专利名称：一种金属屑料的处理方法
技术领域：
本发明涉及一种金属屑料的处理方法，尤其是金属屑料的分检、清洗、烘干、软化、 压块及重熔的处理方法，通过该处理方法，使得重熔锭的化学成分能够和屑料在被加工前 的原材料的化学成分一致。本发明的关键是提出一种新的思路和新的方法，将看似废料的 金属屑料重新体现出其作为该牌号合金原材料的价值。
背景技术：
高温合金和钛合金都是非常重要的金属材料，除了在航空航天领域的特殊应用之 夕卜，还广泛地应用于工业燃气涡轮机、核反应堆、潜艇、火力发电厂和石油化工设备等。高温合金和钛合金在从原材料、毛坯到零件的加工制造过程中，会产生大量的切 屑料，很长时间以来，这些切屑主要被用作不锈钢冶炼的添加炉料，从而造成了大量的元素 损失，甚至于钛合金屑料都被用于生产烟花爆竹。目前，国内还没有一套针对金属屑料循环利用的相对成熟的处理技术。
发明内容
为了不浪费资源，针对目前这些屑料返回料的现状，发明人经过大量的研究，开发 了整套加工处理技术，使得处理后的金属碎料完全满足真空熔炼的技术要求，从而实现循 环利用。本发明利用已有的技术和设备，提出一种新的思路和处理方法，将看似废料的金属 屑料重新体现出其作为该牌号合金原材料的价值。根据本发明的技术方案，包括如下内容—种金属屑料的处理方法，包括金属屑料的分检、清洗、烘干、压块及重熔步骤，其 中具体的工艺步骤如下1.合金屑料分检工序。合金屑料的分检，利用全自动合金分析仪，如NITONXLpSOO 系列将屑料按牌号分检归类，便于下部工序使用。2.任选地，对辊式差速破碎工序。利用金属屑破碎机将长合金屑破碎至5cm IOcm左右的短金属屑，便于清洗。3.超声清洗工序，优选全自动超声波清洗工序。利用超声波清洗原理在碱性水环 境中，如市售油基清洗剂，将金属碎屑表面因加工而留下的切削液清洗干净，最后再用清水 将其漂洗干净。4.碎料烘干工序。利用履带传送式滚筒式烘干机，如GZS高湿物料干燥机，该设备 可以由靖江星光热风设备制造有限公司处购买，将清洗干净的金属碎屑表面的水分烘干。5.任选地，碎料固溶处理及软化工序。根据金属碎屑的类型和牌号不同，及合金的 固溶温度不同而进行该工序，采用热处理炉，将烘干的较硬金属碎屑失去强度而软化下来， 使其产生塑性变形，进而可让屑料压成饼状。6.压块工序，优选全自动压块工序。其主要技术是将软化处理好的高温合金屑装 入全自动压块机中，将其压成饼状。
7.重熔过程的成分控制工序。其主要技术是基于前几项工序的处理，首先是清洗 和烘干处理的很干净，之后又对屑料进行软化和压块处理，改进散碎料的堆积密度，散碎料 的堆积密度一般为材料理论密度的20% 30%，压块的密度则达到了理论密度的80%以 上，可以大幅度减少真空感应熔炼装炉次数，缩短熔炼时间。这样就能保证重新熔炼出的金 属锭保持其化学成分不变。按上述提到的各步工序组成一个生产流程，安装生产设备，按照每一个工序所用 设备的操作方法对金属屑料进行加工处理。在分检工序中，分检工序的要求可分为三类一类分检，二类分检或三类分检。本 发明根据需要单独或者结合进行这三类分检工序。
其中所述的一类分检是指，将采购回来的合金屑打开包装，仔细拣出其中的垃圾 杂物等非金属物质及金属块料，用磁铁将具有磁性的屑料分离出来。把金属屑按照金属颜 色、光泽度和硬度等的不同的物理特性进行分类，用手持式尼通分析仪按所分的种类逐一 仔细检测，如有不同的合金牌号的屑料都按类区分，分别分装于不同的收集箱中，并在吊牌 上标明牌号或主量合金元素的百分含量。就二类分检而言，是指将采购回来的钛屑开包，拣出其中的垃圾杂物和渣土及金 属块料，用磁铁将具有磁性的屑料分离出来。把金属屑按照金属颜色、光泽度和硬度等的不同的物理特性进行分类，同时用合 金分析仪对每包打开的屑料随机取点，将屑料按钛含量大于88% (含88%)的和低于88% 的分类装箱。对钛含量低于88%的，要标出其含Ti量或牌号。就三类分检而言，是指将采购回来的钛屑开包，拣出其中垃圾杂物和渣土及金属 块料。用合金分析仪对每包打开的屑料随机取点，查看其钛含量及其它主量合金成分，标出 其钛含量或牌号。对于同一批次的原料，每天从分检的屑料中随机取样500g，用锅炒的方式将油炒 净，以此测量每日屑料的水油含量，直到这批屑料分检完之后，统计每日的水油含量，计算 出本批屑的平均水油含量。将分检出的所有种类的物质称重分装，完成分检报告。分检工序完成后，进入下道工序。根据本发明的优选技术方案，在对辊式差速破碎工序中，可以采用目前常用的破 碎机，如PX300或者PX450型破碎机，优选破碎机的电器开关安装有“倒、停、顺”的倒顺开 关。一旦有金属屑缠绕在齿刀盘的情况，则可以将开关扳倒“倒”位置上，实现金属屑的自 动解除缠绕。如果希望破碎后物料的力度更小，可以将已经破碎的物料进行多次再破碎，直 到理想粒度。对于有形状要求的块料如球头，经过破碎机的挤压和破碎，以使其形状完全破坏。 在破碎机的出料口上放收集箱，使破碎好的块料可直接从出料口落入收集箱中。对于屑料的破碎可分为两步，分别是粗破和细破。将待破碎的金属屑料放入粗破 碎机中，将经过粗破的屑子再次放入精破碎机中，将破碎好的屑料装入集料箱。破碎完成的要求应符合以下要求经目测检查，长度不大于50mm的屑料应不低于 总量的80% (体积比)，优选不低于总量的90%，更优选不低于95%。根据本发明的优选技术方案，在超声波清洗工序中，主要的工序是将屑料装入料 筐内，屑料的装入量应不超过料筐总容量的3/4。随后，按设备的操作规程，启动超声波清洗机，进行清洗作业，将清洗好的屑料放入收集箱内。视料清洗的干净程度，随时添加金属清洗剂，而且为保证清洗效果，可更换清洗用水，以保证清洗效果。清洗后，可用手触摸屑料上是否有油腻的感觉，若有表明没有清洗干净，需重复上 述步骤，以完成清洗。超声波的清洗工艺流程一般为上料、超声波粗洗、超声波清洗、超声波漂洗、旋流 漂洗及下料。在烘干工序中，可以视情况，先将清洗好的屑料，晾晒在清理干净的晒料场上，尽 可能的将屑料里的水分蒸发掉，然后转入烘干工序。烘干工序中可以采用回转式燃油烘干机烘干屑料。对于需要进一步烘干的钛屑压 块和高温合金屑料，可将屑料装入料框中送进烘箱中加热烘干。根据本发明的优选技术方案，在碎料固溶处理及软化工序中，优选将烘干的屑料 平铺在托盘上，并保证厚度在l-4cm，优选2-3cm。热处理炉的加热温度为所处理合金的相 变温度，根据金属屑料的厚度不同，其保温时间有所不同，一般的将屑料在热处理炉中继续 温10-30分钟即可，优选20分钟。根据本发明的优选技术方案，在全自动压块工序中，可以采用本领域常规的压块 机来实现压块，如SBJ-5000全自动屑饼机，采用压块机可以将粉粒状屑料冷压成重量达 3-6公斤的圆柱形饼块并直接投炉使用，密度可达5. 5吨/m3左右，最高可达6吨/m3左右。根据需要，本发明可以在压块工序后进行切割工序。该工序需根据原料的特点，对 尺寸较大或者重量不符合要求的块料，采用等离子切割机进行切割，满足其尺寸或重量的 要求。切割好的产品，应满足以下要求几何尺寸的长与宽分别不超过60cm和40cm，优选 不超过56cm和37cm，同时要求每一块的重量不超过3kg。依据上述方法对金属屑料进行处理生产出的重熔锭，无论是高温合金或是钛合金 屑，其化学成分都可以达到国标标准，甚至是航标标准，因其原材料(屑料)即是航空级。这 样熔炼出的锭子，完全可以再加工成产品使用，大大降低了成本，减少了资源的浪费，而且 也保护了环境。由于金属原材料是从矿山中开采出来，会造成很大的环境污染，而且是不可 再生的，因此对于开采出来的金属原材料能够做到物尽其用，无论对社会生产需求，还是对 环境保护无疑是能做出的最大的贡献。
图1为该处理方法的工艺流程图。
具体实施例方式下面参照附图1对本发明作详细说明，但是本领域技术人员了解，所述附图仅是 便于理解本发明，而非对本发明的限制，在阅读本发明说明书的基础上，作出的任何变型或 改变，都不会背离本发明的精神和范围。本发明的具体实施方案如下实施例1 以GH4169屑为例
1、合金屑料分检工序。用全自动合金分析仪将GH4169屑中混入的其它牌号的合 金和杂物等分检出去，保证GH4169屑的牌号纯净、单一。2、对辊式差速破碎工序。将分检干净的GH4169屑，利用金属屑破碎机将长的 GH4169屑破碎至5cm IOcm左右的短金属屑，便于清洗。3、全自动超声波清洗工序。将破碎好的GH4169屑利用超声波清洗原理在碱性水 环境中将金属碎屑表面因加工而留下的切削液清洗干净，最后再用清水将其漂洗干净。
4、碎料烘干工序。将清洗好的GH4169屑利用履带传送式滚筒式烘干机将清洗干 净的金属碎屑表面的水分烘干。5、碎料固溶处理及软化工序。将烘干好的GH4169屑进行固溶处理及软化。其工 艺为；将热处理炉加热到950°C，将烘干的GH4169屑平铺在托盘上，厚度为2cm，再次加热到 950°C保温10分钟，其屑料就可失去强度，软化下来，可将GH4169屑压成块，即可投炉重熔。6、全自动压块工序。将固溶处理及软化处理好的GH4169屑装入全自动压块机中， 将其压成饼状。7、重熔过程的成分控制工序。将压好块的GH4169屑饼投入1.5吨的真空感应炉中 熔炼，熔炼好的一次重熔锭，分析其化学成分，可以达到GB及HB标准的规定(因其GH4169 屑是从航空产品上加工下来的)。实施例2 以TC4屑为例1、合金屑料分检工序。用全自动合金分析仪将TC4屑中混入的其它牌号的合金和 杂物等分检出去，保证TC4屑的牌号纯净、单一。2、对辊式差速破碎工序。将分检干净的TC4屑，利用金属屑破碎机将长的TC4屑 破碎至5cm IOcm左右的短金属屑，便于清洗。3、全自动超声波清洗工序。将破碎好的TC4屑利用超声波清洗原理在碱性水环境 中将金属碎屑表面因加工而留下的切削液清洗干净，最后再用清水将其漂洗干净。4、碎料烘干工序。将清洗好的TC4屑利用履带传送式滚筒式烘干机将清洗干净的 金属碎屑表面的水分烘干。5、碎料固溶处理及软化工序。由于TC4屑不是非常硬，可以直接压成屑饼，因此不 需要进行固溶处理及软化工序。6、全自动压块工序。将清洗和烘干好的TC4屑装入全自动压块机中，将其压成饼 状。7、重熔过程的成分控制工序。将压好块的TC4屑饼投入150公斤的等离子轰击炉 中熔炼，熔炼好的一次重熔锭，分析其化学成分，可以达到GB及HB标准的规定(因其TC4 屑是从航空产品上加工下来的)。
权利要求
一种金属屑料的处理方法，包括合金屑料的分检工序，任选地合金屑料的对辊式差速破碎技术；全自动超声波清洗技术；滚筒式烘干技术；任选地碎料固溶处理及软化技术；全自动压块技术；和重熔过程的成分控制技术。
2.根据权利要求1的处理方法，其中具体的工艺步骤如下(1)合金屑料分检工序，利用全自动合金分析仪将屑料按牌号分检归类，便于下部工序 使用；(2)任选地，对辊式差速破碎工序，利用金属屑破碎机将长合金屑破碎至5cm 10cm左 右的短金属屑，便于清洗；(3)超声波清洗工序，利用超声波清洗原理在碱性水环境中，将金属碎屑表面因加工而 留下的切削液清洗干净，最后再用清水将其漂洗干净；(4)碎料烘干工序，利用履带传送式滚筒式烘干机，将清洗干净的金属碎屑表面的水分 烘干；(5)任选地，碎料固溶处理及软化工序，根据金属碎屑的类型和牌号不同，及合金的固 溶温度不同而进行该工序，采用热处理炉，将烘干的较硬金属碎屑失去强度而软化下来，使 其产生塑性变形，进而可让屑料压成饼状；(6)压块工序，将软化处理好的高温合金屑装入全自动压块机中，将其压成饼状；(7)重熔过程的成分控制工序。
3.根据权利要求2的处理方法，其特征在于，所述的超声清洗工序为全自动超声波清 洗工序；所述的压块工序优选为全自动压块工序。
4.根据权利要求2或3的处理方法，其特征在于，在所述的压块工序后，还包括切割工序。
5.根据权利要求1-3任一项的处理方法，在碎料固溶处理及软化工序中，优选将烘 干的屑料平铺在托盘上，并保证厚度在l-4cm，优选2-3cm;将屑料在热处理炉中继续保温 10-30分钟，优选20分钟。
全文摘要
本发明涉及一种金属屑料的处理方法，包括分检、清洗、烘干、压块及重熔步骤。经过上述处理后获得的重熔锭的化学成分能够和屑料在被加工前的原材料的化学成分一致，将看似废料的金属屑料能够重新体现出其作为该牌号合金原材料的价值。
文档编号C22B9/16GK101831554SQ20101019639
公开日2010年9月15日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者刘大海, 史战旺, 惠志斌, 戴志勇, 李兴国, 查宇奎, 董天祥, 赵志国, 赵轶群 申请人:北京百慕合金有限责任公司