[发明专利]电解槽阳极导杆与钢爪热熔焊接的方法

说明书

本发明公开一种电解槽阳极导杆与钢爪热熔焊接的方法，包括如下步骤：将加强结构模具焊接到钢爪上，再在加强模具外加焊钢板，使钢板与模具之间形成腔体，在腔体内塞入用水玻璃粘合的石棉绒；将钢爪待焊接面预热至700℃以上后迅速取下装到焊接架上；将阳极导杆放入加强结构模具内，然后将阳极导杆和钢爪固定；将加强结构模具与阳极导杆接触的外沿糊一层泥巴；然后加热钢爪焊接面至1100℃以上；将焊剂装入坩埚桶内，插入火柴，将坩埚固定在焊接架上，并位于浇口上方；点燃火柴，使焊剂反应，浇筑后，焊缝自然冷却后，清除熔渣。采用本发明方法，焊口处压降降到5‑10毫伏，阳极导杆‑钢爪焊接面焊面牢固不会开裂，避免了生产安全隐患。

技术领域

本发明涉及一种电解槽阳极导杆与钢爪热熔焊接的方法。

背景技术

随着电解铝生产规模的大型化和电解槽槽型大型化，电解槽阳极导杆和钢爪的需求量也随之增大，其两者的焊接结合是一个不容忽视的问题。

就国内目前采用预焙阳极的大多数电解铝厂家来说，阳极导杆中铸钢爪架和铝棒的连接多采用钢-铝复合片（爆炸块）连接过渡的方式。铸钢爪架和钢-铝复合片中的钢片通过焊缝连接，钢-钢焊缝的强度基本上接近母材强度；铝棒和钢-铝复合片中的铝片则通过铝-铝焊接连接，由于铝-铝焊缝在工作中不仅承担导电作用，还要承载1吨的重量（其中钢爪架210kg、D型碳块830kg），因此对其强度和导电能力要求较高。而铝-铝焊缝与母材或钢-铝复合片的接头相比，强度要低得多，加之有效连接面积较少，因此，阳极导杆与爆炸块之间的铝-铝焊缝无论强度还是导电能力都成为整个阳极导杆最薄弱的部分，导杆运输过程或在电解槽中受热、受外力作用造成铝焊缝脱落、开裂，由此带来的是阳极块报废、导杆返回修理、生产效率降低。此外，爆炸元件处温度高，运行中爆炸元件因过热铝质部分和钢质部分容易发生局部脱开，影响导电，同时给生产带来安全隐患，因此有很大一部分钢爪在寿命周期内需要更换爆炸元件，即重新进行焊接，这样即增加了电耗，又增加生产运行成本。

目前采用的另一种连接方式为在进行导杆钢爪焊接时，钢-钢焊缝采用二氧化碳气体保护焊接的方式，其焊缝强度高，焊缝成型较好，故此工艺能满足使用要求；铝-铝焊接采用的是熔化极氩气保护焊接的方式。该方法缺点在于：铝和氧的亲合力很强，在空气中容易与氧生成一层致密的氧化薄膜(熔点约2050℃)，焊接时如未能将其清除，氧化铝薄膜会阻碍金属之间的良好结合，易造成夹渣；氧化铝薄易吸附水份，焊接时会促使焊缝生成气孔。 其次，因为铝的热导率大、金属传热快，焊接中大量的热能被迅速传导到基体金属内部，焊接时若要达到与钢相同的焊速，则焊接热输入要比焊钢时大2～4倍。为获得高质量的焊接接头，必须采用能量集中、功率大的焊接热源；铝的线膨胀系数约为钢的2倍，凝固时体积收缩率达6.5％～6.6％，因此易产生变形；另外在焊缝金属形成晶间裂纹和热影响区形成液化裂纹的倾向较大；其次气孔的产生往往是由于环境中的水分产生的。因为铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及析出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。特别是阴雨天气空气湿度大、气候返潮时焊接材料和母材表面氧化膜（Al₂O₃）更容易聚集水分，这时焊接产生气孔的机率更大。因此，铝及铝合金的焊接对环境的湿度和空气、焊接材料中的水分较为敏感。以上这些缺陷都会降低焊缝强度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有电解槽阳极导杆与钢爪焊接的缺陷，提供了一种电解槽阳极导杆与钢爪热熔焊接的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

电解槽阳极导杆与钢爪热熔焊接的方法，包括如下步骤：

第一步，制作焊缝的加强结构模具；

第二步，将加强结构模具焊接到钢爪上，再在加强结构模具的周边加焊钢板，使钢板与模具之间形成腔体，在腔体内塞入用水玻璃粘合的石棉绒，夯实修平；