、清洗、烘干、軟化、 壓塊及重熔的處理方法，通過(guò)該處理方法，使得重熔錠的化學(xué)成分能夠和屑料在被加工前 的原材料的化學(xué)成分一致。本發(fā)明的關(guān)鍵是提出一種新的思路和新的方法，將看似廢料的 金屬屑料重新體現(xiàn)出其作為該牌號(hào)合金原材料的價(jià)值。
背景技術(shù)：
高溫合金和鈦合金都是非常重要的金屬材料，除了在航空航天領(lǐng)域的特殊應(yīng)用之 夕卜，還廣泛地應(yīng)用于工業(yè)燃?xì)鉁u輪機(jī)、核反應(yīng)堆、潛艇、火力發(fā)電廠和石油化工設(shè)備等。高溫合金和鈦合金在從原材料、毛坯到零件的加工制造過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的切 屑料，很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，這些切屑主要被用作不銹鋼冶煉的添加爐料，從而造成了大量的元素 損失，甚至于鈦合金屑料都被用于生產(chǎn)煙花爆竹。目前，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一套針對(duì)金屬屑料循環(huán)利用的相對(duì)成熟的處理技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
為了不浪費(fèi)資源，針對(duì)目前這些屑料返回料的現(xiàn)狀，發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量的研究，開(kāi)發(fā) 了整套加工處理技術(shù)，使得處理后的金屬碎料完全滿足真空熔煉的技術(shù)要求，從而實(shí)現(xiàn)循 環(huán)利用。本發(fā)明利用已有的技術(shù)和設(shè)備，提出一種新的思路和處理方法，將看似廢料的金屬 屑料重新體現(xiàn)出其作為該牌號(hào)合金原材料的價(jià)值。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，包括如下內(nèi)容—種金屬屑料的處理方法，包括金屬屑料的分檢、清洗、烘干、壓塊及重熔步驟，其 中具體的工藝步驟如下1.合金屑料分檢工序。合金屑料的分檢，利用全自動(dòng)合金分析儀，如NITONXLpSOO 系列將屑料按牌號(hào)分檢歸類，便于下部工序使用。2.任選地，對(duì)輥式差速破碎工序。利用金屬屑破碎機(jī)將長(zhǎng)合金屑破碎至5cm IOcm左右的短金屬屑，便于清洗。3.超聲清洗工序，優(yōu)選全自動(dòng)超聲波清洗工序。利用超聲波清洗原理在堿性水環(huán) 境中，如市售油基清洗劑，將金屬碎屑表面因加工而留下的切削液清洗干凈，最后再用清水 將其漂洗干凈。4.碎料烘干工序。利用履帶傳送式滾筒式烘干機(jī)，如GZS高濕物料干燥機(jī)，該設(shè)備 可以由靖江星光熱風(fēng)設(shè)備制造有限公司處購(gòu)買(mǎi)，將清洗干凈的金屬碎屑表面的水分烘干。5.任選地，碎料固溶處理及軟化工序。根據(jù)金屬碎屑的類型和牌號(hào)不同，及合金的 固溶溫度不同而進(jìn)行該工序，采用熱處理爐，將烘干的較硬金屬碎屑失去強(qiáng)度而軟化下來(lái)， 使其產(chǎn)生塑性變形，進(jìn)而可讓屑料壓成餅狀。6.壓塊工序，優(yōu)選全自動(dòng)壓塊工序。其主要技術(shù)是將軟化處理好的高溫合金屑裝 入全自動(dòng)壓塊機(jī)中，將其壓成餅狀。
7.重熔過(guò)程的成分控制工序。其主要技術(shù)是基于前幾項(xiàng)工序的處理，首先是清洗 和烘干處理的很干凈，之后又對(duì)屑料進(jìn)行軟化和壓塊處理，改進(jìn)散碎料的堆積密度，散碎料 的堆積密度一般為材料理論密度的20% 30%，壓塊的密度則達(dá)到了理論密度的80%以 上，可以大幅度減少真空感應(yīng)熔煉裝爐次數(shù)，縮短熔煉時(shí)間。這樣就能保證重新熔煉出的金 屬錠保持其化學(xué)成分不變。按上述提到的各步工序組成一個(gè)生產(chǎn)流程，安裝生產(chǎn)設(shè)備，按照每一個(gè)工序所用 設(shè)備的操作方法對(duì)金屬屑料進(jìn)行加工處理。在分檢工序中，分檢工序的要求可分為三類一類分檢，二類分檢或三類分檢。本 發(fā)明根據(jù)需要單獨(dú)或者結(jié)合進(jìn)行這三類分檢工序。
其中所述的一類分檢是指，將采購(gòu)回來(lái)的合金屑打開(kāi)包裝，仔細(xì)揀出其中的垃圾 雜物等非金屬物質(zhì)及金屬塊料，用磁鐵將具有磁性的屑料分離出來(lái)。把金屬屑按照金屬顏 色、光澤度和硬度等的不同的物理特性進(jìn)行分類，用手持式尼通分析儀按所分的種類逐一 仔細(xì)檢測(cè)，如有不同的合金牌號(hào)的屑料都按類區(qū)分，分別分裝于不同的收集箱中，并在吊牌 上標(biāo)明牌號(hào)或主量合金元素的百分含量。就二類分檢而言，是指將采購(gòu)回來(lái)的鈦屑開(kāi)包，揀出其中的垃圾雜物和渣土及金 屬塊料，用磁鐵將具有磁性的屑料分離出來(lái)。把金屬屑按照金屬顏色、光澤度和硬度等的不同的物理特性進(jìn)行分類，同時(shí)用合 金分析儀對(duì)每包打開(kāi)的屑料隨機(jī)取點(diǎn)，將屑料按鈦含量大于88% (含88%)的和低于88% 的分類裝箱。對(duì)鈦含量低于88%的，要標(biāo)出其含Ti量或牌號(hào)。就三類分檢而言，是指將采購(gòu)回來(lái)的鈦屑開(kāi)包，揀出其中垃圾雜物和渣土及金屬 塊料。用合金分析儀對(duì)每包打開(kāi)的屑料隨機(jī)取點(diǎn)，查看其鈦含量及其它主量合金成分，標(biāo)出 其鈦含量或牌號(hào)。對(duì)于同一批次的原料，每天從分檢的屑料中隨機(jī)取樣500g，用鍋炒的方式將油炒 凈，以此測(cè)量每日屑料的水油含量，直到這批屑料分檢完之后，統(tǒng)計(jì)每日的水油含量，計(jì)算 出本批屑的平均水油含量。將分檢出的所有種類的物質(zhì)稱重分裝，完成分檢報(bào)告。分檢工序完成后，進(jìn)入下道工序。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，在對(duì)輥式差速破碎工序中，可以采用目前常用的破 碎機(jī)，如PX300或者PX450型破碎機(jī)，優(yōu)選破碎機(jī)的電器開(kāi)關(guān)安裝有“倒、停、順”的倒順開(kāi) 關(guān)。一旦有金屬屑纏繞在齒刀盤(pán)的情況，則可以將開(kāi)關(guān)扳倒“倒”位置上，實(shí)現(xiàn)金屬屑的自 動(dòng)解除纏繞。如果希望破碎后物料的力度更小，可以將已經(jīng)破碎的物料進(jìn)行多次再破碎，直 到理想粒度。對(duì)于有形狀要求的塊料如球頭，經(jīng)過(guò)破碎機(jī)的擠壓和破碎，以使其形狀完全破壞。 在破碎機(jī)的出料口上放收集箱，使破碎好的塊料可直接從出料口落入收集箱中。對(duì)于屑料的破碎可分為兩步，分別是粗破和細(xì)破。將待破碎的金屬屑料放入粗破 碎機(jī)中，將經(jīng)過(guò)粗破的屑子再次放入精破碎機(jī)中，將破碎好的屑料裝入集料箱。破碎完成的要求應(yīng)符合以下要求經(jīng)目測(cè)檢查，長(zhǎng)度不大于50mm的屑料應(yīng)不低于 總量的80% (體積比)，優(yōu)選不低于總量的90%，更優(yōu)選不低于95%。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，在超聲波清洗工序中，主要的工序是將屑料裝入料 筐內(nèi)，屑料的裝入量應(yīng)不超過(guò)料筐總?cè)萘康?/4。隨后，按設(shè)備的操作規(guī)程，啟動(dòng)超聲波清洗機(jī)，進(jìn)行清洗作業(yè)，將清洗好的屑料放入收集箱內(nèi)。視料清洗的干凈程度，隨時(shí)添加金屬清洗劑，而且為保證清洗效果，可更換清洗用水，以保證清洗效果。清洗后，可用手觸摸屑料上是否有油膩的感覺(jué)，若有表明沒(méi)有清洗干凈，需重復(fù)上 述步驟，以完成清洗。超聲波的清洗工藝流程一般為上料、超聲波粗洗、超聲波清洗、超聲波漂洗、旋流 漂洗及下料。在烘干工序中，可以視情況，先將清洗好的屑料，晾曬在清理干凈的曬料場(chǎng)上，盡 可能的將屑料里的水分蒸發(fā)掉，然后轉(zhuǎn)入烘干工序。烘干工序中可以采用回轉(zhuǎn)式燃油烘干機(jī)烘干屑料。對(duì)于需要進(jìn)一步烘干的鈦屑?jí)?塊和高溫合金屑料，可將屑料裝入料框中送進(jìn)烘箱中加熱烘干。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，在碎料固溶處理及軟化工序中，優(yōu)選將烘干的屑料 平鋪在托盤(pán)上，并保證厚度在l-4cm，優(yōu)選2-3cm。熱處理爐的加熱溫度為所處理合金的相 變溫度，根據(jù)金屬屑料的厚度不同，其保溫時(shí)間有所不同，一般的將屑料在熱處理爐中繼續(xù) 溫10-30分鐘即可，優(yōu)選20分鐘。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，在全自動(dòng)壓塊工序中，可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的壓塊 機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓塊，如SBJ-5000全自動(dòng)屑餅機(jī)，采用壓塊機(jī)可以將粉粒狀屑料冷壓成重量達(dá) 3-6公斤的圓柱形餅塊并直接投爐使用，密度可達(dá)5. 5噸/m3左右，最高可達(dá)6噸/m3左右。根據(jù)需要，本發(fā)明可以在壓塊工序后進(jìn)行切割工序。該工序需根據(jù)原料的特點(diǎn)，對(duì) 尺寸較大或者重量不符合要求的塊料，采用等離子切割機(jī)進(jìn)行切割，滿足其尺寸或重量的 要求。切割好的產(chǎn)品，應(yīng)滿足以下要求幾何尺寸的長(zhǎng)與寬分別不超過(guò)60cm和40cm，優(yōu)選 不超過(guò)56cm和37cm，同時(shí)要求每一塊的重量不超過(guò)3kg。依據(jù)上述方法對(duì)金屬屑料進(jìn)行處理生產(chǎn)出的重熔錠，無(wú)論是高溫合金或是鈦合金 屑，其化學(xué)成分都可以達(dá)到國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，甚至是航標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，因其原材料(屑料)即是航空級(jí)。這 樣熔煉出的錠子，完全可以再加工成產(chǎn)品使用，大大降低了成本，減少了資源的浪費(fèi)，而且 也保護(hù)了環(huán)境。由于金屬原材料是從礦山中開(kāi)采出來(lái)，會(huì)造成很大的環(huán)境污染，而且是不可 再生的，因此對(duì)于開(kāi)采出來(lái)的金屬原材料能夠做到物盡其用，無(wú)論對(duì)社會(huì)生產(chǎn)需求，還是對(duì) 環(huán)境保護(hù)無(wú)疑是能做出的最大的貢獻(xiàn)。


圖1為該處理方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖1對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員了解，所述附圖僅是 便于理解本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限制，在閱讀本發(fā)明說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上，作出的任何變型或 改變，都不會(huì)背離本發(fā)明的精神和范圍。本發(fā)明的具體實(shí)施方案如下實(shí)施例1 以GH4169屑為例
1、合金屑料分檢工序。用全自動(dòng)合金分析儀將GH4169屑中混入的其它牌號(hào)的合 金和雜物等分檢出去，保證GH4169屑的牌號(hào)純凈、單一。2、對(duì)輥式差速破碎工序。將分檢干凈的GH4169屑，利用金屬屑破碎機(jī)將長(zhǎng)的 GH4169屑破碎至5cm IOcm左右的短金屬屑，便于清洗。3、全自動(dòng)超聲波清洗工序。將破碎好的GH4169屑利用超聲波清洗原理在堿性水 環(huán)境中將金屬碎屑表面因加工而留下的切削液清洗干凈，最后再用清水將其漂洗干凈。
4、碎料烘干工序。將清洗好的GH4169屑利用履帶傳送式滾筒式烘干機(jī)將清洗干 凈的金屬碎屑表面的水分烘干。5、碎料固溶處理及軟化工序。將烘干好的GH4169屑進(jìn)行固溶處理及軟化。其工 藝為；將熱處理爐加熱到950°C，將烘干的GH4169屑平鋪在托盤(pán)上，厚度為2cm，再次加熱到 950°C保溫10分鐘，其屑料就可失去強(qiáng)度，軟化下來(lái)，可將GH4169屑?jí)撼蓧K，即可投爐重熔。6、全自動(dòng)壓塊工序。將固溶處理及軟化處理好的GH4169屑裝入全自動(dòng)壓塊機(jī)中， 將其壓成餅狀。7、重熔過(guò)程的成分控制工序。將壓好塊的GH4169屑餅投入1.5噸的真空感應(yīng)爐中 熔煉，熔煉好的一次重熔錠，分析其化學(xué)成分，可以達(dá)到GB及HB標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定(因其GH4169 屑是從航空產(chǎn)品上加工下來(lái)的)。實(shí)施例2 以TC4屑為例1、合金屑料分檢工序。用全自動(dòng)合金分析儀將TC4屑中混入的其它牌號(hào)的合金和 雜物等分檢出去，保證TC4屑的牌號(hào)純凈、單一。2、對(duì)輥式差速破碎工序。將分檢干凈的TC4屑，利用金屬屑破碎機(jī)將長(zhǎng)的TC4屑 破碎至5cm IOcm左右的短金屬屑，便于清洗。3、全自動(dòng)超聲波清洗工序。將破碎好的TC4屑利用超聲波清洗原理在堿性水環(huán)境 中將金屬碎屑表面因加工而留下的切削液清洗干凈，最后再用清水將其漂洗干凈。4、碎料烘干工序。將清洗好的TC4屑利用履帶傳送式滾筒式烘干機(jī)將清洗干凈的 金屬碎屑表面的水分烘干。5、碎料固溶處理及軟化工序。由于TC4屑不是非常硬，可以直接壓成屑餅，因此不 需要進(jìn)行固溶處理及軟化工序。6、全自動(dòng)壓塊工序。將清洗和烘干好的TC4屑裝入全自動(dòng)壓塊機(jī)中，將其壓成餅 狀。7、重熔過(guò)程的成分控制工序。將壓好塊的TC4屑餅投入150公斤的等離子轟擊爐 中熔煉，熔煉好的一次重熔錠，分析其化學(xué)成分，可以達(dá)到GB及HB標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定(因其TC4 屑是從航空產(chǎn)品上加工下來(lái)的)。
權(quán)利要求
一種金屬屑料的處理方法，包括合金屑料的分檢工序，任選地合金屑料的對(duì)輥式差速破碎技術(shù)；全自動(dòng)超聲波清洗技術(shù)；滾筒式烘干技術(shù)；任選地碎料固溶處理及軟化技術(shù)；全自動(dòng)壓塊技術(shù)；和重熔過(guò)程的成分控制技術(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的處理方法，其中具體的工藝步驟如下(1)合金屑料分檢工序，利用全自動(dòng)合金分析儀將屑料按牌號(hào)分檢歸類，便于下部工序 使用；(2)任選地，對(duì)輥式差速破碎工序，利用金屬屑破碎機(jī)將長(zhǎng)合金屑破碎至5cm 10cm左 右的短金屬屑，便于清洗；(3)超聲波清洗工序，利用超聲波清洗原理在堿性水環(huán)境中，將金屬碎屑表面因加工而 留下的切削液清洗干凈，最后再用清水將其漂洗干凈；(4)碎料烘干工序，利用履帶傳送式滾筒式烘干機(jī)，將清洗干凈的金屬碎屑表面的水分 烘干；(5)任選地，碎料固溶處理及軟化工序，根據(jù)金屬碎屑的類型和牌號(hào)不同，及合金的固 溶溫度不同而進(jìn)行該工序，采用熱處理爐，將烘干的較硬金屬碎屑失去強(qiáng)度而軟化下來(lái)，使 其產(chǎn)生塑性變形，進(jìn)而可讓屑料壓成餅狀；(6)壓塊工序，將軟化處理好的高溫合金屑裝入全自動(dòng)壓塊機(jī)中，將其壓成餅狀；(7)重熔過(guò)程的成分控制工序。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的處理方法，其特征在于，所述的超聲清洗工序?yàn)槿詣?dòng)超聲波清 洗工序；所述的壓塊工序優(yōu)選為全自動(dòng)壓塊工序。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的處理方法，其特征在于，在所述的壓塊工序后，還包括切割工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的處理方法，在碎料固溶處理及軟化工序中，優(yōu)選將烘 干的屑料平鋪在托盤(pán)上，并保證厚度在l-4cm，優(yōu)選2-3cm;將屑料在熱處理爐中繼續(xù)保溫 10-30分鐘，優(yōu)選20分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬屑料的處理方法，包括分檢、清洗、烘干、壓塊及重熔步驟。經(jīng)過(guò)上述處理后獲得的重熔錠的化學(xué)成分能夠和屑料在被加工前的原材料的化學(xué)成分一致，將看似廢料的金屬屑料能夠重新體現(xiàn)出其作為該牌號(hào)合金原材料的價(jià)值。
文檔編號(hào)C22B9/16GK101831554SQ20101019639
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者劉大海, 史戰(zhàn)旺, 惠志斌, 戴志勇, 李興國(guó), 查宇奎, 董天祥, 趙志國(guó), 趙軼群 申請(qǐng)人:北京百慕合金有限責(zé)任公司