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特開2021-172885微粒子CuCrコンタクト材料を製造する方法及び装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-172885(P2021-172885A)
(43)【公開日】2021年11月1日
(54)【発明の名称】微粒子CuCrコンタクト材料を製造する方法及び装置
(51)【国際特許分類】
   C22B 9/18 20060101AFI20211004BHJP
   C22B 1/00 20060101ALI20211004BHJP
   C22B 15/00 20060101ALI20211004BHJP
   C22B 34/32 20060101ALI20211004BHJP
   C22B 7/00 20060101ALI20211004BHJP
   B22F 8/00 20060101ALI20211004BHJP
   B22F 7/00 20060101ALI20211004BHJP
   C22C 1/04 20060101ALI20211004BHJP
   C22C 9/00 20060101ALN20211004BHJP
   C22C 27/06 20060101ALN20211004BHJP
【FI】
   C22B9/18 H
   C22B1/00 101
   C22B15/00
   C22B34/32
   C22B7/00 F
   B22F8/00
   B22F7/00 A
   C22C1/04 A
   C22C1/04 E
   C22C9/00
   C22C27/06
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】OL
【全頁数】24
(21)【出願番号】特願2021-905(P2021-905)
(22)【出願日】2021年1月6日
(11)【特許番号】特許第6902679号(P6902679)
(45)【特許公報発行日】2021年7月14日
(31)【優先権主張番号】202010304752.2
(32)【優先日】2020年4月17日
(33)【優先権主張国】CN
(71)【出願人】
【識別番号】521009717
【氏名又は名称】陝西斯瑞新材料股▲分▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】SHAANXI SIRUI ADVANCED MATERIALS CO., LTD.
(74)【代理人】
【識別番号】100146374
【弁理士】
【氏名又は名称】有馬 百子
(72)【発明者】
【氏名】張 石松
(72)【発明者】
【氏名】王 小軍
(72)【発明者】
【氏名】劉 凱
(72)【発明者】
【氏名】李 鵬
(72)【発明者】
【氏名】師 暁雲
(72)【発明者】
【氏名】賀 徳永
(72)【発明者】
【氏名】王 文斌
(72)【発明者】
【氏名】李 剛
【テーマコード(参考)】
4K001
4K018
【Fターム(参考)】
4K001AA08
4K001AA09
4K001BA22
4K001CA05
4K001CA26
4K001FA02
4K001FA07
4K001FA09
4K018AA04
4K018AA40
4K018BA20
4K018BC09
4K018BC12
4K018CA02
4K018KA34
4K018KA62
4K018KA63
(57)【要約】      (修正有)
【課題】CuCr切り屑を利用する、低コストで微粒子CuCrコンタクト材料を製造する方法、及び装置を提供する。
【解決手段】微粒子CuCrコンタクト材料を製造する方法は、S1洗浄して乾燥させ、S2電極を成型し、S3炉に入れ、S4エレクトロスラグを再溶解させ、S5熱処理し、S6機械加工することを含み、製造する装置は、洗浄部品、混合部品及び成型部品を含む。生産過程で生じた屑を原材料として電極を製造し、原材料の使用コストを低下させ、また、エレクトロスラグ再溶解プロセスにより不純物を除去し、緻密さ、硬度、導電性能等により優れたCuCrコンタクト材料を得る。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
S1:炭化水素系洗浄剤によりCuCr切り屑を浸漬し、洗浄した後、乾燥処理してCuCr屑を得る洗浄乾燥プロセスと、
S2:Cr含有量10〜50質量%のCuCr屑となるように上記CuCr切り屑を配合し、金型に入れて成型させ、圧力を100〜300MPaとし、保圧時間を2〜15minとし、緻密さ>80%とし、電極棒を得る電極成型プロセスと、
S3:製造された電極棒をエレクトロスラグ炉内に装入して陰極の仮電極に接続し、晶析器として水冷銅モールドを用い、ガスケットを、電極と同じ材質とし、厚さ>3mmとし、アーキング前に晶析器に加えられた残渣の温度が130℃以上である炉装入プロセスと、
S4:炉装入完了後、真空システムを開き、3×10−1paオーダーまで真空引きすると、電源をオフにし、初期電圧を20〜85Vに制御し、電流を1000〜5000Aに制御し、電極棒の下端が赤くなり熱と光が出ると、−0.09〜−0.6MPaとなるように炉内にアルゴンガスを充填し、その後、さらにパワーを高め、温度を1300〜2000℃に制御し、水冷晶析器の強制冷却作用下で溶融金属が迅速に凝固し、微細なクロム相、即ち再溶解CuCr塊を形成するエレクトロスラグ再溶解プロセスと、
S5:アニールプロセスにより、得られた再溶解CuCr塊の応力を解消し、熱処理温度を600〜900℃に制御し、保温時間を2〜4hとする熱処理プロセスと、
S6:設計図通りに機械加工する機械加工プロセスと、
を含むことを特徴とする、微粒子CuCrコンタクト材料の製造方法。
【請求項2】
前記プロセス(3)において、エレクトロスラグ炉内のエレクトロスラグをCaF、Al、MgO又はCaOとし、使用前に残渣を500〜800℃で乾燥させ、ベーク時間を4h以上とすることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記プロセス(4)において、4回繰り返し再溶解させ、
前記4回の再溶解のうち後の3回の再溶解が具体的に以下のとおりである:
1)1回目の再溶解CuCr塊を二次電極とし真空自己消費アーク炉内に入れて2回目溶解させ、二次再溶解CuCr塊を得る、
2)その後、二次再溶解CuCr塊を1回目の再溶解操作により再溶解させ、三次再溶解CuCr塊を得る、
3)三次再溶解CuCr塊を真空自己消費アーク炉内に入れ、2回目の溶解操作により処理し、4回再溶解処理された電極棒を得る、
ここで、前記プロセス1)とプロセス3)の溶解の具体的なプロセスパラメータとしては、水冷晶析器として水冷銅モールドを用い、晶析器の仕様をΦ500〜Φ600mmとし、溶解前の真空度≦3Paとし、気体漏れ率≦1.5Pa/minとし、溶解電圧を45〜60Vとし、溶解電流を10〜15KAとし、アーク安定電流を直流15〜20Aとし、溶解後の冷却時間を0.5〜2hとすることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
微粒子CuCrコンタクト材料を製造する装置であって、
洗浄乾燥用洗浄部品と、
定量洗浄倉(5)におけるCuCr屑を取り出し、取り出した後Cr含有量の異なる各CuCr屑を運送と混合する混合部品と、
電極棒を成型する成型部品と、を備え、
前記洗浄部品は、
炭化水素系洗浄剤を収容する洗浄溝(1)と、CuCr屑を輸送する回転輪(4)と、を含み
前記洗浄溝(1)内の片側に回転輪が取り付けられる斜め面(11)が設けられており、前記回転輪(4)が、斜め面(11)に回転して設けられ斜め面(11)の内部中心に嵌め込まれた回転モータ出力軸に接続されており、
前記回転輪(4)の円周に複数の凹溝(41)が等間隔で設けられており、前記凹溝(41)ごとに取り外し可能な定量洗浄倉(5)が配設されており、
前記斜め面(11)には、定量洗浄倉(5)における回転経路位置に対応する場所に、定量洗浄倉(5)を動かす環状溝(12)が設けられており、前記環状溝(12)の片側に対応する洗浄溝(1)の内壁に、CuCr屑を乾燥させるホットネット(13)が設けられ、
前記混合部品は、
部材を負荷する荷揚げ台(2)と、定量洗浄倉(5)に対接して荷揚げする案内レール(6)と、Cr含有量の異なるCuCr屑を混合する混合倉(7)と、を含み、
前記荷揚げ台(2)が、洗浄溝(1)の外後側面の上部に接続固定されており、複数層の前記案内レール(6)の両側がそれぞれ固定板(21)により荷揚げ台(2)に接続固定されており、
各案内レール(6)の後側に位置する秤量する秤量領域の前後に、それぞれ電気制御ゲート(61)が設けられており、2つの前記電気制御ゲート(61)間の案内レール(6)上に沈殿溝(62)が設けられており、前記沈殿溝(62)にCuCr屑を秤量する計量パッド(63)が設けられており、前記案内レール(6)の出口がいずれも導管(64)に連通しており、
前記混合倉(7)が導管(64)の下方に設けられ荷揚げ台(2)に固定接続されており、混合倉(7)の両側壁にモータで駆動された2つの撹拌翼(71)が対称的に設けられ、
前記成型部品は、
各部材を負荷する成型支持板(3)と、CuCr屑を対応するダイキャビティ(31)に分流する分配案内溝(8)と、電極棒を成型するモールドプレス部材(9)とを含み、
前記成型支持板(3)が、洗浄溝(1)の外後側面の下部に接続固定されており、成型支持板(3)の上面後部に、金型を収容する2つのダイキャビティ(31)が開設されており、
前記分配案内溝(8)が、基板(81)により2つのダイキャビティ(31)の前方にあり混合倉(7)の下方に位置する成型支持板(3)に接続されており、分配案内溝(8)が主案内溝(82)及び2つの副案内溝(83)からなる組合せ溝であり、前記主案内溝(82)と副案内溝(83)が交差する場所に、2つの副案内溝(83)のモータ駆動を切り替える案内板(84)が設けられており、
前記モールドプレス部材(9)が、スタンド(92)により成型支持板(3)の両側面に係合して固定されており、モールドプレス部材(9)が、液圧ポンプにより電極棒を成型する二重圧子(91)に接続されている、
ことを特徴とする微粒子CuCrコンタクト材料を製造する装置。
【請求項5】
前記定量洗浄倉(5)は、
部材を負荷する中心板(51)と、CuCr屑を収容する単一倉(52)とが、さらに設けられており、

前記中心板(51)には、
両側面に信号を伝送する第1のセンサー(54)と、前記環状溝(12)の下方の両側内壁にそれぞれ第1のセンサー(54)に信号対接する第2のセンサー(14)とが設けられており、前記第1のセンサー(54)、第2のセンサー(14)が定量洗浄倉(1)を伸縮する指示を発信し、
前記単一倉(52)は、
複数設けられており、中心板(51)の上下両側に対称的に設けられ、
前記単一倉(52)は、第1の半倉体(521)、第2の半倉体(522)からなり、
前記第2の半倉体(522)が、第1の半倉体(521)の底部円心に設けられたバネ式回転軸(523)に回転接続されており、第1の半倉体(521)の内底面に第2の半倉体(522)を回転させて外へ露出する弧状突起(524)が設けられており、第2の半倉体(522)外側面一端に、案内レール(6)の前端に架設されたレバー(65)に合わせて荷揚げするレバー塊(525)が設けられており、隣接する2つの単一倉(52)の間、単一倉(52)と中心板(51)との間が、いずれもリフトロッド(53)により接続されている、
ことを特徴とする請求項4に記載の装置。
【請求項6】
前記定量洗浄倉(5)と回転輪(4)の凹溝が、水平に安定化させる組合せ部材により取り外し可能に係合しており、
前記組合せ部材が回転シート(42)、弧状レール(43)からなり、
定量洗浄倉(5)が使用需要に応じて複数種の仕様の定量洗浄倉(5)が係合して設けられており、
2つの単一倉(52)と4つの単一倉(52)であり、複数層の前記案内レール(6)に、具体的に4層の案内レール(6)が設けられており、
前記洗浄部品、混合部品及び成型部品が、いずれもコントローラによりプログラム設定及び制御を行う、
ことを特徴とする請求項5に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンタクト材料の技術分野に関し、具体的には、微粒子CuCrコンタクト材料を製造する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
CuCrコンタクトは、現在公認されている、真空遮断器に用いられる最適な材料であり、使用過程において、正常回路での電流を開閉、負荷及び遮断し、所定の時間で異常回路での電流を負荷と遮断するという役割を果たすが、実際の使用時、破壊、溶接等の要求を満たしていない場合がある。
CuCr切り屑は、CuCr合金材料に対する機械加工プロセによって生成された廃棄物であり、これらのCuCr切り屑は、CuCr含有量によりCuCr1、CuCr2、CuCr10、CuCr25、CuCr30、CuCr35、CuCr40、CuCr45、CuCr50などに分類されている。
【0003】
CuCr切り屑の再利用について、中国特許第CN110842208A号公報には、CuCrコンタクトの廃棄料の回収及び再利用方法が開示された。具体的に、CuCr切り屑を回収し、回収されたCuCr切り屑を真空誘導融解炉で溶解し、合金溶体を得って、更に、合金溶体を窒素又はヘリウムなどの不活性気体雰囲気で霧化させることにより、CuCr合金粉末を得ることが開示された。しかし、上記方法により製造されたCuCrコンタクト材料は、雑質の量が多く、製造コストが高いこと欠点が存在している。
【0004】
総じて言えば、現在の技術は、主に以下の欠点がある。1、真空誘導溶解プロセスを採用し、原材料のコストが低いが、Cr粒子が粗大化し、冷却効率が低く、組織に富化現象が存在するため、コンタクトの使用に不利である。2、粉末冶金プロセスで製造されたコンタクトは、コストが低く、組織が均一であるが、Cr粒子が粗大化し、組織の緻密さが低く、原材料のコストが高い。3、真空自己消費プロセスにより、組織が微細化されたCr粒子が得られ、コンタクトの使用性能を最適化できるが、原材料に対して高く要求されており、製造コストが高まり、プロセスの制限で、現在、真空自己消費プロセスでは、Cr含有量<30%のコンタクトの製造歩留まりが低いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】中国特許第CN110842208A号公報
【発明の概要】
【0006】
低コストで微粒子CuCrコンタクト材料を製造する方法であって、
S1:Exxsol DとIsoparのような炭化水素系洗浄剤によりCuCr切り屑を浸漬、洗浄し、表面油汚、不純物を除去した後、乾燥処理し、表面水分を除去し、CuCr屑を得る洗浄乾燥プロセスと、
【0007】
S2:Cr含有量10〜50質量%のCuCr屑となるように上記CuCr切り屑を配合し、金型に入れて成型し、圧力を100〜300MPaとし、保圧時間を2〜15minとし、緻密さ>80%とし、電極棒を得る電極成型プロセスと、
【0008】
S3:製造された電極棒をエレクトロスラグ炉内に装入して陰極の仮電極に接続し、両者を同軸、垂直にし、晶析器として水冷銅モールドを用い、ガスケットを、電極と同じ材質とし、厚さ>3mmとし、アーキング前に晶析器に加えられた残渣の温度が130℃以上であり、温度が低すぎるとアーキングしにくくなったり、放熱が速くアーキングが不安定になる炉装入プロセスと、
【0009】
S4:炉装入完了後、真空システムを開き、3×10−1paオーダーまで真空引きすると、電源をオフにし、初期電圧を20〜85Vに制御し、電流を1000〜5000Aに制御し、電極棒の下端が赤くなり熱と光が出ると、−0.09〜−0.6MPaとなるように炉内にアルゴンガスを充填し、その後、さらにパワーを高め、温度を1300〜2000℃に制御し、再溶解過程において、電極端部の金属溶滴が重力作用で落下し、残渣池を通過して金属溶融池に入り、水冷晶析器の強制冷却作用下で溶融金属が迅速に凝固し、微細なクロム相、即ち再溶解CuCr塊を形成するプロセスであって、溶解速度を制御するために電圧電流を前記範囲に制御し、溶解速度は、溶融池の形状と結晶化速度に影響する主因であり、溶解速度が遅すぎる場合、保冷現象を引き起こすとともに、不純物が多くなり、溶解速度が速すぎる場合、結晶粒子が成長するとともに、成分が偏析しやすくなり、原則上、温度を、溶解された合金の融点より200℃高くするように制御し、電圧と電流を温度により調整するエレクトロスラグ再溶解プロセスと、
【0010】
S5:アニールプロセスにより、得られた再溶解CuCr塊の応力を解消し、熱処理温度を600〜900℃に制御し、保温時間を2〜4hとするプロセスであって、熱処理温度が600℃以下であると応力解消効果を達成できなくなり、材料の導電性が低く、硬度が高く、900℃以上であると、材料の硬度が低く、エネルギー消費量が高くなり、局所的に溶解するリスクがある熱処理プロセスと、
【0011】
S6:設計図通りに機械加工する機械加工プロセスと、
を含む方法。
【0012】
本発明の一態様として、前記プロセスS2において電極を成型するには、Cr含有量5%とCr含有量30%のCuCr屑をCr総含有量が25%となるように混合する。Cr含有量25%のCuCr屑をそのまま用いてもよい。原材料をCuCr1〜CuCr50切り屑とし、CuCr製品が正常加工過程で切削屑、大鋸屑等が生じ、現在必要とされる一般的なCuCr製品は、主にCuCr1、CuCr2、CuCr10、CuCr25、CuCr30、CuCr35、CuCr40、CuCr45、CuCr50であるので、必要に応じて異なるCuCr1〜CuCr50切り屑を配合し、以上の仕様の製品として溶解させることができる。
【0013】
本発明の一態様として、前記プロセスS3においてエレクトロスラグ炉内のエレクトロスラグをCaF、Al、MgO又はCaOとし、エレクトロスラグにより、熱を発させて電極棒を溶解させ、また、不純物を濾過でき、残渣を使用前に500〜800℃で乾燥させ、水蒸気等の易揮発物を除去するために、ベーク時間を4h以上とし、4〜7時間とすることが好ましい。
【0014】
本発明の一態様として、前記プロセスS4において4回繰り返し再溶解させる。単独で真空自己消費プロセスにより、組織が微細化されたCr粒子が得られ、コンタクトの使用性能を最適化できるが、原材料に対して高く要求されており、製造コストが高まり、プロセスの制限で、現在、真空自己消費プロセスでは、Cr含有量<30%のコンタクトの製造歩留まりが低いという問題がある。しかし、研究によると、エレクトロスラグ再溶解と真空自己消費プロセスを組み合わせることにより、優れた効果が得られる。一回目のエレクトロスラグ再溶解により、材料性能が大幅に向上し、その後、真空自己消費プロセスにより溶解させると、原材料に対する要求を満たし、Cr含有量<30%のコンタクトの製造歩留まりも大幅に向上し、電極棒に対して、エレクトロスラグ再溶解と真空自己消費プロセスを組み合わせた再溶解処理を4回行った後、酸素と窒素含有量をさらに低下させ、緻密さをさらに向上させ、硬度をさらに増大し、導電性をより良好にし、コンタクトの遮断性を向上させることができる。
【0015】
前記4回の再溶解のうち後の3回の再溶解は、具体的に以下のとおりである。
1)1回目の再溶解CuCr塊を二次電極とし真空自己消費アーク炉内に入れて2回目溶解させ、二次再溶解CuCr塊を得る。
2)その後、二次再溶解CuCr塊を1回目の再溶解操作により再溶解させ、三次再溶解CuCr塊を得る。
3)三次再溶解CuCr塊を真空自己消費アーク炉内に入れ、2回目の溶解操作により処理し、4回再溶解処理された電極棒を得る。
ここで、前記プロセス1)及びプロセス3)において溶解の具体的なプロセスパラメータとしては、水冷晶析器として水冷銅モールドを用い、晶析器の仕様がΦ500〜Φ600mmであり、溶解前の真空度≦3Paであり、気体漏れ率≦1.5Pa/minであり、溶解電圧が45〜60Vであり、溶解電流が10〜15KAであり、アーク安定電流を直流15〜20Aとし、溶解後の冷却時間が0.5〜2hである。
【0016】
本発明の別の形態は、前記方法におけるS1〜S2処理に用いる装置を提供し、該装置は、
炭化水素系洗浄剤を収容する洗浄溝と、CuCr屑を輸送する回転輪とを含む洗浄乾燥用洗浄部品であって、
【0017】
前記洗浄溝内の片側に回転輪が取り付けられる斜め面が設けられており、前記回転輪は、斜め面に回転して設けられており、斜め面の内部中心に嵌め込まれた回転モータ出力軸に接続されており、
【0018】
前記回転輪の円周に複数の凹溝が等間隔で設けられており、前記凹溝ごとに取り外し可能な定量洗浄倉が配設されており、前記斜め面には、定量洗浄倉における回転経路位置に対応する場所に、定量洗浄倉を動かす環状溝が設けられており、前記環状溝の片側に対応する洗浄溝の内壁にCuCr屑を乾燥させるホットネットが設けられている洗浄乾燥用洗浄部品と、
【0019】
定量洗浄倉におけるCuCr屑を取り出し、取り出した後Cr含有量の異なる各CuCr屑を運送し混合する混合部品であって、部材を負荷する荷揚げ台と、定量洗浄倉に対接して荷揚げする案内レールと、Cr含有量の異なるCuCr屑を混合する混合倉とを含み、
前記荷揚げ台は、洗浄溝の外後側面の上部に接続固定されており、複数層の前記案内レールの両側は、固定板により荷揚げ台に接続固定されており、
【0020】
各案内レールの後側に位置する秤量する秤量領域は、前後ごとに電気制御ゲートが設けられており、2つの前記電気制御ゲート間の案内レールに沈殿溝が設けられており、前記沈殿溝にCuCr屑を秤量する計量パッドが設けられており、前記案内レールの出口は、いずれも導管に連通しており、
【0021】
前記混合倉は、導管の下方に設けられ荷揚げ台に固定接続されており、混合倉内の両側壁に、モータで駆動された2つの撹拌翼が対称的に設けられている混合部品と、
電極棒を成型する成型部品であって、各部材を負荷する成型支持板と、CuCr屑を対応するダイキャビティに分流する分配案内溝と、電極棒を成型するモールドプレス部材とを含み、
【0022】
前記成型支持板は、洗浄溝の外後側面下部に接続固定されており、成型支持板の上面後部に金型を収容する2つのダイキャビティが開設されており、
前記分配案内溝は、基板により2つのダイキャビティの前方にあり混合倉の下方に位置する成型支持板に接続されており、分配案内溝は、主案内溝及び2つの副案内溝により接続された組合せ溝であり、前記主案内溝と副案内溝が交差する場所に、2つの副案内溝のモータ駆動を切り替える案内板が設けられており、
【0023】
前記モールドプレス部材は、スタンドにより成型支持板の両側面に係合固定されており、モールドプレス部材は、液圧ポンプにより電極棒を成型する二重圧子に接続されている成型部品とを含む。
【0024】
前記装置は、洗浄、乾燥及び成型を一括して設計し、プロセスにおいてCr含有量の異なる各種のCuCr屑に対して前記処理を行うことは、十分に煩瑣であり、低コストでCuCrコンタクトを製造する過程においてプロセスの複雑さ等が高まり、低コストでCuCrコンタクトを製造する初心に影響しやすい。したがって、本装置は、斜めに設けられた回転輪4の回転作用下で、Cr含有量の異なる複数種のCuCr屑に対して同時に洗浄、乾燥及び後の混合成型処理を行い、プロセスの難度を効果的に低下させるとともに生産効率を向上させ、本発明のプロセスの効果的な実施に大きく寄与し、効率がより高くコストがより低いCuCrコンタクトの製造プロセスを得ることができる。
【0025】
本発明の一態様として、前記定量洗浄倉は、
部材を負荷する中心板であって、両側面に、信号を伝送する第1のセンサーがさらに設けられており、前記環状溝の下方の両側内壁に第1のセンサーによる信号に対接する第2のセンサーがそれぞれ設けられており、前記第1のセンサー、第2のセンサーは、定量洗浄倉を伸縮する指示を出す中心板と、
CuCr屑を収容する単一倉であって、複数設けられており、中心板の上下両側に対称的に設けられており、第1の半倉体、第2の半倉体からなり、前記第2の半倉体は、第1の半倉体の底部円心に設けられたバネ式回転軸に回転接続されており、第1の半倉体の内底面に第2の半倉体を回転させて外へ露出する弧状突起が設けられており、第2の半倉体の外側面の一端に案内レールの前端に架設けられたレバーに合わせて荷揚げするレバー塊が設けられており、隣接する2つの単一倉間、単一倉と中心板との間は、いずれもリフトロッドにより接続されている単一倉とを含む。
【0026】
前記定量洗浄倉の構造設計により、各単一倉にCr含有量の異なるCuCr屑を収容するとともに、洗浄乾燥等に影響することなく、CuCr屑が互いに混合されることを避け、後で定量比で混合する際に混合誤差を引き起こすことを防止し、また、定量洗浄倉の構造設計により、案内レールによく合わせて荷揚げ操作を行い、荷揚げ効果を高くし、速度を速くすることができる。
【0027】
本発明の一態様として、前記定量洗浄倉と回転輪の凹溝は、水平に安定化させる組合せ部材により取り外し可能に係合し、前記組合せ部材は、回転シート、弧状レールからなる。定量洗浄倉については、使用需要に応じて複数種の仕様の定量洗浄倉が係合して設けられてもよく、具体的には、2つの単一倉と4つの単一倉であり、複数層の前記案内レールには、具体的に、4層の案内レールが設けられており、前記洗浄部品、混合部品及び成型部品は、いずれもコントローラによりプログラム設定及び制御を行う。前記異なる仕様の定量洗浄倉の設定により、異なる使用需要により異なる定量洗浄倉を選択することができ、対応する定量洗浄倉を合理的に選択することにより、電力消費量を低下させるだけでなく、処理時間を最適化、短縮等することができる。
【発明の効果】
【0028】
本発明の有益な効果は以下のとおりである。
(1)本発明の生産過程で生じた屑を原材料として電極を製造し、原材料の使用コストを低下させ、また、エレクトロスラグ再溶解プロセスにより不純物を除去し、自己消費電極ヘッドが次第に溶解していると、溶融金属が液滴となり、残渣池を通過し、水冷晶析器に落下し、水冷作用で、迅速に凝固し、エレクトロスラグ再溶解過程全体は、層ごとに融化と凝固が共存し、Cr粒子が微細化するので、緻密さ、硬度、導電性能等により優れたCuCrコンタクト材料を得る。
【0029】
(2)本発明のエレクトロスラグ再溶解は、真空で行われることにより、製造されたCuCr1〜CuCr50合金は、気体含有量が低いという特徴を有し、エレクトロスラグ再溶解プロセスにより鋳造組織が得られ、製造されたCuCrコンタクト材料は、緻密さが高く、コンタクトの遮断性を向上させることができる。
【0030】
(3)本発明の装置は、洗浄、乾燥及び成型を一括して設計し、プロセスの難度を効果的に低下させるとともに製造効率を向上させ、本発明のプロセスの効果的な実施に大きく寄与し、効率がより高くコストがより低いCuCrコンタクトの製造プロセスが得られる。
【0031】
(4)本発明は、定量洗浄倉の構造設計により、各単一倉にCr含有量の異なるCuCr屑的を収容し、CuCr屑が互いに混合することを避けることができるとともに、案内レールによく合わせて荷揚げ操作を行い、荷揚げ効果を高くし、速度を速くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
図1】本発明の実施例2で製造されたCuCr25コンタクト材料の金相図である。
図2】本発明の実施例6で製造されたCuCr30コンタクト材料の金相図である。
図3】本発明の実施例7で製造されたCuCr40コンタクト材料の金相図である。
図4】本発明の装置の全体構造の模式図の視野一である。
図5】本発明の装置の全体構造の模式図の視野二である。
図6】本発明の洗浄部品の構造模式図である。
図7】本発明の混合部品の構造模式図。
図8】本発明の成型部品の構造模式図。
図9】本発明の2つの単一倉の定量洗浄倉の伸展状態模式図である。
図10】本発明の2つの単一倉の定量洗浄倉の収縮状態模式図である。
図11】本発明の4つの単一倉の定量洗浄倉の伸展状態模式図である。
図12】本発明の4つの単一倉の定量洗浄倉の収縮状態模式図である。
図13】本発明の単一倉の荷揚げ状態構造模式図である。
図14】本発明の単一倉の第1の半倉体の構造模式図である。
図15】本発明の単一倉的第2の半倉体の構造模式図である。
図16】本発明のバネ式回転軸の構造模式図である。
図17】本発明の案内レールの内部構造模式図である。
図18】本発明の案内レールの導管構造模式図である。
図19】本発明の混合倉の内部構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0033】
本発明で提供される、CuCr切り屑を利用して微粒子CuCrコンタクト材料を製造する方法について、以下、図面及び具体的な実施例により本発明をさらに詳しく説明する。しかし、本発明で保護された範囲を限定すると理解できなく、当業者であれば、前記発明の内容により本発明を本質的でない改良と調整を行うことができる。
CuCr切り屑の回収は、CuCr1、CuCr2、CuCr10、CuCr25、CuCr30、CuCr35、CuCr40、CuCr45、CuCr50が得られ、Cr含有量≦2%の場合、ゼーマン効果電熱原子吸収分光法によりクロム、マンガン、クロム、マンガン、およびマンガンを測定する。
【0034】
Cr含有量>2%の場合、硫酸第一鉄アンモニウム標準溶液で滴定法により、Cr含有量を測定する。加工において冷却液やオイルなどの混入により、Cr含有量の測定値が変動ある。具体的な分類と含有量は、表1に示される。
【0035】
表1
【0036】
実施例1(CuCr10コンタクト材料の製造)
低コストで微粒子CuCrコンタクト材料を製造する方法は、
【0037】
S1:Exxsol D炭化水素系洗浄剤によりCuCr切り屑を浸漬、洗浄し、表面油汚、不純物を除去した後、乾燥処理させ、表面水分を除去する洗浄乾燥プロセスと、
【0038】
S2:Cr含有量5%とCr含有量30%のCuCr屑をCr総含有量が10%となるように配合し、金型に入れて成型し、圧力を100Mpaとし、保圧時間を2minとし、緻密さ>80%とし、電極棒を得る電極成型プロセスと、
【0039】
S3:以上で製造された電極棒をエレクトロスラグ炉内に入れて陰極の仮電極に接続し、両者を同軸、垂直にし、晶析器として水冷銅モールドを用い、ガスケットを、電極と同じ材質とし、厚さ>3mmとし、エレクトロスラグをCaFとし、残渣を使用前に500℃で乾燥させ、ベーク時間を4時間とし、アーキング前に晶析器に加えられた残渣の温度が130℃である炉装入プロセスと、
【0040】
S4:炉装入完了後、真空システムを開き、3×10−1paオーダーまで真空引きすると、電源をオフにし、電極棒の下端が赤くなり熱と光が出ると、炉内にアルゴンガスを−0.09Mpaまで充填し、その後、さらにパワーを高め、温度を1300℃に制御し、随着電極端部の金属溶滴が重力作用下で落下し、残渣池を通過して金属溶融池に入り、水冷晶析器の強制冷却作用で、溶融金属が迅速に凝固し、微細なクロム相、即ち再溶解CuCr塊を形成するエレクトロスラグ再溶解プロセスであって、具体的に、電源をオフにする際に、初期電圧を20Vに制御し、電流を1000Aに制御するエレクトロスラグ再溶解プロセスと、
【0041】
S5:アニールプロセスによりインゴットの応力を解消し、熱処理温度を600℃に制御し、保温時間を2hとする熱処理プロセスと、。
S6:設計図通りに機械加工する機械加工プロセスとを含む。
【0042】
上記炭化水素洗浄剤は、具体的には、Exxsol D炭化水素洗浄剤、Isopar炭化水素洗浄剤が挙げられる。好ましくは、低臭気、狭い蒸留範囲、低粘度を有し、CuCr切り屑の表面と適合性のあるExxsolD炭化水素洗浄剤である。
上記乾燥プロセスは、熱風乾燥、冷風乾燥、遠赤外線乾燥が挙げられる。好ましくは、速乾性と低エネルギー消費の特性を有する熱風乾燥であり、冷風乾燥は、エネルギー消費が少ないが乾燥効率が遅い。遠赤外線乾燥効率は高いですが、エネルギー消費量は比較的高くなる。
【0043】
実施例2(CuCr25コンタクト材料の製造)
低コストで微粒子CuCrコンタクト材料を製造する方法は、
S1:Isopar炭化水素系洗浄剤によりCuCr切り屑を浸漬、洗浄し、表面油汚、不純物を除去した後、乾燥処理させ、表面水分を除去する洗浄乾燥プロセスと、
【0044】
S2:Cr含有量25%のCuCr屑をそのまま用い、金型に入れて成型し、圧力を150Mpaとし、保圧時間を2minとし、緻密さ>80%とし、電極棒を得る電極成型プロセスと、
【0045】
S3:以上で製造された電極棒をエレクトロスラグ炉内に入れ、陰極の仮電極に接続し、両者を同軸、垂直にし、晶析器として水冷銅モールドを用い、ガスケットを、電極と同じ材質とし、厚さ>3mmとし、エレクトロスラグをAlとし、残渣を使用前に500℃で乾燥させ、ベーク時間を4時間とし、アーキング前に晶析器に加えられた残渣の温度が130℃である炉装入プロセスと、
【0046】
S4:炉装入完了後、真空システムを開き、3×10−1paオーダーまで真空引きすると、電源をオフにし、電極棒の下端が赤くなり熱と光が出ると、炉内にアルゴンガスを−0.09Mpaまで充填し、その後、さらにパワーを高め、温度を1300℃に制御し、電極端部の金属溶滴が重力作用下で落下し、残渣池を通過して金属溶融池に入り、水冷晶析器の強制冷却作用で、溶融金属が迅速に凝固し、微細なクロム相、即ち再溶解CuCr塊を形成するエレクトロスラグ再溶解プロセスであって、具体的に、電源をオフにする際に、初期電圧を35Vに制御し、電流を1600Aに制御するエレクトロスラグ再溶解プロセスと、
【0047】
S5:アニールプロセスによりインゴットの応力を解消し、熱処理温度を600℃に制御し、保温時間を2hとする熱処理プロセスと、。
S6:設計図通りに機械加工する機械加工プロセスとを含む。
【0048】
実施例3(CuCr40コンタクト材料の製造)
低コストで微粒子CuCrコンタクト材料を製造する方法は、
S1:Isopar炭化水素系洗浄剤によりCuCr切り屑を浸漬、洗浄し、表面油汚、不純物を除去した後、乾燥処理させ、表面水分を除去する洗浄乾燥プロセスと、
【0049】
S2:Cr含有量5%とCr含有量50%のCuCr屑をCr総含有量が40%となるように配合し、金型に入れて成型し、圧力を200Mpaとし、保圧時間を8minとし、緻密さ>80%とし、電極棒を得る電極成型プロセスと、
【0050】
S3:以上で製造された電極棒をエレクトロスラグ炉内に入れ、陰極の仮電極に接続し、両者を同軸、垂直にし、晶析器として水冷銅モールドを用い、ガスケットを、電極と同じ材質とし、厚さ>3mmとし、エレクトロスラグをMgOとし、残渣を使用前に600℃で乾燥させ、ベーク時間を5時間とし、アーキング前に晶析器に加えられた残渣の温度が350℃である炉装入プロセスと、
【0051】
S4:炉装入完了後、真空システムを開き、3×10−1paオーダーまで真空引きすると、電源をオフにし、電極棒の下端が赤くなり熱と光が出ると、向炉内充入アルゴンガス至〜0.07Mpa、その後、さらにパワーを高め、温度を1600℃に制御し、電極端部の金属溶滴が重力作用下で落下し、残渣池を通過して金属溶融池に入り、水冷晶析器の強制冷却作用で、溶融金属が迅速に凝固し、微細なクロム相、即ち再溶解CuCr塊を形成するエレクトロスラグ再溶解プロセスであって、具体的に、電源をオフにする際に、初期電圧を58Vに制御し、電流を3000Aに制御するエレクトロスラグ再溶解プロセスと、
【0052】
S5:アニールプロセスによりインゴットの応力を解消し、熱処理温度を700℃に制御し、保温時間を3hとする熱処理プロセスと、。
S6:設計図通りに機械加工する機械加工プロセスとを含む。
【0053】
実施例4(CuCr50コンタクト材料の製造)
低コストで微粒子CuCrコンタクト材料を製造する方法は、
【0054】
S1:Exxsol D炭化水素系洗浄剤によりCuCr切り屑を浸漬、洗浄し、表面油汚、不純物を除去した後、乾燥処理させ、表面水分を除去する洗浄乾燥プロセスと、
【0055】
S2:Cr含有量50%のCuCr屑を用い、金型に入れて成型し、圧力を300Mpaとし、保圧時間を15minとし、緻密さ>80%とし、電極棒を得る電極成型プロセスと、
【0056】
S3:以上で製造された電極棒をエレクトロスラグ炉内に入れ、陰極の仮電極に接続し、両者を同軸、垂直にし、晶析器として水冷銅モールドを用い、ガスケットを、電極と同じ材質とし、厚さ>3mmとし、エレクトロスラグをCaOとし、残渣を使用前に800℃で乾燥させ、ベーク時間を7時間とし、アーキング前に晶析器に加えられた残渣の温度が500℃である炉装入プロセスと、
【0057】
S4:炉装入完了後、真空システムを開き、3×10−1paオーダーまで真空引きすると、電源をオフにし、電極棒の下端が赤くなり熱と光が出ると、炉内にアルゴンガスを0.6Mpaまで充填し、その後、さらにパワーを高め、温度を2000℃に制御し、電極端部の金属溶滴が重力作用下で落下し、残渣池を通過して金属溶融池に入り、水冷晶析器の強制冷却作用で、溶融金属が迅速に凝固し、微細なクロム相、即ち再溶解CuCr塊を形成するエレクトロスラグ再溶解プロセスであって、具体的に、電源をオフにする際に、初期電圧を85Vに制御し、電流を5000Aに制御するエレクトロスラグ再溶解プロセスと、
【0058】
S5:アニールプロセスによりインゴットの応力を解消し、熱処理温度を900℃に制御し、保温時間を4hとする熱処理プロセスと、
S6:設計図通りに機械加工する機械加工プロセスとを含む。
【0059】
実施例5
プロセスS4において4回繰り返し再溶解させたこと以外、他の操作及びプロセスパラメータは、実施例2と同様であった。
ここで、4回の再溶解のうち後の3回の再溶解は具体的に以下のとおりである。
【0060】
1)1回目の再溶解CuCr塊を二次電極とし真空自己消費アーク炉内に入れて2回目溶解させ、二次再溶解CuCr塊を得る。
【0061】
2)その後、二次再溶解CuCr塊を1回目の再溶解操作により再溶解させ、三次再溶解CuCr塊を得る。
【0062】
3)三次再溶解CuCr塊を真空自己消費アーク炉内に入れ、2回目の溶解操作により処理し、4回再溶解処理された電極棒を得る。
【0063】
ここで、プロセス1)とプロセス3)の溶解の具体的なプロセスパラメータとしては、晶析器として水冷銅モールドを用い、晶析器の仕様をΦ500mmとし、溶解前の真空度≦3Paとし、気体漏れ率≦1.5Pa/minとし、溶解電圧を45Vとし、溶解電流を10KAとし、アーク安定電流を直流15Aとし、溶解後の冷却時間を0.5hとする。
【0064】
実施例6
プロセスS4において4回繰り返し再溶解させたこと以外、他の操作及びプロセスパラメータは、実施例3と同様であった。
【0065】
ここで、4回の再溶解のうち後の3回の再溶解は具体的に以下のとおりである。
1)1回目の再溶解CuCr塊を二次電極とし真空自己消費アーク炉内に入れて2回目溶解させ、二次再溶解CuCr塊を得る。
【0066】
2)その後、二次再溶解CuCr塊を1回目の再溶解操作により再溶解させ、三次再溶解CuCr塊を得る。
【0067】
3)三次再溶解CuCr塊を真空自己消費アーク炉内に入れ、2回目の溶解操作により処理し、4回再溶解処理された電極棒を得る。
【0068】
ここで、2回目と4回目の溶解の具体的なプロセスパラメータとしては、晶析器として水冷銅モールドを用い、晶析器の仕様をΦ550mmとし、溶解前の真空度≦3Paとし、気体漏れ率≦1.5Pa/minとし、溶解電圧を50Vとし、溶解電流を12KAとし、アーク安定電流を直流18Aとし、溶解後の冷却時間を1hとする。
【0069】
実施例7
プロセスS4において4回繰り返し再溶解させたこと以外、他の操作及びプロセスパラメータは、実施例4と同様であった。
ここで、4回の再溶解のうち後の3回の再溶解は具体的に以下のとおりである。
【0070】
1)1回目の再溶解CuCr塊を二次電極とし真空自己消費アーク炉内に入れて2回目溶解させ、二次再溶解CuCr塊を得る。
【0071】
2)その後、二次再溶解CuCr塊を1回目の再溶解操作により再溶解させ、三次再溶解CuCr塊を得る。
【0072】
3)三次再溶解CuCr塊を真空自己消費アーク炉内に入れ、2回目の溶解操作により処理し、4回再溶解処理された電極棒を得る。
2回目と4回目の溶解の具体的なプロセスパラメータとしては、晶析器として水冷銅モールドを用い、晶析器の仕様をΦ600mmとし、溶解前の真空度≦3Paとし、気体漏れ率≦1.5Pa/minとし、溶解電圧を60Vとし、溶解電流を15KAとし、アーク安定電流を直流20Aとし、溶解後の冷却時間を2hとする。
【0073】
実施例8
プロセスS1〜S2で異なる装置を用いたこと以外、他の操作及びプロセスパラメータは、実施例1と同様であった。
図4〜5に示されるように、方法におけるS1〜S2処理に用いる装置は、
【0074】
図6に示されるように、炭化水素系洗浄剤を収容する洗浄溝1と、CuCr屑を輸送する回転輪4とを含み、洗浄溝1内の片側に回転輪が取り付けられる斜め面11が設けられており、回転輪4が、斜め面11に回転して設けられ斜め面11の内部中心に嵌め込まれた回転モータ出力軸に接続されており、回転輪4の円周に複数の凹溝41が等間隔で設けられており、凹溝41こごとに取り外し可能な定量洗浄倉5が配設されており、斜め面11には、定量洗浄倉5の回転経路位置に対応する場所に、定量洗浄倉5を動かす環状溝12が設けられており、環状溝12の片側に対応する洗浄溝1の内壁に、CuCr屑を乾燥させるホットネット13が設けられている洗浄乾燥用洗浄部品であって、
【0075】
図9〜10、13〜16に示されるように、定量洗浄倉5が、両側面に信号を伝送する第1のセンサー54がさらに設けられており、環状溝12の下方の両側内壁に第1のセンサー54信号に対接する第2のセンサー14がそれぞれ設けられており、第1のセンサー54、第2のセンサー14が、定量洗浄倉1を伸縮する指示を出す、部材を負荷する中心板51と、複数設けられ中心板51の上下両側に対称的に設けられており、第1の半倉体521、第2の半倉体522からなり、第2の半倉体522が、第1の半倉体521の底部円心に設けられたバネ式回転軸523に回転接続されており、バネ式回転軸523が上下2つの回転シート及び中間の若干の周方向に設けられたバネにより構成されており、第1の半倉体521の内底面に第2の半倉体522を回転させて外へ露出する弧状突起524が設けられており、第2の半倉体522の外側面の一端に案内レール6の前端に架設けられたレバー65に合わせて荷揚げするレバー塊525が設けられており、隣接する2つの単一倉52間、単一倉52と中心板51との間が、いずれもリフトロッド53により接続されている、CuCr屑を収容する単一倉52とを含む洗浄乾燥用洗浄部品と、
【0076】
定量洗浄倉5におけるCuCr屑を取り出し、取り出した後Cr含有量の異なる各CuCr屑を運送と混合する混合部品であって、部材を負荷する荷揚げ台2と、定量洗浄倉5に対接して荷揚げする案内レール6と、Cr含有量の異なるCuCr屑を混合する混合倉7とを含み、
【0077】
図7、17〜19に示されるように、荷揚げ台2が、洗浄溝1の外後側面の上部に接続固定されており、複数層の案内レール6の両側がそれぞれ固定板21により荷揚げ台2に接続固定されており、各案内レール6の後側に位置する秤量する秤量領域の前後に電気制御ゲート61がそれぞれ設けられており、2つの電気制御ゲート61間の案内レール6上に沈殿溝62が設けられており、沈殿溝62にCuCr屑を秤量する計量パッド63が設けられており、案内レール6の出口が、いずれも導管64に連通しており、混合倉7が、導管64の下方に設けられ荷揚げ台2に固定接続されており、混合倉7内の両側壁に、モータで駆動された2つの撹拌翼71が対称的に設けられている混合部品と、
【0078】
図5、8に示されるように、電極棒を成型する成型部品、各部材を負荷する成型支持板3と、CuCr屑を対応するダイキャビティ31に分流する分配案内溝8と、電極棒を成型するモールドプレス部材9とを含み、成型支持板3が、洗浄溝1の外後側面の下部に接続固定されており、成型支持板3の上面後部に、金型を収容する2つのダイキャビティ31が開設されており、分配案内溝8が、基板81により2つのダイキャビティ31の前方にあり混合倉7の下方に位置する成型支持板3に接続されており、分配案内溝8が、主案内溝82及び2つの副案内溝83からなる組合せ溝であり、主案内溝82と副案内溝83が交差する場所に、2つの副案内溝83のモータ駆動を切り替える案内板84が設けられており、モールドプレス部材9がスタンド92により成型支持板3の両側面に係合して固定されており、モールドプレス部材9が液圧ポンプにより電極棒を成型する二重圧子91に接続されており、
【0079】
図9、10に示されるように、定量洗浄倉5と回転輪4の凹溝が、水平に安定化させる組合せ部材により取り外し可能に係合しており、組合せ部材が、回転シート42、弧状レール43からなり、定量洗浄倉5として2つの単一倉52を用い、複数層の案内レール6に、具体的に、4層の案内レール6が設けられており、洗浄部品、混合部品及び成型部品がいずれもコントローラによりプログラム設定及び制御を行い、前記各モータが、いずれも市販のモータにより本装置にマッチするために外観調整を行い、前記第1のセンサー54、第2のセンサー14として赤外センサーを用い、前記コントローラとして市販の小型プログラマブルPLCコントローラのいずれでもよく、前記計量パッド63が圧力センサーである成型部品と、を含む。
【0080】
前記装置の作動原理としては、Cr含有量5%、Cr含有量30%のCuCr屑をそれぞれ定量洗浄倉5の2つの単一倉52に装入した後、回転輪4を始動させ、CuCr屑を収容した定量洗浄倉5を連動させて洗浄溝1におけるExxsol D炭化水素系洗浄剤、ホットネット13を順次通過し、その後、案内レール6に入り込み、この間、ホットネット13を通過する前に、第2のセンサー14と定量洗浄倉5の第1のセンサー54が信号対接し、そして、コントローラの指示で各リフトロッド52を展開し、2つの単一倉52を外に伸展し、その後案内レール6に入り込み、
【0081】
その後、案内レール6のレバー65作用下で対応する単一倉52の第2の半倉体522をレバー塊525下で回転させ、回転過程において、第2の半倉体522が弧状突起524の作用下で上げられ、前端の押出バネ式回転軸523により第2の半倉体522に合わせて案内レール6の片側に傾斜し、CuCr屑を荷揚げし、
【0082】
その後、Cr含有量5%、Cr含有量30%のCuCr屑をそれぞれ対応する案内レール6に入れ、予定の2つのCuCr屑の重量比で秤量領域で秤量し、計量パッド63で測定された重量が要求を満たすと、後側の電気制御ゲート61を開き、CuCr屑が導管64を通過して混合倉7に落入した後、混合倉7の撹拌翼71によりCr含有量5%、Cr含有量30%のCuCr屑を混合し、
【0083】
その後、混合されたCuCr屑を分配案内溝8に通過して案内板84により2つのダイキャビティ31に二等分し、モールドプレス部材9により、二重圧子91により2つの電極棒を押し出す。
【0084】
実施例9
図11〜12に示されるように、定量洗浄倉5として4つの単一倉52を用いて処理したこと以外、他の操作及びプロセスパラメータは、実施例8と同様であった。
【0085】
CuCrコンタクトの性能試験
それぞれ実施例1〜7のプロセス方法によりCuCrコンタクトを製造し、その密度、導電性、硬度、酸素含有量及び窒素含有量を測定した。測定結果を表2に示す。
【0086】
表2
【0087】
試験結論:
1)実施例1〜4を比較すると、前記表1の結果から分かるように、本発明で製造されたCr含有量の異なるCuCrコンタクト材料における酸素と窒素の含有量が低く、図1〜3のCuCrコンタクト材料の金相図に示されるように、緻密さが高く、硬度が大きく、導電性能が良好であった。
【0088】
2)実施例2、5を比較すると、4回再溶解処理されたCuCrコンタクトは、その酸素と窒素含有量がさらに低下し、緻密さがさらに向上し、硬度がさらに増大し、導電性能がより良好であり、コンタクトの遮断性能が向上した。
【0089】
3)実施例3、6を比較すると、4回再溶解処理されたCuCrコンタクトは、その酸素と窒素含有量がさらに低下し、緻密さがさらに向上し、硬度がさらに増大し、導電性能がより良好であり、コンタクトの遮断性能が向上した。
【0090】
4)実施例4、7を比較すると、4回再溶解処理されたCuCrコンタクトは、その酸素と窒素含有量がさらに低下し、緻密さがさらに向上し、硬度がさらに増大し、導電性能がより良好であり、コンタクトの遮断性能が向上した。
【0091】
更に、中国特許第CN110842208A号公報に開示された方法により得られたCuCrコンタクト材料を対照例として、実施例2と同じ条件で密度、導電性、硬度、酸素含有量及び窒素含有量を測定した。測定結果を表3に示す。
【0092】
表3
【0093】
CuCrコンタクトの製造効率
1)試験の群分け:
【0094】
群1:実施例1では、一般的な洗浄池及びオーブンによりCr含有量5%、Cr含有量30%のCuCr屑をそれぞれ洗浄及び乾燥した後、定量配合して混合粉とし、そして、同様に二重機器により成型した。
群2:実施例8では、本発明の装置によりCr含有量5%、Cr含有量30%のCuCr屑を一括して洗浄、乾燥及び成型した。
【0095】
2)試験方法:
製造された仕様が同じ6個の電極棒を用いて効率試験を行い、緻密さが80%以上である場合、合格品とした。
【0096】
3)試験結果:
生産結果から分かるように、本出願で6個の電極棒を製造した場合、実施例1において5、6番目のみを成型した。
【0097】
結論:本発明の装置は、一括して設けられることにより、洗浄、乾燥及び秤量配合を効率よく行い、莫大な手間を省くとともに操作強度を低下させることができる。したがって、本装置の使用により、本発明のプロセスの生産効率を大きく最適化し、人力、物力を節約することができる。

【符号の説明】
【0098】
1:洗浄溝
2:荷揚げ台
3:成型支持板
4:回転輪
5:定量洗浄倉
6:案内レール
7:混合倉
8:分配案内溝
9:モールドプレス部材
11:斜め面
12:環状溝
13:ホットネット
14:第2のセンサー
21:固定板
31:ダイキャビティ
41:凹溝
42:回転シート
43:弧状レール
51:中心板
52:単一倉
53:リフトロッド
54:第1のセンサー
61:電気制御ゲート
62:沈殿溝
63:計量パッド
64:導管
65:レバー
71:撹拌翼
81:基板
82:主案内溝
83:副案内溝
84:案内板
91:二重圧子
92:スタンド
521:第1の半倉体
522:第2の半倉体
523:バネ式回転軸
524:弧状突起
525:レバー塊
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
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図12
図13
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図15
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図17
図18
図19
【手続補正書】
【提出日】2021年4月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
化水素系洗浄剤によりCuCr切り屑を浸漬し、洗浄した後、乾燥処理してCuCr屑を得る洗浄乾燥プロセスS1と、
r含有量10〜50質量%のCuCr屑となるように上記CuCr切り屑を配合し、金型に入れて成型させ、圧力を100〜300MPaとし、保圧時間を2〜15minとし、緻密さ>80%とし、電極棒を得る電極成型プロセスS2と、
造された電極棒をエレクトロスラグ炉内に装入して陰極の仮電極に接続し、晶析器として水冷銅モールドを用い、ガスケットを、電極と同じ材質とし、厚さ>3mmとし、アーキング前に晶析器に加えられた残渣の温度が130℃以上である炉装入プロセスS3と、
装入完了後、真空システムを開き、3×10−1paオーダーまで真空引きすると、電源をオフにし、初期電圧を20〜85Vに制御し、電流を1000〜5000Aに制御し、電極棒の下端が赤くなり熱と光が出ると、−0.09〜−0.6MPaとなるように炉内にアルゴンガスを充填し、その後、さらにパワーを高め、温度を1300〜2000℃に制御し、水冷晶析器の強制冷却作用下で溶融金属が迅速に凝固し、微細なクロム相、即ち再溶解CuCr塊を形成するエレクトロスラグ再溶解プロセスS4と、
ニールプロセスにより、得られた再溶解CuCr塊の応力を解消し、熱処理温度を600〜900℃に制御し、保温時間を2〜4hとする熱処理プロセスS5と、
計図通りに機械加工する機械加工プロセスS6と、
を含むことを特徴とする、微粒子CuCrコンタクト材料の製造方法。
【請求項2】
前記炉装入プロセスS3において、エレクトロスラグ炉内のエレクトロスラグをCaF、Al、MgO又はCaOとし、使用前に残渣を500〜800℃で乾燥させ、ベーク時間を4h以上とすることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記エレクトロスラグ再溶解プロセスS4において、4回繰り返し再溶解させ、
前記4回の再溶解のうち後の3回の再溶解は、
回目の再溶解CuCr塊を二次電極とし真空自己消費アーク炉内に入れて2回目溶解させ、二次再溶解CuCr塊を得るプロセス1)と
の後、二次再溶解CuCr塊を1回目の再溶解操作により再溶解させ、三次再溶解CuCr塊を得るプロセス2)と
次再溶解CuCr塊を真空自己消費アーク炉内に入れ、2回目の溶解操作により処理し、4回再溶解処理された電極棒を得るプロセス3)を有し
前記プロセス1)と前記プロセス3)の溶解では、水冷晶析器として水冷銅モールドを用い、晶析器の仕様をΦ500〜Φ600mmとし、溶解前の真空度≦3Paとし、気体漏れ率≦1.5Pa/minとし、溶解電圧を45〜60Vとし、溶解電流を10〜15KAとし、アーク安定電流を直流15〜20Aとし、溶解後の冷却時間を0.5〜2hとすることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
微粒子CuCrコンタクト材料を製造する装置であって、
洗浄乾燥用洗浄部品と、
定量洗浄倉(5)におけるCuCr屑を取り出し、取り出した後Cr含有量の異なる各CuCr屑を運送と混合する混合部品と、
電極棒を成型する成型部品と、を備え、
前記洗浄部品は、
炭化水素系洗浄剤を収容する洗浄溝(1)と、CuCr屑を輸送する回転輪(4)と、を含み
前記洗浄溝(1)内の片側に回転輪が取り付けられる斜め面(11)が設けられており、前記回転輪(4)が、斜め面(11)に回転して設けられ斜め面(11)の内部中心に嵌め込まれた回転モータ出力軸に接続されており、
前記回転輪(4)の円周に複数の凹溝(41)が等間隔で設けられており、前記凹溝(41)ごとに取り外し可能な定量洗浄倉(5)が配設されており、
前記斜め面(11)には、定量洗浄倉(5)における回転経路位置に対応する場所に、定量洗浄倉(5)を動かす環状溝(12)が設けられており、前記環状溝(12)の片側に対応する洗浄溝(1)の内壁に、CuCr屑を乾燥させるホットネット(13)が設けられ、
前記混合部品は、
部材を負荷する荷揚げ台(2)と、定量洗浄倉(5)に対接して荷揚げする案内レール(6)と、Cr含有量の異なるCuCr屑を混合する混合倉(7)と、を含み、
前記荷揚げ台(2)が、洗浄溝(1)の外後側面の上部に接続固定されており、複数層の前記案内レール(6)の両側がそれぞれ固定板(21)により荷揚げ台(2)に接続固定されており、
各案内レール(6)の後側に位置する秤量する秤量領域の前後に、それぞれ電気制御ゲート(61)が設けられており、2つの前記電気制御ゲート(61)間の案内レール(6)上に沈殿溝(62)が設けられており、前記沈殿溝(62)にCuCr屑を秤量する計量パッド(63)が設けられており、前記案内レール(6)の出口がいずれも導管(64)に連通しており、
前記混合倉(7)が導管(64)の下方に設けられ荷揚げ台(2)に固定接続されており、混合倉(7)の両側壁にモータで駆動された2つの撹拌翼(71)が対称的に設けられ、
前記成型部品は、
各部材を負荷する成型支持板(3)と、CuCr屑を対応するダイキャビティ(31)に分流する分配案内溝(8)と、電極棒を成型するモールドプレス部材(9)とを含み、
前記成型支持板(3)が、洗浄溝(1)の外後側面の下部に接続固定されており、成型支持板(3)の上面後部に、金型を収容する2つのダイキャビティ(31)が開設されており、
前記分配案内溝(8)が、基板(81)により2つのダイキャビティ(31)の前方にあり混合倉(7)の下方に位置する成型支持板(3)に接続されており、分配案内溝(8)が主案内溝(82)及び2つの副案内溝(83)からなる組合せ溝であり、前記主案内溝(82)と副案内溝(83)が交差する場所に、2つの副案内溝(83)のモータ駆動を切り替える案内板(84)が設けられており、
前記モールドプレス部材(9)が、スタンド(92)により成型支持板(3)の両側面に係合して固定されており、モールドプレス部材(9)が、液圧ポンプにより電極棒を成型する二重圧子(91)に接続されている、
ことを特徴とする微粒子CuCrコンタクト材料を製造する装置。
【請求項5】
前記定量洗浄倉(5)は、
部材を負荷する中心板(51)と、CuCr屑を収容する単一倉(52)とが、さらに設けられており、
前記中心板(51)には、
両側面に信号を伝送する第1のセンサー(54)と、前記環状溝(12)の下方の両側内壁にそれぞれ第1のセンサー(54)に信号対接する第2のセンサー(14)とが設けられており、前記第1のセンサー(54)、第2のセンサー(14)が定量洗浄倉(1)を伸縮する指示を発信し、
前記単一倉(52)は、
複数設けられており、中心板(51)の上下両側に対称的に設けられ、
前記単一倉(52)は、第1の半倉体(521)、第2の半倉体(522)からなり、
前記第2の半倉体(522)が、第1の半倉体(521)の底部円心に設けられたバネ式回転軸(523)に回転接続されており、第1の半倉体(521)の内底面に第2の半倉体(522)を回転させて外へ露出する弧状突起(524)が設けられており、第2の半倉体(522)外側面一端に、案内レール(6)の前端に架設されたレバー(65)に合わせて荷揚げするレバー塊(525)が設けられており、隣接する2つの単一倉(52)の間、単一倉(52)と中心板(51)との間が、いずれもリフトロッド(53)により接続されている、
ことを特徴とする請求項4に記載の装置。
【請求項6】
前記定量洗浄倉(5)と回転輪(4)の凹溝が、水平に安定化させる組合せ部材により取り外し可能に係合しており、
前記組合せ部材が回転シート(42)、弧状レール(43)からなり、
定量洗浄倉(5)が使用需要に応じて複数種の仕様の定量洗浄倉(5)が係合して設けられており、
2つの単一倉(52)と4つの単一倉(52)であり、複数層の前記案内レール(6)に、具体的に4層の案内レール(6)が設けられており、
前記洗浄部品、混合部品及び成型部品が、いずれもコントローラによりプログラム設定及び制御を行う、
ことを特徴とする請求項5に記載の装置。