專利名稱：鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種鋁電解槽用鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁生產(chǎn)制造工藝技術(shù)方案。
背景技術(shù)：
鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁是鋁電解槽用陽(yáng)極導(dǎo)電裝置上的核心部件，主要起傳導(dǎo)電流，承載重量，和實(shí)現(xiàn)鋁鋼聯(lián)接過渡的作用。是現(xiàn)通用的鑄鋼陽(yáng)極鋼爪橫梁和鋁鋼爆炸焊片的更新替代產(chǎn)品。鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁的主要特點(diǎn)是電阻率低，應(yīng)用于電解鋁生產(chǎn)，電壓降可比鑄鋼式橫梁下降25mv左右，噸鋁可節(jié)電80度左右。
鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁，它的截面為矩形，采用鋼殼包復(fù)著鋁芯、鋁芯又包復(fù)著導(dǎo)電板(鋼板)，即鋼包鋁、鋁又包鋼的鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)形式，橫梁中部有和鋁導(dǎo)桿相連的鋁芯凸臺(tái)。
該產(chǎn)品它有單陽(yáng)極和雙陰極兩種結(jié)構(gòu)形式，鋁包鋼、鋼包鋁的這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，充分考慮到鋁鋼兩種材質(zhì)的理、化性能指標(biāo)，電解槽工況條件，發(fā)揮了鋁材的優(yōu)良的導(dǎo)電性能?，F(xiàn)有的工藝裝備水平能夠滿足制作要求。
鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁，為國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的新產(chǎn)品。該產(chǎn)品在研發(fā)階段、設(shè)計(jì)者高德金等人已就其結(jié)構(gòu)，申請(qǐng)了相關(guān)專利，實(shí)用新型專利(專利號(hào)為2003201267731)和發(fā)明專利(專利申請(qǐng)?zhí)?00310117269.X)。
但是，作為節(jié)能產(chǎn)品的鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁所具有導(dǎo)電、承重和聯(lián)接過渡功能，不僅要靠構(gòu)思設(shè)計(jì)出來(lái)，而且還要靠生產(chǎn)制造廠家，用較少的生產(chǎn)投入，按照科學(xué)合理的生產(chǎn)工藝、制造出來(lái)。用合格產(chǎn)品的形式、把產(chǎn)品的功能和質(zhì)量體現(xiàn)出來(lái)。
經(jīng)過幾年的研發(fā)實(shí)踐，在吸取舊式陰極鋼棒鋁鋼復(fù)合接頭滲鋁制造工藝的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁構(gòu)造，以及鋁鋼兩種材料的理化性能，依據(jù)批量生產(chǎn)加工的方式，利用現(xiàn)有工裝設(shè)備，及通用的加工工藝規(guī)則，經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐總結(jié)，我們制定了一套完整的鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁產(chǎn)品加工制作工藝，用以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和減少生了成本。
本發(fā)明的內(nèi)容鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)構(gòu)思，到生產(chǎn)加工工序；從工藝操作到質(zhì)量控制，是一個(gè)完整的技術(shù)保障體系。要生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，它的技術(shù)要點(diǎn)有三點(diǎn)一是橫梁鋼體結(jié)構(gòu)在電解工況條件下，保證有足夠強(qiáng)度和承載能力，不變形、不開裂；二是鋁芯和鋼殼、導(dǎo)電板之間的鋁鋼結(jié)合界面能夠互相滲透產(chǎn)生冶金晶相結(jié)合，使鋁鋼結(jié)合界面之間形成鋼中有鋁、鋁中有鋼的熔鑄晶相結(jié)合層；三是鋁芯和上部鋁芯凸臺(tái)之間為采用一次溶鋁澆鑄，杜絕避免了二次澆鑄鋁液，產(chǎn)生氧化鋁層，造成傳導(dǎo)電阻值升高、鋁芯脫落的現(xiàn)象。為此制定工藝方案如下工藝路線圖如下材料檢驗(yàn)——下料沖孔——拼裝組對(duì)——焊接成型——酸洗除銹——安裝溶鑄口——涂刷保護(hù)層——熔鑄滲鋁——切割清理——成品檢驗(yàn)熔鑄滲鋁工藝的關(guān)鍵是使鋁鋼結(jié)合界面在高溫熔溶狀態(tài)下，鋁鋼兩種金屬產(chǎn)生冶金晶相結(jié)合，其基本工藝方法有兩種一種是將熔化后的鋁水澆鑄到已酸洗除銹過的鋼橫梁型殼體和澆鑄?？趦?nèi)，趁熱快速放入到高溫保持爐內(nèi)加熱至820℃左右，保溫一段時(shí)間使鋁水和鋼殼、導(dǎo)電板結(jié)合界面在熔溶狀態(tài)下產(chǎn)生冶金晶相結(jié)合。另一種是將鋼梁殼和澆鑄?？?，直接放入到鋁加熱熔槽內(nèi)，使鋁水流入灌滿到鋼梁腔殼體內(nèi)，在鋁水內(nèi)保溫加熱至800℃左右，使鋁水和鋼梁殼、導(dǎo)電板結(jié)合界面在熔溶狀態(tài)下產(chǎn)生冶金晶相結(jié)合。
具體實(shí)施方案本實(shí)施方案是以單陽(yáng)極橫梁、批量生產(chǎn)為依據(jù)，制定的工藝方案和質(zhì)量控制要點(diǎn)1、材料檢驗(yàn)材質(zhì)鋁L2(A00)鋼Q215-Q235(A3)控制材料的化學(xué)成份，要求低碳、低合金。保證材料的導(dǎo)電性能和焊接性能。
2、下料沖孔按圖紙要求下料，控制板材的下料編差和沖孔的中心偏差，保證拼裝組對(duì)工藝材料零件的互換性。
3、拼裝組對(duì)按圖紙要求將下好的料點(diǎn)焊組裝成鋼殼箱形梁體(在側(cè)板組對(duì)拼裝前，要先將底板和導(dǎo)電板滿焊，以保證導(dǎo)電板的導(dǎo)電功能)。
4、焊接成型將組對(duì)拼裝好的箱形梁，兩個(gè)一組將底板與底板點(diǎn)焊在一起，形成對(duì)稱體，采用連續(xù)焊接。以防止焊接變形，焊接完畢后切開底板的點(diǎn)焊點(diǎn)，即完成鋼殼箱的制作。焊縫要求符合焊接規(guī)范要求，保證焊殼的導(dǎo)電性能。
5、酸洗除銹將鹽酸內(nèi)加入少量的鋅塊，以便酸洗后鋼的表面含有氯化鋅。將焊好的箱形梁鋼殼體放到酸洗槽上，將鹽酸倒入箱型梁腔殼內(nèi)，浸蝕一段時(shí)間，除去橫梁腔體內(nèi)鋼與鋁內(nèi)接觸結(jié)合界面上的氧化鐵，完全露出金屬銀光色后將酸液倒出，快速風(fēng)干或烘干。
6、安裝熔鑄口熔鑄澆?？谟描T鋼或厚鋼板制成(澆鑄?？诘南掳氩繛殇X芯凸臺(tái)鑄造模具)，安裝熔鑄模口時(shí)，熔鑄?？谂c鋼梁的接觸縫隙要用耐火泥和石棉繩填滿。防止腔體內(nèi)鋁水在滲鋁熔鑄出爐后，高溫鋁后水從縫隙中溢出。在安裝熔鑄?？跁r(shí)，用電焊點(diǎn)焊在酸洗完畢后的鋼殼箱梁上方中心位置，安裝上鋁芯澆鑄?？诘母叨纫哂谕古_(tái)設(shè)計(jì)尺寸200mm以上，以保證鋁水冷卻后的收縮量。
7、涂刷保護(hù)層在安裝完熔鑄口的橫梁箱體外表面和熔鑄口的內(nèi)表面涂刷上一層脫模劑作為防護(hù)層，防止外表面鋁鋼結(jié)合，以便于熔鑄口脫模和鋼殼外表面粘鋁的清理。
8、熔鑄滲鋁方法一將鋁水加熱到700℃以上時(shí)，把鋁水同時(shí)澆鑄到已安裝好澆鑄口的鋼殼箱梁腔內(nèi)和澆鑄口內(nèi)(澆鑄口即為縮口)，用機(jī)具快速同時(shí)將幾個(gè)澆鑄好鋁液的鋼橫梁，迅速放入到高溫保持爐內(nèi)加熱保溫，使鋁液在鋼殼橫梁腔體內(nèi)溫度保持820℃左右，保溫一段時(shí)間，使鋁水和鋼殼、導(dǎo)電板結(jié)合界面在熔溶狀態(tài)下相互浸滲，產(chǎn)生冶金晶相結(jié)合，然后再?gòu)谋３譅t依次取出。
方法二將鋁水在滲鋁熔鑄鍋內(nèi)加熱溶化到700℃以上，把已完成上述工序的鋼殼箱梁和熔鑄口，用吊具放滲鋁熔鑄鍋槽內(nèi)，并深入鍋槽內(nèi)鋁水之中，鋁水從上部熔鑄口內(nèi)流入并灌滿整個(gè)腔體內(nèi)部。在高溫(820℃左右)鋁水中，保持一段時(shí)間后，使鋁鋼界面互相滲透再熔溶狀態(tài)下相互浸滲，然后再將灌滿鋁水的鋼殼鋁芯橫梁從鍋內(nèi)取出，緩慢冷卻，即完成滲鋁熔鑄工序。
9、切割清理待鋼殼鋁芯橫梁完全冷卻后，去掉熔鑄口，清理掉鋼梁表面和鋁芯表面脫模劑和粘鋁等雜質(zhì)，按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的要求高度，用鋸割方式切掉鋁芯凸臺(tái)上部熔鑄余量，即完成鋼殼鋁芯復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁的制作。
10、成品檢驗(yàn)鋼殼鋁芯結(jié)構(gòu)橫梁制作完畢后，要進(jìn)行冷電阻值測(cè)試，測(cè)試合格后，編號(hào)入庫(kù)或與鋼爪頭組合焊接制作成鋼爪組。
鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁設(shè)計(jì)電阻值為1.6～2.02μΩ鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁產(chǎn)品合格電阻值2.2μΩ測(cè)試區(qū)域橫梁凸臺(tái)上部-橫汾底端部(4點(diǎn)平均)測(cè)試工具雙臂電橋鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼橫梁鋼殼焊接制造工藝，是不同于其它金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的，它的焊縫設(shè)計(jì)是以導(dǎo)電為主，采用加大焊肉設(shè)計(jì)、低碳鋼焊條焊接，是保證鋼梁殼體和導(dǎo)電板，導(dǎo)電性能優(yōu)良的前提條件；鋁鋼界面的冶金晶相結(jié)合，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。采用本工藝方案和按質(zhì)量控制要點(diǎn)，加工制造出的，鋁鋼復(fù)合陽(yáng)極鋼爪橫梁。具有導(dǎo)電性能良好、強(qiáng)度高、變形小等特點(diǎn)。應(yīng)用電解鋁生產(chǎn)可使電解槽陽(yáng)極導(dǎo)電裝置電壓降下降25mv左右，噸鋁可節(jié)電80Kwh左右。節(jié)能型鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁制作工藝是實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品節(jié)能效果的必要保證和技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁制作工藝方案，其技術(shù)特征是把澆鑄冒口(凸臺(tái)鋁芯模)，用電焊直接固定在酸洗除銹后的鋼殼橫梁中部連接口上，將熔化后的鋁液澆入到鋼橫梁箱腔殼體和澆鑄?？趦?nèi)，然后趁熱快速放入到高溫保持爐或高溫溶鋁槽內(nèi)，加熱至820℃左右，保溫一段時(shí)間后，使鋁水和鋼殼、導(dǎo)電板結(jié)合界面在熔溶狀態(tài)下，鋁鋼相互滲透，產(chǎn)生冶金晶相結(jié)合，一次性完成鋁芯、鋁芯凸臺(tái)與鋼制橫梁內(nèi)殼體、及導(dǎo)電板的熔鑄滲鋁工藝。使橫梁形成一種鋼包鋁、鋁又包鋼的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利1所述鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪制作工藝工序，其特征是鋼橫梁箱體制造——橫梁內(nèi)箱腔酸洗除銹——安裝澆鑄?？?冒口)——澆鑄鋁液、鋁鋼保溫共滲——冷卻清理加工等幾個(gè)工序。
全文摘要
本發(fā)明是一種鋁電解槽用鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁產(chǎn)品的制造工藝方案。該方案是一個(gè)完整的技術(shù)保障體系，它的生產(chǎn)工藝包括材料檢驗(yàn)、下料沖孔、拼裝組對(duì)、焊接成型、酸洗除銹、安裝溶鑄口、涂刷保護(hù)層、熔鑄滲鋁、切割清理、成品檢驗(yàn)等工序。該工藝核心技術(shù)是把澆鑄冒口直接點(diǎn)焊在鋼橫梁殼底中上部，用高溫鋁液澆鑄到鋼殼腔內(nèi)，再在高溫保持爐內(nèi)、或熔鋁鍋內(nèi)對(duì)鋼梁殼和鋁液同時(shí)進(jìn)行高溫處理，使鋁芯和鋼殼、導(dǎo)電板的結(jié)合界面在高溫狀態(tài)下產(chǎn)生相互浸滲，形成鋁鋼兩種結(jié)合界面之間冶金晶相結(jié)合。采用這種一次性熔鑄滲鋁工藝，制作的鋁鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陽(yáng)極鋼爪橫梁具有強(qiáng)度高、節(jié)能效果好等特點(diǎn)，用于電解鋁生產(chǎn)可使電壓降下降25mV左右。
文檔編號(hào)C25C3/12GK101024885SQ200610008249
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2006年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月20日
發(fā)明者高德金 申請(qǐng)人:高德金