[發明專利]電解槽陽極導桿與鋼爪熱熔焊接的方法

有效

• 申請號: 201611191388.3
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106735661B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 龔澤來;昌振利;關鵬程;陳潤冬;陳廣祿
• 申請（專利權）人: 新疆眾和股份有限公司
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K1/20;C25C3/12
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 鐘國

本發明公開一種電解槽陽極導桿與鋼爪熱熔焊接的方法，包括如下步驟：將加強結構模具焊接到鋼爪上，再在加強模具外加焊鋼板，使鋼板與模具之間形成腔體，在腔體內塞入用水玻璃粘合的石棉絨；將鋼爪待焊接面預熱至700℃以上后迅速取下裝到焊接架上；將陽極導桿放入加強結構模具內，然后將陽極導桿和鋼爪固定；將加強結構模具與陽極導桿接觸的外沿糊一層泥巴；然后加熱鋼爪焊接面至1100℃以上；將焊劑裝入坩堝桶內，插入火柴，將坩堝固定在焊接架上，并位于澆口上方；點燃火柴，使焊劑反應，澆筑后，焊縫自然冷卻后，清除熔渣。采用本發明方法，焊口處壓降降到5?10毫伏，陽極導桿?鋼爪焊接面焊面牢固不會開裂，避免了生產安全隱患。

技術領域

本發明涉及一種電解槽陽極導桿與鋼爪熱熔焊接的方法。

背景技術

隨著電解鋁生產規模的大型化和電解槽槽型大型化，電解槽陽極導桿和鋼爪的需求量也隨之增大，其兩者的焊接結合是一個不容忽視的問題。

就國內目前采用預焙陽極的大多數電解鋁廠家來說，陽極導桿中鑄鋼爪架和鋁棒的連接多采用鋼-鋁復合片（爆炸塊）連接過渡的方式。鑄鋼爪架和鋼-鋁復合片中的鋼片通過焊縫連接，鋼-鋼焊縫的強度基本上接近母材強度；鋁棒和鋼-鋁復合片中的鋁片則通過鋁-鋁焊接連接，由于鋁-鋁焊縫在工作中不僅承擔導電作用，還要承載1噸的重量（其中鋼爪架210kg、D型碳塊830kg），因此對其強度和導電能力要求較高。而鋁-鋁焊縫與母材或鋼-鋁復合片的接頭相比，強度要低得多，加之有效連接面積較少，因此，陽極導桿與爆炸塊之間的鋁-鋁焊縫無論強度還是導電能力都成為整個陽極導桿最薄弱的部分，導桿運輸過程或在電解槽中受熱、受外力作用造成鋁焊縫脫落、開裂，由此帶來的是陽極塊報廢、導桿返回修理、生產效率降低。此外，爆炸元件處溫度高，運行中爆炸元件因過熱鋁質部分和鋼質部分容易發生局部脫開，影響導電，同時給生產帶來安全隱患，因此有很大一部分鋼爪在壽命周期內需要更換爆炸元件，即重新進行焊接，這樣即增加了電耗，又增加生產運行成本。

目前采用的另一種連接方式為在進行導桿鋼爪焊接時，鋼-鋼焊縫采用二氧化碳氣體保護焊接的方式，其焊縫強度高，焊縫成型較好，故此工藝能滿足使用要求；鋁-鋁焊接采用的是熔化極氬氣保護焊接的方式。該方法缺點在于：鋁和氧的親合力很強，在空氣中容易與氧生成一層致密的氧化薄膜(熔點約2050℃)，焊接時如未能將其清除，氧化鋁薄膜會阻礙金屬之間的良好結合，易造成夾渣；氧化鋁薄易吸附水份，焊接時會促使焊縫生成氣孔。 其次，因為鋁的熱導率大、金屬傳熱快，焊接中大量的熱能被迅速傳導到基體金屬內部，焊接時若要達到與鋼相同的焊速，則焊接熱輸入要比焊鋼時大2～4倍。為獲得高質量的焊接接頭，必須采用能量集中、功率大的焊接熱源；鋁的線膨脹系數約為鋼的2倍，凝固時體積收縮率達6.5％～6.6％，因此易產生變形；另外在焊縫金屬形成晶間裂紋和熱影響區形成液化裂紋的傾向較大；其次氣孔的產生往往是由于環境中的水分產生的。因為鋁及鋁合金在液態能溶解大量的氫，固態幾乎不溶解氫。在焊接熔池凝固和快速冷卻的過程中，氫來不及析出，極易形成氫氣孔。弧柱氣氛中的水分、及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊縫中氫氣的重要來源。特別是陰雨天氣空氣濕度大、氣候返潮時焊接材料和母材表面氧化膜（Al₂O₃）更容易聚集水分，這時焊接產生氣孔的機率更大。因此，鋁及鋁合金的焊接對環境的濕度和空氣、焊接材料中的水分較為敏感。以上這些缺陷都會降低焊縫強度。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有電解槽陽極導桿與鋼爪焊接的缺陷，提供了一種電解槽陽極導桿與鋼爪熱熔焊接的方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

電解槽陽極導桿與鋼爪熱熔焊接的方法，包括如下步驟：

第一步，制作焊縫的加強結構模具；

第二步，將加強結構模具焊接到鋼爪上，再在加強結構模具的周邊加焊鋼板，使鋼板與模具之間形成腔體，在腔體內塞入用水玻璃粘合的石棉絨，夯實修平；