【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋁電解槽陽極鋼爪的修復，具體地說是一種陽極鋼爪的焊接修復方法。
技術介紹
1、電解鋁是傳統高耗能企業，目前我國電解鋁企業電耗普遍達到13600千瓦時以上，電解鋁行業目前按照3800萬噸運行產能計算，噸鋁電耗按照13600kw.h/噸鋁計算，每年電力消耗5168億千瓦時，占比全國社會總消耗約6.5％。電解鋁行業節能減排刻不容緩。
2、電解鋁行業的陽極鋼爪屬于消耗品，隨著使用時間的增加，其爪腿會逐漸變細，尤其是兩邊的爪腿，變細到一定程度，導電率差，就需要將變細的爪腿修復后再投入使用。目前通用的鋁電解槽陽極鋼爪修復方法有三種：一是二保焊堆焊，即將變細的爪腿補焊變粗或者將變細的爪腿鋸切、開破口，將新爪腿用二保焊全截面堆焊修復。二是絲極電渣焊技術，將舊爪腿切割后，再使用新爪腿在橫梁處支模后進行電渣堆焊，三是板極電渣焊技術，將舊爪腿切割后，再使用新爪腿在橫梁處支模后進行板極電渣堆焊。在實際運用中，待修復的陽極鋼爪有兩種：一種是含有陽極導桿的鋼爪，另一種是不含陽極導桿的鋼爪，在使用以上兩種方法修復鋼爪均存在一定的問題，主要不足之處如下：
3、1.焊接效率低：二保焊是使用的鋼焊絲填滿橫梁與新爪腿的坡口進行修復，焊接一個爪腿需要30分鐘。電渣焊是使用的鋼焊絲將橫梁和爪腿的模具填滿實現修復，焊接一個爪腿需要20分鐘，板極電渣焊使用鋼板作為填充金屬，焊接一個爪腿需要15分鐘。
4、2.焊接質量差：二保焊堆焊修復往往是人工焊接，其質量受工人技術水平影響較大，不穩定。而電渣堆焊由于是大電流，長時間的焊接，
5、3.不易實現自動化：由于鋼爪在使用過程中受到鋁水和電解質的沖刷，變形和表面腐蝕嚴重，鋼爪的一致性很差，使用以上兩種方法不易實現自動化修復。
6、中國專利cn202010917100.6提出了一種電解鋁陽極鋼爪的堆焊方法，涉及電解鋁陽極鋼爪制備和修復
該堆焊方法包括如下步驟：在鋼爪橫梁的底部兩側加工梯形槽，其與鋼爪腿組合形成兩個v型坡口，在兩個坡口位置同時進行堆焊，兩側的堆焊速度、載氣量和送絲速度保持一致，焊接起點與焊接終點始終保持對稱。該專利技術的實施過程極為復雜，在兩坡口兩側同時進行堆焊人工焊接本就無法確保焊接質量相同，影響因素過多，工裝制作上也很難實現。若實現機械手焊接以及工裝的制作，其成本也很高。
7、中國專利cn201920290223.4設計了一種電解鋁全自動陽極鋼爪焊接修復兩用機屬于電解鋁
操作步驟為：將鋼爪橫梁通過卡爪固定在轉盤上，然后轉動部驅動傾斜模塊轉動90°，在定位桿前端的卡接爪上卡接固定鋼爪爪頭，通過調整橫向滑板和豎向滑板的位置，使得鋼爪爪頭與鋼爪橫梁的位置對準，此時鋼爪爪頭與鋼爪橫梁緊貼在一起，調整焊接座的位置，使得焊槍對準鋼爪爪頭與鋼爪橫梁的接觸位置，啟動轉盤的驅動部，同時啟動焊槍開始焊接。該專利技術在焊接面上僅實現了爪腿與橫梁的外圍區域焊接，并沒有實現爪腿與橫梁的全界面焊接，在導電率上還有待提升。
8、中國專利cn201310295520.5提出了一種陽極鋼爪修復方法，操作步驟為：將燒損的鋼爪頭用氣焊割掉一段，從鋼爪頭的設計長度計，割掉段的長度大于燒損段的長度；準備一段與鋼爪頭等直徑的圓柱形鋼棒，將一片輔助連接片立焊在鋼爪頭切割面和圓柱形鋼棒之間，將二者連接起來，并在圓柱形鋼棒和鋼爪頭斷面間形成兩個對等的半圓體堆焊補充空間；用堆焊法將堆焊補充空間用焊肉堆滿，一邊的堆焊補充空間焊完后，將鋼爪翻面，采用同樣焊法將另一個堆焊補充空間焊接完畢。該種方法焊接效率低，且很難實現自動化生產提高焊接效率，焊材消耗以及人工成本高。
技術實現思路
1、本專利技術主要目的是為了解決鋼爪修復過程效率低、焊接質量不穩定、不易實現自動化等問題。通過電阻焊技術實現鋼爪爪腿的焊接修復，爪腿不需要開坡口，不需要焊絲，通過電加熱和電阻熱的加熱方式，使鋼表面處于微熔狀態，再施加一定的壓力使鋼爪爪腿與橫梁焊合在一起。此方法焊接效率高，成本低，不需要專業焊工。
2、為實現上述目的，本專利技術所采用的技術方案如下。
3、(1)對鋼爪報廢爪腿進行鋸切，準備新鋼爪爪腿。
4、(2)在新鋼爪爪腿上套上石墨護套，石墨護套內側高于新鋼爪爪腿30mm。
5、(3)在石墨護套內放置引弧塊并添加電渣，添加完畢確認無后通電(通電電流2800-3100a，電壓23-28v)。
6、電渣的作用主要是發熱提供熱量以及精煉金屬，按質量計,其主要組成成分為：caf230％-42％、cao26％-30％、al2o328-36％，其余為sio2。氟化物能降低渣的熔點、黏度和表面張力，促進爐渣流動，使渣和金屬很好分離，促進冶煉過程脫硫、脫磷；cao是鋼鐵冶金中最常用的堿性氧化物；al2o3能明顯降低渣的電導率，減少電耗，提高生產率。通過調節熔渣的組份比例，適當增加一些降低密度的物質，調配出一種易引燃，密度小的專用熔渣。
7、在通電過程中電渣會逐漸熔化，同時快速加熱(5min以內)新爪腿與鋸切部位的待焊表面，在兩方熔化達到微熔狀態(電流穩定在2000a以上且相對穩定，溫度1200℃-1300℃)時斷電并將兩者施加外力擠壓(30-50噸)結合，完成焊接。
8、通過電渣冶金原理使待焊部分在通電熔渣的熱作用下迅速熔化達到塑性狀態，同時精煉熔融狀態下的金屬液體，圓鋼上部在熔渣熱和金屬熔滴的作用下熔化(熔化的量由通電時間控制)，待鋼梁、圓鋼都熔化后迅速從底部施加外力，使得鋼梁與圓鋼焊接在一起緊密結合，使得金屬原子相互作用而形成可靠的焊接接頭。外力的作用一是將鋼梁和圓鋼壓接在一起，二是將液態熔渣擠出鋼梁和圓鋼的結合面。
9、本專利技術技術帶來的有益效果
10、1.焊接強度提高：研究現狀表明現焊接修復質量手工焊的成品焊接面晶粒粗大，焊接強度為275-350mpa；本專利技術在焊接過程中經過精煉，晶粒細小，焊接強度達到了400-450mpa。
11、2.降低成本：通過本專利技術實現鋼鋼焊接，省去了焊絲焊材人工等，實現了生產環節的降本。
12、3.焊接效率提高：相比于傳統焊接修復過程操作簡便，實現全截面焊接的同時焊接效率大幅提高。以傳統三種焊接方法為例：二保焊是使用的鋼焊絲填滿橫梁與新爪腿的坡口進行修復，焊接一個爪腿需要30分鐘。電渣焊是使用的鋼焊絲將橫梁和爪腿的模具填滿實現修復，焊接一個爪腿需要20分鐘，板極電渣焊使用鋼板作為填充金屬，焊接一個爪腿需要15分鐘。而本專利技術焊接一個爪腿僅需5分鐘。
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1.一種陽極鋼爪的焊接修復方法，其特征在于：
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：
3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：按質量計,電渣主要組成成分質量計為：CaF225-40％、CaO215-30％、Al2O3?30-35％，其余為SiO2。
4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：電渣層厚度25-30mm。
5.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：環狀石墨護套的內壁面與新鋼爪爪腿的外壁面的距離為1-5mm；新鋼爪爪腿上端與鋼梁下端的剩余的長度為35-50mm的圓柱形損壞爪腿下底面(待修復區)形狀和尺寸相同；第三步移動至使引弧塊和損壞鋼爪的下底面相貼接。
6.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：引弧塊體積(28-35)*(35-45)*40mm3。
【技術特征摘要】
1.一種陽極鋼爪的焊接修復方法，其特征在于：
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：
3.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：按質量計,電渣主要組成成分質量計為：caf225-40％、cao215-30％、al2o3?30-35％，其余為sio2。
4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于：電渣層厚度25-30mm。
...【專利技術屬性】
技術研發人員：黃家強，趙霞，張林威，陳潤冬，郭翔，富曉團，
申請(專利權)人：新疆眾和股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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