專利名稱：全截面熔焊修復(fù)電解鋁陽極鋼爪設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解鋁領(lǐng)域消耗件陽極鋼爪的修復(fù)設(shè)備，屬于電解鋁行業(yè)。
背景技術(shù)：
電解鋁陽極鋼爪是鋁電解設(shè)備上陽極炭塊與鋁電解電路陽極之間的連接件，在鋁電解過程中承載著大功率的電流，又經(jīng)常受到高溫電解液的侵蝕，導(dǎo)致鋼爪腿部位腐蝕嚴(yán)重，所以工作一段時間之后，與陽極炭塊連接的鋼爪腿部就會逐步變細(xì)，導(dǎo)致鋼爪腿變細(xì)的部位電阻增大，發(fā)熱嚴(yán)重，能耗增加，這反過來又進(jìn)一步加快了逐步變細(xì)的鋼爪腿部位的腐蝕，影響電解鋁的效率，由于電解鋁陽極鋼爪的失效主要是鋼爪腿部位逐步腐蝕變細(xì)，陽極鋼爪的主題部分仍然完好，所以長期以來電解鋁企業(yè)一直采用人工電焊的修復(fù)方式修復(fù)電解鋁陽極鋼爪，即先從鋼爪上將鋼爪腿腐蝕變細(xì)的部位去除，然后用一段材質(zhì)和直徑均與鋼爪腿相同的新鋼棒通過人工電焊的方法焊接到已將腐蝕變細(xì)的鋼爪腿部分切除之后的鋼爪腿殘存部分上，使人工電焊修復(fù)之后的鋼爪腿長度恢復(fù)到新鋼爪的鋼爪腿的長度，使之可以再度用于電解鋁的生產(chǎn)。然而，用人工電焊方法修復(fù)電解鋁陽極鋼爪存在如下問題
1、 焊縫處無法實(shí)現(xiàn)與鋼爪腿和被焊接鋼棒之間的冶金結(jié)合，且存在殘余應(yīng)力，導(dǎo)致焊縫處于鋼爪腿和被焊接鋼棒之間的結(jié)合力差；鋼爪腿與鋼棒之間在焊接處實(shí)際接觸面積小，導(dǎo)致修復(fù)的鋼爪腿整體抗拉能力大幅度降低；在鋼爪腿與鋼棒之間的中心部位存在沒有焊接而被焊縫包圍密封的空腔，空腔中的空氣在發(fā)熱時會急劇膨脹，產(chǎn)生具有使鋼爪腿與鋼棒脫開趨勢的巨大張力，可能導(dǎo)致人工修復(fù)的鋼爪腿在焊縫處“斷腿”。2、在電解鋁過程中人工修復(fù)的鋼爪腿焊縫處局部發(fā)熱情況嚴(yán)重，能耗增加，降低了電解鋁的能源利用率。3、使用壽命短。通常鋼爪的使用周期為18個周期，人工電焊修復(fù)的鋼爪的使用周期僅為3個周期左右。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述存在的問題，本發(fā)明提供了一種全截面熔焊修復(fù)電解鋁陽極鋼爪設(shè)備，能夠從根本上解決人工電焊方法修復(fù)電解鋁陽極鋼爪存在的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案全截面熔焊修復(fù)電解鋁陽極鋼爪設(shè)備，金屬托盤與模具及殘余鋼爪腿組成的空腔形成熔渣池，所述金屬托盤置于殘余鋼爪腿的兩個相對側(cè)面，模具置于金屬托盤上且與殘余鋼爪腿緊密貼合；所述模具上下分別連接出水管和進(jìn)水管且模具內(nèi)為空腔；助熔劑置于熔渣池內(nèi)；電極插入熔渣池內(nèi)且與殘余鋼爪腿保持一定距離；所述電極與殘余鋼爪腿通過導(dǎo)線與變壓器相連接。全截面熔焊修復(fù)電解鋁陽極鋼爪的工藝過程為
金屬托盤與模具及殘余鋼爪腿組成的空腔形成熔渣池，助熔劑置于熔渣池內(nèi)，當(dāng)電極的一端插入熔渣池后，電極、助熔劑熔渣池、殘余鋼爪腿和金屬底盤通過導(dǎo)線和變壓器就形成了助熔劑渣層保護(hù)全截面熔焊的導(dǎo)電回路，當(dāng)回路閉合時在整個回路中具有高電阻率的助熔劑熔渣池電阻最大，變壓器輸出電壓主要分配在渣池上，渣池相當(dāng)于一個“電阻元件”，電流通過助熔劑熔渣池析出電阻熱，變電能為熱能，將助熔劑熔渣池溫度升高到 1600-1900°C的溫度，導(dǎo)致與鋼爪化學(xué)成分相同的電極在高溫助熔劑渣層中不斷熔化形成液滴，通過助熔劑渣層凈化后滴到與助熔劑熔渣池接觸的待修復(fù)殘余鋼爪腿表面，在殘余鋼爪腿和起保護(hù)作用的助熔劑熔渣池之間形成了一個金屬熔池。一方面，電極下端在高溫助熔劑熔渣池中繼續(xù)不斷熔化形成液滴滴入熔池，另一方面，殘余鋼爪腿通過與其緊密接觸的連接有進(jìn)水管和出水管的模具在冷卻水的循環(huán)過程中將金屬熔池中的熱量不斷傳走，使金屬熔池底部的液態(tài)金屬不斷在殘余鋼爪腿上表面凝固結(jié)晶，使殘余鋼爪腿不斷“生長”。隨著金屬熔池底部的不斷上升，浮于其上的助熔劑熔渣池也隨之上升，使金屬熔池始終與外界空氣隔絕，一方面起到了防止金屬氧化和向大氣散熱的作用，另一方面浮在金屬熔池上的助熔劑熔渣池也起到了高溫冒口的作用，使在殘余鋼爪腿上部由液態(tài)金屬不斷凝固結(jié)晶而“生長”出來的修復(fù)部分避免了縮孔、氣孔等缺陷的產(chǎn)生，這就使因熔焊而“生長” 出來的修復(fù)部分強(qiáng)度至少與鋼爪基體部分相同，甚至略高于鑄鋼鋼爪基體強(qiáng)度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、修復(fù)結(jié)合面實(shí)現(xiàn)了全面積的冶金結(jié)合，焊接部分強(qiáng)度與鋼爪基體部分前度相同甚至更高，修復(fù)的鋼爪腿焊接強(qiáng)度高。2、采用此設(shè)備，在整條鋼爪腿上沒有截面的明顯變化，在整條鋼爪腿的長度方向上不存在因?qū)щ娒娣e急劇變化而產(chǎn)生的電阻變化，電流密度也基本一致，從而有效的消除了傳統(tǒng)的人工焊接修復(fù)時局部受熱嚴(yán)重的現(xiàn)象，電耗與用新鋼爪時的電耗相同，節(jié)能效果好。3、由于進(jìn)行修復(fù)時“生長”的新腿外圓柱面靠模具限制成型，因此鋼爪腿修復(fù)精度高，外觀尺寸控制準(zhǔn)確。4、由于此設(shè)備的特殊結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)鋼爪帶鋁導(dǎo)桿修復(fù)，由于無需去掉前次的焊縫，所以可反復(fù)修復(fù)、循環(huán)利用，基本無鋼爪報(bào)廢，從而大大節(jié)約陽極鋼爪的消耗。


圖1是本明的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳述全截面熔焊修復(fù)電解鋁陽極鋼爪設(shè)備， 其特征在于金屬托盤1與模具3及殘余鋼爪腿7組成的空腔形成熔渣池，所述金屬托盤1 置于殘余鋼爪腿7的兩個相對側(cè)面，模具3置于金屬托盤1上且與殘余鋼爪腿7緊密貼合； 所述模具3上下分別連接出水管4和進(jìn)水管2且模具3內(nèi)為空腔；助熔劑5置于熔渣池內(nèi)； 電極6插入熔渣池內(nèi)且與殘余鋼爪腿7保持一定距離；所述電極6與殘余鋼爪腿7通過導(dǎo)線與變壓器相連接。全截面熔焊修復(fù)電解鋁陽極鋼爪的工藝過程為
金屬托盤1與模具3及殘余鋼爪腿7組成的空腔形成熔渣池，助熔劑5置于熔渣池內(nèi)， 當(dāng)電極6的一端插入熔渣池后，電極6、助熔劑熔渣池、殘余鋼爪腿7和金屬底盤1通過導(dǎo)線和變壓器就形成了助熔劑渣層保護(hù)全截面熔焊的導(dǎo)電回路，當(dāng)回路閉合時在整個回路中具有高電阻率的助熔劑熔渣池電阻最大，變壓器輸出電壓主要分配在渣池上，渣池相當(dāng)于一個“電阻元件”，電流通過助熔劑熔渣池析出電阻熱，變電能為熱能，將助熔劑熔渣池溫度升高到1600-1900°C的溫度，導(dǎo)致與鋼爪化學(xué)成分相同的電極6在高溫助熔劑渣層中不斷熔化形成液滴，通過助熔劑5渣層凈化后滴到與助熔劑熔渣池接觸的待修復(fù)殘余鋼爪腿7表面，在殘余鋼爪腿7和起保護(hù)作用的助熔劑熔渣池之間形成了一個金屬熔池。一方面，電極 6下端在高溫助熔劑熔渣池中繼續(xù)不斷熔化形成液滴滴入熔池，另一方面，殘余鋼爪腿7通過與其緊密接觸的連接有進(jìn)水管2和出水管4的模具3在冷卻水的循環(huán)過程中將金屬熔池中的熱量不斷傳走，使金屬熔池底部的液態(tài)金屬不斷在殘余鋼爪腿7上表面凝固結(jié)晶，使殘余鋼爪腿7不斷“生長”。隨著金屬熔池底部的不斷上升，浮于其上的助熔劑熔渣池也隨之上升，使金屬熔池始終與外界空氣隔絕，一方面起到了防止金屬氧化和向大氣散熱的作用，另一方面浮在金屬熔池上的助熔劑熔渣池也起到了高溫冒口的作用，使在殘余鋼爪腿7 上部由液態(tài)金屬不斷凝固結(jié)晶而“生長”出來的修復(fù)部分避免了縮孔、氣孔等缺陷的產(chǎn)生， 這就使因熔焊而“生長”出來的修復(fù)部分強(qiáng)度至少與鋼爪基體部分相同，甚至略高于鑄鋼鋼爪基體強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.全截面熔焊修復(fù)電解鋁陽極鋼爪設(shè)備，其特征在于金屬托盤(1)與模具(3)及殘余鋼爪腿(7)組成的空腔形成熔渣池，所述金屬托盤(1)置于殘余鋼爪腿(7)的兩個相對側(cè)面，模具(3)置于金屬托盤(1)上且與殘余鋼爪腿(7)緊密貼合；所述模具(3)上下分別連接出水管(4)和進(jìn)水管(2)且模具(3)內(nèi)為空腔；助熔劑(5)置于熔渣池內(nèi)；電極(6)插入熔渣池內(nèi)且與殘余鋼爪腿(7)保持一定距離；所述電極(6)與殘余鋼爪腿(7)通過導(dǎo)線與變壓器相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電解鋁領(lǐng)域消耗件陽極鋼爪的修復(fù)設(shè)備，屬于電解鋁行業(yè)。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案全截面熔焊修復(fù)電解鋁陽極鋼爪設(shè)備，金屬托盤與模具及殘余鋼爪腿組成的空腔形成熔渣池，所述金屬托盤置于殘余鋼爪腿的兩個相對側(cè)面，模具置于金屬托盤上且與殘余鋼爪腿緊密貼合；所述模具上下分別連接出水管和進(jìn)水管且模具內(nèi)為空腔；助熔劑置于熔渣池內(nèi)；電極插入熔渣池內(nèi)且與殘余鋼爪腿保持一定距離；所述電極與殘余鋼爪腿通過導(dǎo)線與變壓器相連接。本發(fā)明修復(fù)的鋼爪腿強(qiáng)度高、利用率高，同時節(jié)能降耗，解決了人工修復(fù)存在的問題。
文檔編號B22D23/10GK102534677SQ20121000028
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者饒?jiān)聘?申請人:饒?jiān)聘?br>