一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置及其焊接方法与流程

本发明涉及特种冶金技术领域,具体地,本发明涉及一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置及其焊接方法。所述真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置及其焊接方法用于真空电弧炉辅助电极与自耗电极之间的焊接，能实现将不同规格(直径、长度)的圆柱状辅助电极与不同规格(直径、长度)的圆柱状自耗电极之间按一定的同轴度要求在真空电弧炉外(采用半自动熔化极氩弧焊由焊工手持焊枪进行)焊接，以替代原有在真空电弧炉内进行焊接的方式。

背景技术：

真空(自耗电极)电弧炉，简称电弧炉，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。

根据生产不同规格(直径、长度)的圆柱状锭型，需要使用不同规格(直径、长度)的圆柱状自耗电极。而在冶炼过程中作为传送自耗电极用的导杆称为导电料杆(或称为电极杆)。导电料杆的作用有两个：

1)导电，供给电弧用的大电流；

2)夹持并带动自耗电极上下运动。

为了实现导电料杆、自耗电极之间的导电和夹持，在导电料杆、自耗电极之间两者之间设置了不同规格(直径、长度)的圆柱状辅助电极。辅助电极的一端通过机构夹持在导电料杆上，另一端与自耗电极焊接相连。根据本发明，辅助电极的焊接即指辅助电极与自耗电极之间的焊接。

目前，真空电弧炉辅助电极的焊接在炉内进行，其工作过程如下：

在炉外用人工方式将自耗电极在结晶器底座上对中放置，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电弧炉熔炼站，驱动炉头旋转至冶炼工位处，将夹持在导电料杆上的辅助电极与放置在熔炼站内的自耗电极调正、对中，使两者之间的轴线一致。

在上述过程中，辅助电极的调正、对中借助电弧炉X—Y方向驱动调节装置进行， 自耗电极的调正、对中由人工方式进行。调正、对中后用木楔子沿结晶器端口周边将自耗电极固定。之后，合炉抽真空至规定真空度，通电在辅助电极与自耗电极之间起弧焊接。焊接结束后，破真空，开炉对焊接质量进行检查并处理异常情况，若焊接质量符合要求，则取出木楔子后重新合炉抽真空至规定真空度，通电冶炼。

然而，在上述辅助电极炉内的焊接存在下述不足之处：

1)对中精度差，存在产品质量隐患。

首先，自耗电极在炉外结晶器底座上的对中放置，作为对中基准的结晶器底座因高温冶炼通常都存在较严重的变形，且由于冶炼时钢液的浸蚀、结晶器拆装时的碰撞及抛光打磨，使结晶器底座上作为测量基准的边界线模糊不清，由此，严重影响对中精度。

2)其次，自耗电极在熔炼站结晶器内的对中，同样，作为对中基准的结晶器因高温冶炼通常都存在变形，且作为测量基准的结晶器端口形状通常为圆弧倒角，边界线模糊不清，亦严重影响对中精度。

综上所述，由于自耗电极的对中精度难以控制，将造成辅助电极与自耗电极之间的同轴度难以保证，影响冶炼过程的稳定性，给产品质量带来隐患；保证一定的焊接质量较困难。

因为，由于辅助电极的焊接在封闭的炉内进行，操作人员不能清晰观察到焊接过程，难免出现异常情况(如出现液态金属流淌过长等)，为了确定焊接质量是否符合要求，必须破真空，开炉对焊接质量进行检查并处理异常情况，因此，要保证一定的焊接质量难度较高。

3)能耗高。辅助电极在炉内焊接后，为了取出自耗电极定位木楔子、检查焊接质量并处理异常情况，必须破真空开炉进行，处理完毕后重新合炉抽真空至规定真空度，方能通电冶炼，此过程能耗高。

技术实现要素：

为解决上述现有技术的问题，本发明的目的是：提供一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置及其焊接方法。所述真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置及其焊接方法用于真空电弧炉辅助电极与自耗电极之间的焊接，能实现将不同规格(直径、长度)的圆柱状辅助电极与不同规格(直径、长度)的圆柱状自耗电极之间按一定的同轴度要求在真空电弧炉外(采用半自动熔化极氩弧焊由焊工手持焊枪进行)焊接，以替代原有在真空电弧炉内进行焊接的方式。

本发明的一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置的技术方案如下：

一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置，用于真空电弧炉辅助电极与自耗电极之间的焊接，包括：自耗电极定位装置，辅助电极定位装置及电极升降旋转驱动装置，其特征在于，

所述自耗电极定位装置用于满足不同长度自耗电极的空间定位，包括：用于定位并支撑自耗电极、相隔一定间距配置、且结构相同、顺序设置的第一中心架调节装置、第二中心架调节装置及第三中心架调节装置，

所述辅助电极定位装置用于满足不同长度辅助电极的空间定位，包括：用于定位并支撑辅助电极、顺序设置于第三中心架调节装置一侧的固定剪式调节装置、移动剪式调节装置及瞄准器定位机构，

所述自耗电极定位装置的第一中心架调节装置外侧设置有标尺机构，

在所述第三中心架调节装置和所述固定剪式调节装置之间形成辅助电极与自耗电极之间的焊接工位，

所述电极升降旋转驱动装置包括：用于传送、旋转自耗电极或辅助电极的第一升降式旋转装置、第二升降式旋转装置及第三升降式旋转装置，

所述第二升降式旋转装置为主动旋转(配置驱动机构)，而第一、三升降式旋转装置为被动旋转(除驱动辊外不配置驱动机构)。

根据本发明所述的一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置，其特征在于，

所述电极升降旋转驱动装置用于：

承接由起重机吊运而至的自耗或辅助电极，将其传递到自耗或辅助电极定位装置；

完成自耗电极与辅助电极之间定位点焊(连接)后，将其脱离自耗或辅助电极定位装置；

驱使自耗或辅助电极旋转，完成自耗电极与辅助电极之间的连续焊接。

根据本发明所述的一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置，其特征在于，

所述第一、二升降式旋转装置设置于自耗电极下方，驱使自耗电极旋转，

而第三升降式旋转装置设置于辅助电极下方，驱使辅助电极旋转；以完成自耗电极与辅助电极之间的连续焊接。

根据本发明所述的一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置，其特征在于，

所述第一-三中心架调节装置分别包括底座、设置于底座上、中部可贯穿设置自耗电极或辅助电极的中心架及设置于中心架上、用于调节、支撑自耗电极或辅助电极的调节机构。

根据本发明所述的一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置，其特征在于，其中，中心架包括中心架座、安装于中心架座一侧的销轴及可覆盖于中心架座上方、且通过销轴可旋转而打开的中心架盖。

根据本发明所述的一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置，其特征在于，其中，调节机构包括：

通过第一轴承座贯穿中心架壁设置的一对固定轴套及可在固定轴套内移动的移动轴套，所述固定轴套及其移动轴套通过转动手轮带动丝杆旋转，迫使与之啮合的螺母带动移动轴套在固定轴套(方孔)内作轴向移动，

所述移动轴套通过第二轴承座连接抵接自耗电极的滚轮，针对不同直径自耗电极进行空间定位时，滚轮位置在调节机构轴线方向上可调。

根据本发明所述的一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置，其特征在于，

所述辅助电极定位装置的固定剪式调节装置及移动剪式调节装置分别设置有一组用于支撑、并可使辅助电极上下移动的剪式摆动臂机构。

根据本发明所述的一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置，其特征在于，

所述剪式摆动臂机构包括对称交叉、用于支撑辅助电极的摆动臂，摆动臂底端可绕轴旋转摆动，摆动臂上端形成有长腰形槽孔，长腰形槽孔内可滑动地设置有相对固定、且可上下旋动的螺母，藉由旋转与螺母螺接的其中的丝杆，使得螺母上下移动，即可推动剪式摆动臂上下摆动，使得辅助电极上下移动。

根据本发明所述的一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置，其特征在于，

所述剪式摆动臂机构的摆动臂的一端通过摆动臂销轴、摆动臂轴承座与摆动臂底板可转动连接，另一端通过摆动臂轴承、设置于摆动臂轴承内的耳轴与摆动臂螺母连接；

摆动臂螺母螺接于摆动臂丝杆，摆动臂丝杆通过摆动臂轴承定位于摆动臂轴套内，摆动臂轴套垂直固定在摆动臂底板上；

旋转摆动臂丝杆，由于摆动臂螺母旋转受阻，仅能上下移动，从而，使摆动臂绕摆动臂销轴作旋转摆动，同时，使得与摆动臂螺母耳轴连接的摆动臂轴承在摆动臂长腰形槽孔中滚动，从而带动摆动臂上下移动。

根据本发明所述的一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置，其特征在于，

所述移动剪式调节装置系在剪式调节装置底部设置滚轮，可沿导轨左右移动，以满足不同长度辅助电极的空间定位。

根据本发明所述的一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置，其特征在于，

所述辅助电极定位装置的瞄准器定位机构包括：瞄准器，连接瞄准器的瞄准器固定块，所述瞄准器固定块通过轴套定位于固定在剖分式套环的调节杆；

通过调节调节杆上的调节螺母，可调节辅助电极的定位尺寸。

根据本发明所述的一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置，其特征在于，

第二升降式旋转装置包括升降驱动和旋转驱动两部分，

其中升降驱动部分主要由活动升降台、固定升降台、设置于活动升降台和固定升降台之间的液压千斤顶，分别对应设置于活动升降台下面和固定升降台上面的矩形框架，二矩形框架之间竖直配置用于引导活动升降台上下移动的滑动导轨。

本发明还提供一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接方法，其技术方案如下：

一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接方法，使用本发明所述的一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置，用于真空电弧炉辅助电极与自耗电极之间的焊接，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

3)不同长度自耗电极的空间定位，

根据自耗电极的长度，以焊接工位为界，选择第一、三中心架调节装置或第二、三中心架调节装置进行调整；

按动液压千斤顶操纵杆，驱使第一、二升降式旋转装置的活动升降台升降到接料位置；

打开中心架盖，用起重机吊运自耗电极至驱动辊上，随后，驱使活动升降台下降，在自耗电极与滚轮接触后停止；

接着，合上中心架盖，调节上面一个滚轮的位置使其与自耗电极接触，检验其与下面滚轮之间的位置偏差；

若超差，则通过微调三个滚轮的位置减少偏差值至规定范围内；

4)辅助电极的空间定位，

接着，用起重机将辅助电极吊运至第三升降式旋转装置的驱动辊上，使其位于焊接工位处的端面与自耗电极相接触，再通过活动升降台的下降传递到固定剪式调节装置和移动剪式调节装置上；

进行自耗电极与辅助电极之间定位焊接。

根据本发明所述一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接方法，其特征在于，

在步骤1)，根据自耗电极的直径，将每一组中心架调节装置下面两个滚轮按相应调节机构的刻度显示调整到位。

根据本发明所述一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接方法，其特征在于，

在步骤1)，在按动液压千斤顶操纵杆，驱使第一、二升降式旋转装置的活动升降台升降到接料位置时，在该处的自耗电极略高于其与中心架调节装置下面两个滚轮相接触的位置。

根据本发明所述一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接方法，其特征在于，

在步骤1)，打开中心架盖，用起重机吊运自耗电极至驱动辊上，随后，驱使活动升降台下降，在自耗电极与滚轮接触，并在驱动辊与自耗电极脱离一定距离后停止。

根据本发明所述一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接方法，其特征在于，

在步骤2)，在焊接工位处，以自耗电极、辅助电极的外径为测量基准，通过固定剪式调节装置将两者之间的同心度调至规定的数值范围内；

在辅助电极的另一端套入瞄准器定位机构，以标尺板上确定的三点(刻度值R)为测量基准，通过瞄准器定位机构、移动剪式调节装置将该处辅助电极的圆心与标尺板十字刻度中心两者之间的同心度调至规定的数值范围内。

根据本发明所述一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接方法，其特征在于，

在步骤3)，根据本发明所述一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接方法，其特征在于，

点焊完毕后打开中心架盖，根据电极的重心位置，选择第一、二升降式旋转装置或第二、三升降式旋转装置，驱使活动升降台上升，使电极脱离其定位装置；

驱使电极旋转，完成自耗电极与辅助电极之间的连续焊接。

如图1所示，真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置由自耗电极定位装置、辅助电极定位装置、电极升降旋转驱动装置组成。

根据本发明，自耗电极定位装置的功能在于：确定自耗电极的空间位置，使其轴线与炉外焊接装置设计轴线之间满足规定的同轴度要求。

辅助电极定位装置的功能在于：确定辅助电极的空间位置，使其轴线与自耗电极轴线之间满足规定的同轴度要求。

电极升降旋转驱动装置的功能在于：承接由起重机吊运而至的自耗或辅助电极，将其传递到自耗或辅助电极定位装置；完成自耗电极与辅助电极之间定位点焊(连接)后，将其脱离自耗或辅助电极定位装置；驱使自耗或辅助电极旋转，完成自耗电极与辅助电极之间的连续焊接。

如图1所示，为了满足不同长度自耗电极的空间定位，自耗电极定位装置主要由相隔一定间距配置且结构相同的第一中心架调节装置、第二中心架调节装置及第三中心架调节装置所组成。

如图2所示，第一中心架调节装置主要由底座、中心架、调节机构等组成。其中中心架，如图3所示，主要由中心架盖、中心架座、销轴等组成，中心架盖可绕销轴旋转而打开。

其中，调节机构如图4所示，主要由手轮、第一轴承座、推力球轴承、丝杆、螺母、固定轴套、移动轴套、盖板、第二轴承座、滚轮等组成；手轮通过键与丝杆连接，第一轴承座、固定轴套通过螺栓固定在中心架上，丝杆通过推力球轴承、螺母在调节机构中定位，螺母、移动轴套通过螺栓连接，滚轮通过第二轴承座、盖板及连接螺栓与移动轴套相连。

为了满足不同直径自耗电极的空间定位，滚轮位置在调节机构轴线方向上可调，其调节通过转动手轮带动丝杆旋转，迫使与之啮合的螺母带动移动轴套在固定轴套(方孔)内作轴向移动实现；为了满足不同直径自耗电极在空间的精确定位，在移动轴套(方形)外表面配置刻度标尺，精确指示滚轮所在的位置。

如图1所示，辅助电极定位装置主要由固定剪式调节装置、移动剪式调节装置、导轨、瞄准器定位机构、标尺机构组成。其中固定剪式调节装置与移动剪式调节装置的主要结构形式相同。

如图5、图6所示，固定剪式调节装置与移动剪式调节装置的主要区别在于移动剪式调节装置的底部设置了滚轮，可沿导轨左右移动，以满足不同长度辅助电极的空间定位。剪式调节装置主要由摆动臂、丝杆、螺母、手轮、轴套、销轴、轴承座、底板等构成两组对称布置的剪式摆动臂机构。

另外，摆动臂的一端通过销轴、轴承座与底板相连，另一端通过轴承、耳轴与螺母相连，手轮通过键与丝杆连接，丝杆通过轴承定位于轴套内，轴套通过螺栓固定在底板上。

转动手轮带动丝杆旋转，由于螺母旋转受阻，仅能上(下)移动而使摆动臂绕销轴轴线旋转摆动，此过程中，装配于螺母耳轴上的轴承在摆动臂槽孔中滚动。

如图7所示，瞄准器定位机构主要由瞄准器、瞄准器固定块、轴套、导向键、止动螺钉、调节螺母、调节杆、剖分式套环(其内径与辅助电极一端的外径相等)、连接螺栓、止动螺栓等组成。

瞄准器与瞄准器固定块通过燕尾结构相连，瞄准器固定块通过螺钉固定在轴套上端面，轴套通过导向键、止动螺钉、调节螺母定位于调节杆上，调节杆通过螺钉固定在剖分式套环上。

通过调节螺母将尺寸R调至与标尺板上尺寸R值相等。

标尺机构如图8所示，通过调节螺母将尺寸R调至与标尺板上尺寸R值相等。

标尺机构主要由标尺板固定架、标尺板、连接螺栓、调节螺栓组成。通过调节螺栓可以将标尺板十字刻度中心点调至炉外焊接装置中心(设计)轴线上，标尺板通过连接螺栓与标尺板固定架相连。

如图1所示，电极升降旋转驱动装置主要由第一升降式旋转装置、第二升降式旋 转装置、第三升降式旋转装置组成。三套装置的升降驱动结构形式相同，旋转驱动结构形式的不同在于第二升降式旋转装置为主动旋转(配置驱动机构)，而其余两套装置为被动旋转(除驱动辊外不配置驱动机构)。

在此仅以第二升降式旋转装置为例说明。

如图9、图10所示，第二升降式旋转装置主要由升降驱动和旋转驱动两部分组成。其中升降驱动部分主要由活动升降台、液压千斤顶、固定升降台、滑动导轨及液压千斤顶操纵杆组成。活动升降台与固定升降台结构形式相同，为一面(底)板与矩形框架通过螺栓(焊接)相连而成，两者(活动升降台面板、固定升降台底板)之间配置液压千斤顶，另在两者矩形框架之间配置八组滑动导轨。按动液压千斤顶操纵杆，可使活动升降台沿滑动导轨上下移动。其中旋转驱动部分主要由电动机、减速机、联轴器、齿轮分配箱、大齿轮、小齿轮、传动轴、驱动辊及驱动辊转轴组成。电动机通过螺栓与减速机相连，减速机及齿轮分配箱通过底脚螺栓固定于活动升降台面板上，减速机低速轴输出端与传动轴输入端通过联轴器相连，传动轴及驱动辊转轴通过轴承定位于齿轮分配箱内，小齿轮与传动轴输出端之间、大齿轮与驱动辊转轴输入端之间及驱动辊与驱动辊转轴之间均采用键连接。在电动机驱动下，减速机输出轴带动传动轴旋转，通过一只小齿轮与一对大齿轮的啮合驱使两只驱动辊同步、同向旋转。

一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接方法，使用本发明的一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置，用于真空电弧炉辅助电极与自耗电极之间的焊接，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

5)不同长度自耗电极的空间定位，

根据自耗电极的长度，以焊接工位为界，选择第一、三中心架调节装置、或第二、三中心架调节装置进行调整，根据自耗电极的直径，转动手轮将每一组中心架调节装置下面两个滚轮按相应调节机构的刻度显示调整到位；

按动液压千斤顶操纵杆，驱使第一、二升降式旋转装置的活动升降台升降到接料位置(在该处的自耗电极略高于其与中心架调节装置下面两个滚轮相接触的位置)；

打开中心架盖，用起重机吊运自耗电极至驱动辊上，随后，驱使活动升降台下降，在自耗电极与滚轮接触(并在驱动辊与自耗电极脱离一定距离)后停止；

接着，合上中心架盖，调节上面一个滚轮的位置使其与自耗电极接触，检验其与下面滚轮之间的位置(刻度)偏差；

若超差，则通过微调三个滚轮的位置减少偏差值至规定范围内；

辅助电极的空间定位，

接下来，用起重机将辅助电极吊运至第三升降式旋转装置的驱动辊上，使其位于焊接工位处的端面与自耗电极相接触，再通过活动升降台的下降传递到固定剪式调节装置和移动剪式调节装置上；

在焊接工位处，以自耗电极、辅助电极的外径为测量基准，通过固定剪式调节装 置将两者之间的同心度调至规定的数值范围内；

在辅助电极的另一端套入瞄准器定位机构，以标尺板上确定的三点(刻度值R)为测量基准，通过瞄准器定位机构、移动剪式调节装置将该处辅助电极的圆心与标尺板十字刻度中心两者之间的同心度调至规定的数值范围内；

6)耗电极与辅助电极之间定位焊接，

然后，进行自耗电极与辅助电极之间定位(连接)点焊；

点焊完毕后打开中心架盖，根据(自耗、辅助电极一体)电极的重心位置，选择第一升降式旋转装置、第二升降式旋转装置或第二升降式旋转装置、第三升降式旋转装置，驱使活动升降台上升，使电极脱离其定位装置；

驱使电极旋转，完成自耗电极与辅助电极之间的连续焊接。

根据本发明所述一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接方法，其特征在于，

在步骤1)，根据自耗电极的直径，转动手轮将每一组中心架调节装置下面两个滚轮按相应调节机构的刻度显示调整到位。

根据本发明所述一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接方法，其特征在于，第二升降式旋转装置的活动升降台升降到接料位置时，在该处的自耗电极略高于其与中心架调节装置下面两个滚轮相接触的位置。

根据本发明所述一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接方法，其特征在于，

在步骤1)，打开中心架盖，用起重机吊运自耗电极至驱动辊上，随后，驱使活动升降台下降，在自耗电极与滚轮接触，并在驱动辊与自耗电极脱离一定距离后停止。

根据本发明所述一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接方法，其特征在于，

在步骤2)，在焊接工位处，以自耗电极、辅助电极的外径为测量基准，通过固定剪式调节装置将两者之间的同心度调至规定的数值范围内；

在辅助电极的另一端套入瞄准器定位机构，以标尺板上确定的三点(刻度值R)为测量基准，通过瞄准器定位机构、移动剪式调节装置将该处辅助电极的圆心与标尺板十字刻度中心两者之间的同心度调至规定的数值范围内。

根据本发明所述一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接方法，其特征在于，

在步骤3)，根据本发明所述一种真空电弧炉辅助电极炉外焊接方法，其特征在于，

点焊完毕后打开中心架盖，根据(自耗、辅助电极一体)电极的重心位置，选择第一升降式旋转装置、第二升降式旋转装置或第二升降式旋转装置、第三升降式旋转装置，驱使活动升降台上升，使电极脱离其定位装置；

驱使电极旋转，完成自耗电极与辅助电极之间的连续焊接。

根据本发明，辅助电极焊接过程如下：

根据自耗电极的长度，以焊接工位为界，选择第一中心架调节装置、第三中心架调节装置或第二中心架调节装置、第三中心架调节装置进行调整，根据自耗电极的直径，转动手轮将每一组中心架调节装置下面两个滚轮按相应调节机构的刻度显示调整到位。

按动液压千斤顶操纵杆，驱使第一升降式旋转装置、第二升降式旋转装置的活动升降台升降到接料位置(在该处的自耗电极略高于其与中心架调节装置下面两个滚轮相接触的位置)，打开中心架盖，用起重机吊运自耗电极至驱动辊上，随后，驱使活动升降台下降，在自耗电极与滚轮接触(并在驱动辊与自耗电极脱离一定距离)后停止。

接着，合上中心架盖，调节上面一个滚轮的位置使其与自耗电极接触，检验其与下面滚轮之间的位置(刻度)偏差，若超差，则通过微调三个滚轮的位置减少偏差值至规定范围内。

然后，用起重机将辅助电极吊运至第三升降式旋转装置的驱动辊上，使其位于焊接工位处的端面与自耗电极相接触，再通过活动升降台的下降传递到固定剪式调节装置和移动剪式调节装置上。

在焊接工位处，以自耗电极、辅助电极的外径为测量基准，通过固定剪式调节装置将两者之间的同心度调至规定的数值范围内，在辅助电极的另一端套入瞄准器定位机构，以标尺板上确定的三点(刻度值R)为测量基准，通过瞄准器定位机构、移动剪式调节装置将该处辅助电极的圆心与标尺板十字刻度中心两者之间的同心度调至规定的数值范围内，然后进行自耗电极与辅助电极之间定位(连接)点焊。

点焊完毕后打开中心架盖，根据(自耗、辅助电极一体)电极的重心位置，选择第一、二升降式旋转装置或第二、三升降式旋转装置，驱使活动升降台上升，使电极脱离其定位装置，驱使电极旋转，完成自耗电极与辅助电极之间的连续焊接。

和现有技术相比，本发明具有下列优点：

1.本发明的技术方案能实现将不同规格(直径、长度)的圆柱状辅助电极与不同规格(直径、长度)的圆柱状自耗电极之间按一定的同轴度要求在真空电弧炉外(采用半自动熔化极氩弧焊由焊工手持焊枪进行)焊接。与现有技术比较，由于辅助电极、自耗电极的对中精度易于控制，保证了焊接后辅助电极与自耗电极之间的同轴度精度满足工艺要求，使冶炼过程趋于稳定，消除了由此带来的产品质量隐患。

2.本发明的技术方案为一开放式结构，与现有技术比较，操作人员能清晰观察到焊接过程，易于控制焊接质量。

3.采用本发明的技术方案，辅助电极与自耗电的定位、对中、焊接在同一个工位完成，与现有技术比较，降低了能耗。

附图说明

图1为真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置装配总图，该图反映了其中三个组成部分(自耗电极定位装置、辅助电极定位装置、电极升降旋转驱动装置)的结构形式及相互之间的关系，通过该图可以了解真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置的总体结构及工作原理。

图2A,B分别为本发明的真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置的中心架调节装置的主视图和左视图，其中，反映了其中二个组成部分(中心架、调节机构)的结构形式及与自耗电极之间的位置关系。

图3A,B分别为本发明的真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置的中心架的主视图和左视图，

图4为本发明的真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置的调节机构示意图；

图5A为本发明的真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置的固定剪式调节机构示意图；

图5B为本发明的真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置的固定剪式调节机构的摆动臂和螺母连接处剖视图；

图5A,B反映了固定剪式调节机构的结构组成、调节原理及与辅助电极之间的位置关系。

图6为本发明的真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置的移动剪式调节机构示意图；

比较固定剪式调节机构，图6反映了移动剪式调节机构仅在其底部增加了滚轮装置。

图7A,B分别为本发明的真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置的瞄准器定位机构主视图及左视图；

图7中，尺寸R调至与标尺板上尺寸R值相等。

图8A,B分别为本发明的真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置的标尺机构主视图及左视图；

图8中，尺寸R与瞄准器定位机构上尺寸R值相等。

图9A,B，C分别为本发明的真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置的第二升降式旋转装置的主视图、左视图及俯视图；

图9A-C反映了升降式旋转装置的结构组成及自耗电极升降、旋转驱动的工作原理。

图10为本发明的真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置的齿轮分配箱；

图10A,B，C分别为齿轮分配箱结构的主视图、左视图及俯视图，

图10D为图10C的右视图。

图中，Z为自耗电极，F为辅助电极。

1为自耗电极定位装置，2为辅助电极定位装置，3为第一中心架调节装置，4为第二中心架调节装置，5为第三中心架调节装置。

6为设置于第三中心架调节装置一侧的固定剪式调节装置，7为移动剪式调节装置，8为瞄准器定位机构，9为标尺机构。

10为第一升降式旋转装置，11为第二升降式旋转装置，13为第三升降式旋转装置。

14为中心架调节装置的底座，15为设置于底座上、中部可贯穿设置自耗电极或辅助电极的中心架，16为及设置于中心架上、用于调节、支撑自耗电极或辅助电极的调节机构；17为中心架座，18为安装于中心架座一侧的销轴，19为中心架盖。

20为调节机构的第一轴承座，21,22分别为调节机构的一对固定轴套及可在固定轴套内移动的移动轴套，23为设置于所述固定轴套内，用于旋转并带动移动轴套移动的丝杆，24，25分别为所述移动轴套连接的第二轴承座及滚轮。

26，27分别为所述调节机构通过键与丝杆连接的手轮及推力球轴承，28螺母，29为所述调节机构盖板。

30为所述剪式摆动臂机构的摆动臂，31为长腰形槽孔内可滑动地设置的相对固定、且可上下旋动的螺母，32为剪式摆动臂机构的丝杆，33为摆动臂销轴、34为设置于摆动臂轴承内的耳轴，35为摆动臂轴套。

37为瞄准器，38为瞄准器固定块，39,40分别为剖分式套环及调节杆。

41为活动升降台，42为固定升降台、43为设置于活动升降台和固定升降台之间的液压千斤顶，44为设置于活动升降台下面和固定升降台上面的矩形框架，45为在活动升降台和固定升降台两者矩形框架之间配置八组滑动导轨，46为齿轮分配箱，47为驱动辊，48为驱动辊转轴，。

具体实施方式

以下，举具体实施例，详细说明本发明的真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置及其方法。

实施例1

真空电弧炉辅助电极炉外焊接装置，如图1所示，所述真空电弧炉辅助电极炉外 焊接装置由自耗电极定位装置、辅助电极定位装置、电极升降旋转驱动装置组成。

自耗电极定位装置如图1所示，为了满足不同长度自耗电极的空间定位，主要由相隔一定间距配置且结构相同的第一中心架调节装置、第二中心架调节装置及第三中心架调节装置所组成。如图2所示，第一中心架调节装置主要由底座、中心架、调节机构等组成。其中中心架如图3所示，主要由中心架盖、中心架座、销轴等组成，中心架盖可绕销轴旋转而打开。其中调节机构如图4所示，主要由手轮、第一轴承座、推力球轴承、丝杆、螺母、固定轴套、移动轴套、盖板、第二轴承座、滚轮等组成。

辅助电极定位装置如图1所示，主要由固定剪式调节装置、移动剪式调节装置、导轨、瞄准器定位机构、标尺机构组成。其中固定剪式调节装置与移动剪式调节装置的主要结构形式相同，如图5、图6所示，区别在于移动剪式调节装置的底部设置了滚轮，可沿导轨左右移动，以满足不同长度辅助电极的空间定位。瞄准器定位机构如图7所示，主要由瞄准器、瞄准器固定块、轴套、导向键、止动螺钉、调节螺母、调节杆、剖分式套环(其内径与辅助电极一端的外径相等)、连接螺栓、止动螺栓等组成。标尺机构如图8所示，主要由标尺板固定架、标尺板、连接螺栓、调节螺栓组成。

电极升降旋转驱动装置如图1所示，主要由第一升降式旋转装置、第二升降式旋转装置、第三升降式旋转装置组成。三套装置的升降驱动结构形式相同，旋转驱动结构形式的不同在于第二升降式旋转装置为主动旋转(配置驱动机构)，而其余两套装置为被动旋转(除驱动辊外不配置驱动机构)。如图9、图10所示，第二升降式旋转装置主要由升降驱动和旋转驱动两部分组成。其中升降驱动部分主要由活动升降台、液压千斤顶、固定升降台、滑动导轨及液压千斤顶操纵杆组成。其中旋转驱动部分主要由电动机、减速机、联轴器、齿轮分配箱、大齿轮、小齿轮、传动轴、驱动辊及驱动辊转轴组成。

根据本发明，能实现将不同规格(直径、长度)的圆柱状辅助电极与不同规格(直径、长度)的圆柱状自耗电极之间按一定的同轴度要求在真空电弧炉外(采用半自动熔化极氩弧焊由焊工手持焊枪进行)焊接。与现有技术比较，由于辅助电极、自耗电极的对中精度易于控制，保证了焊接后辅助电极与自耗电极之间的同轴度精度满足工艺要求，使冶炼过程趋于稳定，消除了由此带来的产品质量隐患。本发明的技术方案为一开放式结构，与现有技术比较，操作人员能清晰观察到焊接过程，易于控制焊接质量。辅助电极与自耗电的定位、对中、焊接在同一个工位完成，与现有技术比较，降低了能耗。