專利名稱：鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁電解槽的大修工藝，具體地說(shuō)是涉及一種鋁電解槽的大 修時(shí)陰極鋼棒的帶電焊接方法。
背景技術(shù)：
目前，鋁電解槽停槽后，需將廢舊陰極鋼棒從槽殼內(nèi)割斷、吊出，并將從 槽殼的鋼棒孔伸出槽殼外的鋼棒頭在與陰極軟帶的連接處割斷，再將鋼棒頭取 出。在電解槽大修時(shí)，新的陰極鋼棒安裝在陰極上，鋼棒的兩頭從槽殼伸出去。 因?yàn)閷㈥帢O鋼棒與陰極軟帶焊接在一起的方法是傳統(tǒng)的氬弧焊，由于通過(guò)電解 槽的大電流產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)，所以需要在焊接前進(jìn)行電解系列停電，以消除強(qiáng)磁 場(chǎng)下鐵液飛濺對(duì)焊接質(zhì)量的影響。
己有的停電焊接技術(shù)對(duì)電解系列的不利影響有焊接一臺(tái)槽的陰極鋼棒需 要40 50miri，此時(shí)電解系列幾百臺(tái)槽停電狀態(tài)下不能生產(chǎn)；再次送電后對(duì)電解 槽的沖擊大，影響電力供應(yīng)。焊接工藝存在的不安全因素有陰極鋼棒焊接采 用手工焊，焊接時(shí)焊工站在陰極匯流母線上，既存在高空墜落的安全隱患，又 有高溫烘烤及悍接煙氣的熏蒸，操作環(huán)境惡劣。割斷鋼棒頭與焊接操作存在的 難度有鋼棒頭不容易從陰極鋼棒孔取出，需要從槽外吊出，受電解槽的磁場(chǎng) 影響，吊出難度大；焊接時(shí)用鋼片將陰極鋼棒與陰極軟帶連接，需要兩個(gè)人操 作，由于空間狹小，極大地增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；立柱母線的溫度高達(dá)8(TC， 在焊接過(guò)程中，極易燙傷操作者，焊接質(zhì)量及焊口的對(duì)接以及焊接都受到一定 影響
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種可消除 已有的停電焊接技術(shù)對(duì)電解系列的不利影響、消除焊接工藝存在的不安全因素、 簡(jiǎn)化焊接操作的鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法。
本發(fā)明鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)本 發(fā)明一種鋁電解槽陰極鋼棒帶電焊接方法在于將要焊接的新舊陰極鋼棒之間的 間隙將需焊接的新舊鋼棒端頭采用本發(fā)明專用夾具上的帶螺紋U型卡具、U型 卡具連接板、正反螺紋連接螺桿對(duì)齊確定在12 — 14毫米之間；將模具安裝在陰 極鋼棒上，使模具上導(dǎo)流槽洞孔和陰極鋼棒之間的間隙對(duì)中；在模具的上面安 裝坩堝，在坩堝里放入銅片，向坩堝里倒入焊藥，向坩堝里倒入引燃藥；在坩 堝的上面安裝模具的部件分流器；在分流器的上面安裝模具蓋，在模具蓋上的 引燃洞孔倒入引燃藥；在模具蓋上的引燃洞孔中的引燃藥里放置導(dǎo)火索，用明 火點(diǎn)燃導(dǎo)火索啟動(dòng)燃燒，利用其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熔融金屬?gòu)哪＞呱蠈?dǎo)流槽 洞孔注入將新舊陰極鋼棒間隙與模具底盤形成的腔體中將兩段陰極鋼棒焊接在 一起；等待5分鐘后，拆卸模具，即完成本發(fā)明鋁電解槽陰極鋼棒的帶電悍接。
本發(fā)明鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有益效 果本發(fā)明鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法采用了美國(guó)艾力高公司提供的成 熟模具和煶藥，并在柑堝中放入鋼片和鋁粉，本焊接方法中由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的 熔融金屬是銅，銅的熔點(diǎn)是1083'C，鋼的熔點(diǎn)是1515'C，在化學(xué)反應(yīng)的瞬間， 產(chǎn)生的反應(yīng)溫度高達(dá)120(TC以上，此時(shí)液態(tài)的銅溫度高于其熔點(diǎn)IO(TC以上。 當(dāng)熔融的銅液與鋼棒接觸后，銅和鋼的表面層交錯(cuò)在一起，待冷卻后鋼棒間隙 即被銅充滿，由銅將鋼棒連接在了一起。本發(fā)明焊接的鋼棒經(jīng)焊接面的抗拉強(qiáng) 度和彎曲強(qiáng)度測(cè)試，增加拉力的過(guò)程中，焊接鋼棒接頭保持牢固地連接，其抗 拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通的電焊接。彎曲強(qiáng)度為809N/mm2，彎曲性能優(yōu)良。其導(dǎo)電性能為17.8" Q，焊接用的焊藥主要元素為銅，焊接部位的載流能力大于鋼棒 本身，電阻率小于等長(zhǎng)度等截面的鋼棒。采用本發(fā)明進(jìn)行鋁電解槽陰極鋼棒焊 接時(shí)，系列不停電，操作人員在槽內(nèi)操作，解決了安全問題；鋁電解槽啟動(dòng)運(yùn) 行后爐底壓降為299mV。本發(fā)明所采用的焊接方法不用外部電源，不受磁場(chǎng)影響， 反應(yīng)速度快，且焊接過(guò)程不受被焊金屬影響，焊接質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高。本發(fā) 明方法適用于鋁電解槽大修時(shí)陰極鋼棒的帶電焊接。


本發(fā)明鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法有如下附圖.-圖1為本發(fā)明鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法工藝流程示意圖； 圖2為本發(fā)明鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法帶電焊接方案結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法模具左視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法模具主視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法對(duì)位夾具主視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法剖視結(jié)構(gòu)示意圖。 其中1、軟母線；2、爆炸塊；3、連接焊片；4、槽沿；5、焊接部位；6、 陰極鋼棒；7、模具底盤；8、坩堝；9、分流器；10、模具蓋；11、引燃洞孔； 12、導(dǎo)流槽洞孔；13、對(duì)位夾具連接螺桿；14、對(duì)位夾具帶螺紋U型卡具；15、
對(duì)位夾具u型卡具連接板。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法技術(shù)方 案作進(jìn)一歩描述。
如圖i一圖6所示，本發(fā)明一種鋁電解槽陰極鋼棒帶電焊接方法在于將要焊接的新舊陰極鋼棒之間的間隙將需焊接的新舊鋼棒端頭采用本發(fā)明專用夾具
上的帶螺紋U型卡具、U型卡具連接板、正反螺紋連接螺桿對(duì)齊確定在12—14 毫米之間；將模具7安裝在陰極鋼棒上，使模具7上導(dǎo)流槽洞孔12和陰極鋼棒 6之間的間隙對(duì)中；采用本發(fā)明專用夾具帶螺紋U型卡具14、 U型卡具連接板 15、對(duì)位夾具連接螺桿13把模具7夾緊；在模具7的上面安裝坩堝8，在坩堝 8里放入銅片，向坩堝8里倒入焊藥，向坩堝8里倒入引燃藥；在坩堝8的上面 安裝模具7的部件分流器9;在分流器9的上面安裝模具蓋10，在模具蓋10上 的引燃洞孔11倒入引燃藥；在模具蓋IO上的引燃洞孔11中的引燃藥里放置導(dǎo)
火索，用明火點(diǎn)燃導(dǎo)火索啟動(dòng)燃燒，利用其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熔融金屬?gòu)哪?br> 具7上導(dǎo)流槽洞孔12注入將新舊陰極鋼棒間隙與模具底盤形成的腔體中將兩段 陰極鋼棒焊接在一起；等待5分鐘后，拆卸模具7，即完成本發(fā)明鋁電解槽陰極 鋼棒的帶電焊接。
所述的模具為美國(guó)艾力高公司提供的成熟模具，包括模具底盤7，安裝在模 具底盤7上面的坩堝8，安裝在坩堝8上面的分流器9，所述的模具底盤7與陰 極鋼棒接觸部位設(shè)置有導(dǎo)流槽洞孔12，所述的模具蓋IO頂部中心設(shè)置有引燃洞 孔11;所述的焊藥放置量為新舊陰極鋼棒之間焊縫每13毫米焊縫放置5公斤焊 藥；所述的焊藥放置焊縫每增加6毫米需增加1公斤焊藥。
所述的對(duì)位夾具包括兩個(gè)對(duì)位夾具帶螺紋U型卡具1、兩個(gè)對(duì)位夾具U型 卡具連接板15和對(duì)位夾具連接螺桿13。
整個(gè)焊接過(guò)程是在不停電及電解槽周圍的強(qiáng)磁場(chǎng)下進(jìn)行的。 實(shí)施例1 。
1)在電解槽停槽后，刨爐時(shí)將陰極鋼棒從槽殼內(nèi)割斷，廢舊陰極連同附帶 鋼棒吊出，鋼棒頭不切割，留用。在新的陰極上安裝鋼棒時(shí)，鋼棒的長(zhǎng)度比原設(shè)計(jì)縮短一部分；
2) 新陰極安裝好后，對(duì)舊陰極鋼棒頭的切割面進(jìn)行打磨，使之露出金屬本
色；
3) 先采用本發(fā)明兩個(gè)對(duì)位夾具帶螺紋U型卡具14分別將待焊接的兩端新 舊陰極鋼棒卡住，采用兩個(gè)對(duì)位夾具U型卡具連接板15底面上的孔套接在對(duì)位 夾具帶螺紋U型卡具14端部，用4) 16mm的對(duì)位夾具連接螺桿13穿接在兩個(gè)U 型卡具連接板15豎直面上的孔，擰緊連接螺桿13兩端的正反螺紋螺母，通過(guò) 調(diào)節(jié)螺母來(lái)拉動(dòng)被連接的兩個(gè)陰極鋼棒頭，使得在新陰極安裝到電解槽上后新 鋼棒頭與留用的舊鋼棒頭之間的空隙保持13毫米，并使兩端新舊陰極鋼棒平齊 并保持在同一平面上，對(duì)位精確度可以達(dá)到士lmm;對(duì)位完成后拆除對(duì)位夾具；
4) 烤干模具，坩堝和陰極鋼棒；
5) 用紙膠帶將高溫棉絮固定在模具7和其底盤上；
6) 新舊陰極鋼棒,的對(duì)位、固定，將特制的模具7安裝在陰極鋼棒上，使模 具7上導(dǎo)流槽洞孔12和陰極鋼棒之間的間隙對(duì)中；所述的模具為美國(guó)艾力高公 司提供的成熟模具，包括模具7底盤，安裝在模具底盤7上面的坩堝8，安裝在 坩堝8上面的分流器9，模具底盤7與陰極鋼棒接觸部位設(shè)置有導(dǎo)流槽洞孔12， 模具蓋10頂部中心設(shè)置有引燃洞孔11;
7)檢査高溫棉絮在模具和陰極鋼棒之間的位置是否有移位；確保擰緊的 程度平均，不可過(guò)度以免損壞模具；
檢查高溫棉絮在模具和陰極鋼棒之間是否正確的被壓緊，如有間隙可采用 堵漏泥T403;
8)在模具7的上面安裝坩堝8，在坩堝8底部放入長(zhǎng)60毫米、寬40毫米、 厚2毫米的銅片一片，向坩堝8里倒入特殊配方的焊接劑(主要成分為CuO和Al粉)，向坩堝8里倒入引燃藥；所述的焊藥放置量為新舊陰極鋼棒之間焊縫每 13毫米焊縫放置5公斤焊藥；焊縫間隙每增加6毫米需增加1公斤焊藥。所述 的焊接劑和引燃藥均為美國(guó)艾力高公司提供的成熟焊藥；
9) 在坩堝8的上面安裝模具7的部件分流器9;
10) 在分流器9的上面安裝模具蓋10，在模具蓋10上的引燃洞孔11中倒 入引燃藥；
11) 在模具蓋IO上的引燃洞孔11中的引燃藥里放置導(dǎo)火索，用明火點(diǎn)燃 導(dǎo)火索啟動(dòng)燃燒，利用其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熔融金屬?gòu)哪＞?上導(dǎo)流槽洞孔 注入將新舊陰極鋼棒間隙與模具底盤形成的腔體中將兩段陰極鋼棒焊接在一 起；
12)等待5分鐘后，拆卸模具7，即完成本發(fā)明鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接。
本發(fā)明整個(gè)焊接過(guò)程是在不停電及電解槽周圍的強(qiáng)磁場(chǎng)下進(jìn)行的。所采用 的焊接方法不用外部電源，不受磁場(chǎng)影響，反應(yīng)速度快，且焊接過(guò)程不受被焊 金屬影響，焊接質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高。
權(quán)利要求
1、一種鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法，其特征在于將要焊接的新舊陰極鋼棒(6)之間的間隙采用本發(fā)明專用夾具帶螺紋U型卡具(14)、U型卡具連接板(15)、對(duì)位夾具連接螺桿(13)將需焊接的新舊鋼棒端頭對(duì)齊確定在12-14毫米之間；將模具(7)安裝在陰極鋼棒上，使模具(7)上導(dǎo)流槽洞孔(12)和陰極鋼棒之間的間隙對(duì)中；在模具(7)的上面安裝坩堝(8)，在坩堝(8)里放入銅片，向坩堝(8)里倒入焊藥，向坩堝(8)里倒入引燃藥；在坩堝(8)的上面安裝模具(7)的部件分流器(9)；在分流器(9)的上面安裝模具蓋(10)，在模具蓋(10)上的引燃洞孔(11)倒入引燃藥；在模具蓋(10)上的引燃洞孔(11)中的引燃藥里放置導(dǎo)火索，用明火點(diǎn)燃導(dǎo)火索啟動(dòng)燃燒，利用其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熔融金屬?gòu)哪＞?7)上導(dǎo)流槽洞孔注入將新舊陰極鋼棒間隙與模具底盤形成的腔體中將兩段陰極鋼棒焊接在一起；等待5分鐘后，拆卸模具(7)，即完成本發(fā)明鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法，其特征在于 所述的模具包括模具底盤(7)，安裝在模具底盤(7)上面的坩堝(8)，安裝在 坩堝(8)上面的分流器(9)，所述的模具底盤(7)與陰極鋼棒接觸部位設(shè)置 有導(dǎo)流槽洞孔(12)，所述的模具蓋(10)頂部中心設(shè)置有引燃洞孔(11);所 述的焊藥放置量為新舊陰極鋼棒之間焊縫每13毫米焊縫放置5公斤焊藥；所述 的焊藥放置焊縫每增加6毫米需增加1公斤焊藥。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法，其特征在于所述的對(duì)位夾具包括兩個(gè)對(duì)位夾具帶螺紋U型卡具(14)、兩個(gè)對(duì)位夾具U型 卡具連接板(15)和對(duì)位夾具連接螺桿(13)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接方法，其特征在于 整個(gè)焊接過(guò)程是在不停電及電解槽周圍的強(qiáng)磁場(chǎng)下進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁電解槽的大修工藝，具體地說(shuō)是涉及一種鋁電解槽的大修時(shí)陰極鋼棒的帶電焊接方法。本發(fā)明陰極鋼棒帶電焊接方法是將模具安裝在陰極鋼棒上，在模具的上面安裝坩堝，向坩堝里倒入焊藥和引燃藥；在坩堝的上面安裝分流器；在分流器的上面安裝模具蓋，在模具蓋上的引燃洞孔倒入引燃藥和導(dǎo)火索，用明火點(diǎn)燃導(dǎo)火索啟動(dòng)燃燒，利用其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熔融金屬?gòu)哪＞呱蠈?dǎo)流槽洞孔注入將新舊陰極鋼棒間隙與模具底盤形成的腔體中將兩段陰極鋼棒焊接在一起；等待5分鐘后，拆卸模具，即完成本發(fā)明鋁電解槽陰極鋼棒的帶電焊接。采用本發(fā)明進(jìn)行鋁電解槽陰極鋼棒焊接時(shí)，系列不停電，操作人員在槽內(nèi)操作，解決了安全問題；鋁電解槽啟動(dòng)運(yùn)行后爐底壓降為299mV。
文檔編號(hào)B23K37/04GK101249585SQ200710179039
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日
發(fā)明者周新林, 張吉龍, 張機(jī)琴, 戴小平, 平 王, 雄 王, 王廣穩(wěn) 申請(qǐng)人:中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司