CN102676970A - 一种电解厂房内水平铝母线的原位喷涂修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝母线的修复方法，尤其是涉及一种电解厂房内水平铝母线的原位喷涂修复方法，该方法为首先母线状况检查，对母线表面进行平整处理，然后母线表面进行预处理，预处理后的基体表面要达到Sa2.5-3.0级，露出均匀一致的金属本色，接着对母线表面进行粗化处理，表面粗糙度或铆纹深度达到40-80μm，采用电弧喷涂技术对损伤母线表面喷涂打底层和工作层，最后采用移动式悬挂铣刀铣削涂层表面，进行光洁平滑处理即可；本方法可在电解厂房内完成、能有效避免强磁场干扰、降低劳动强度、人工和材料消耗较少、操作简单迅速、修复层耐磨性能优良的铝电解槽上部结构水平母线表面缺陷修复和再制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝母线的修复方法，尤其是涉及一种电解厂房内电解槽上部结构水平铝母线的一种电解厂房内水平铝母线的原位喷涂修复方法。
背景技术
近年来，我国铝工业发展迅速，电解铝产量雄居世界首位，铝生产技术在许多方面达到或接近世界先进水平。预焙阳极电解槽作为一种现代化的大型铝电解槽，具有污染较小、技术指标高、电耗较低、自动化程度高等特点，在我国电解铝行业得到了越来越广泛的应用。为保证正常电解生产，至少一个月更换全部阳极，阳极消耗需上下抬水平母线，在这两个过程中阳极水平母线与铝导杆之间相互摩擦，接触导电面经常打火放电，使每一个阳极接触面均出现长550mm，宽140mm的弧坑及划伤，从而加大该处无谓的压降损耗，造成较大经济损失。为减小该处接触压降，修复划伤母线，国内铝冶炼企业普遍采取焊接的方法，填充划伤弧坑，再进行铣削以修平母线。但是，电解厂房内存在的大电流使电解槽及其周围产生了强磁场，磁场强度经计算可达上百高斯，磁偏吹效应使常规的弧焊技术无法进行，只能把整个电解槽上部结构从电解厂房移到大修车间内进行焊接修复工作；同时，由于焊接工艺限制，每层焊缝厚度都在2-5mm左右，焊接后大多数焊缝金属被重新铣掉，焊接材料消耗较多，焊接工作量大，工人劳动强度大，修复效率低下。目前还没有克服这种缺陷的办法。因此铝电解厂房内强磁场中上部结构水平铝母线的表面弧坑和损伤的高效、原位、可控修复技术是一致困扰铝冶炼企业的技术难题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种可在电解厂房内完成、能有效避免强磁场干扰、降低劳动强度、人工和材料消耗较少、操作简单迅速、修复层耐磨性能优良的铝电解槽上部结构水平母线表面缺陷修复和再制造方法的一种电解厂房内水平铝母线的原位喷涂修复方法。
本发明通过如下方式实现：
一种电解厂房内水平铝母线的原位喷涂修复方法，其特征是：该修复方法包括如下步骤：
a、母线状况检查，对母线表面进行平整处理；
b、母线表面进行预处理，预处理后的基体表面要达到Sa2.5-3.0级，露出均匀一致的金属本色；
c、母线表面进行粗化处理，表面粗糙度或铆纹深度达到40-80μm；
d、采用电弧喷涂技术对损伤母线表面喷涂打底层和工作层；
e、采用移动式悬挂铣刀铣削涂层表面，进行光洁平滑处理即可；
所述步骤b中的预处理是指对母线表面用原料为石英砂，通过0.3m3喷砂机进行喷砂；
所述步骤c中的粗化处理是指采用钢砂或棕刚玉砂对母线表面进行喷砂粗化处理，或者采用手持砂轮在母线表面切出一条条沟槽，或者采用手工打击、多头射孔工艺在母线表面制造出弥散分布的麻点；
所述铝母线表面修复后工作层材料为纯铝、纯铜或者铝铜合金；
所述步骤 b、 c 、d中每道步骤之间间隔时间为3min－4h；
所述步骤d中的打底层采用Ni-Al复合喷涂丝或者铝青铜喷涂丝进行喷涂，其厚度为15-50μm；工作层采用纯Al焊丝喷涂丝、纯铜喷涂丝、黄铜喷涂丝、铝青铜喷涂丝或铝铜复合药芯丝进行喷涂，其厚度为0.5-3mm；
所述步骤d中打底层和工作层喷涂时，上下层之间的喷涂方向保持垂直；
所述步骤e中铣削厚度为0.2-2.5mm，剩余工作涂层厚度为0.2-1mm。
本发明有如下效果：
1）工艺方法简单、独特：本发明提供的修复方法为首先母线状况检查，对母线表面进行平整处理，然后母线表面进行预处理，预处理后的基体表面要达到Sa2.5-3.0级，露出均匀一致的金属本色，接着对母线表面进行粗化处理，表面粗糙度或铆纹深度达到40-80μm，采用电弧喷涂技术对损伤母线表面喷涂打底层和工作层，最后采用移动式悬挂铣刀铣削涂层表面，进行光洁平滑处理即可。
2）可实现电解厂房内强磁场下水平母线的修复和再制造：本发明提供的修复方法采用电弧喷涂技术对水平母线的表面损伤进行修复，喷涂过程中压缩空气压力远远大于磁场对电弧中液态带电金属微粒的干扰作用，所以电弧喷涂不受磁场影响，无需将母线及整个电解槽上部结构采用吊车移到大修车间远离磁场进行修复工作，这对于紧急抢修更具有重要的意义。
3）显著提高了涂层与基体的结合强度和涂层的内聚强度：本发明提供的修复方法相对于常规火焰喷涂和电弧喷涂而言，采用海斯高速电弧喷涂技术改善了涂层的结合性能和涂层的致密度。经拉伐尔喷嘴加速后，超音速气流中粒子飞行的平均速度为386m/s，远高于普通电弧喷涂的100m/s，显著提高了涂层与基体的结合强度和涂层的内聚强度。
4）采用打底层进一步增加涂层与基体的结合力：本发明提供的修复方法镍-铝、铜-铝在喷涂时放出大量的热量，有助于改善与基体的黏附性能，并可以简化毛化工艺。不采用打底层直接喷涂纯铝，涂层与基体的结合力约为15Mpa，采用打底层后，纯铝涂层与基体的结合力可以达到20Mpa；纯铜涂层、铝铜复合涂层与基体的结合力可以达到25-30Mpa。
5）修复层厚度容易控制，母线基体变形较小：本发明提供的修复方法由于喷涂层由很多层迭加而成，而每层厚度较薄，所以喷涂层的厚度远较焊接修复层容易控制，热量散失较快，母线基体基本没有变形。
6）修复工艺简单、容易操作、适应性强，工人劳动强度降低，修复效率大大提高：本发明提供的修复方法采用射吸式喷砂装置，基本上无粉尘存在，既适合车间作业，也适合现场使用。批量修复情况下，总工作时间约为10-15min，远较常规的焊接修复时间为短。
7）涂层具有优异的耐磨性：本发明提供的修复方法电解槽生产时，阳极消耗需上下抬水平母线，母线与铝导杆之间相互摩擦，对涂层耐磨性提出了很高的要求。采用纯铝喷涂时，涂层为铝基体上弥散分布有少量氧化铝硬质相；采用纯铜、黄铜、铝青铜喷涂时，涂层主要为铜；采用铝铜复合药芯丝进行喷涂时，外皮是铝，药芯为铜粉，涂层为铝铜合金。这几种喷涂层的硬度和耐磨性均显著优于纯铝焊缝金属。
8）修复成本较低：本发明提供的修复方法一方面，不需要把母线从电解车间移到大修车间，节省了吊装成本；另一方面，修复效率提高，节省人力成本；同时，喷涂修复层厚度可根据需要调整，而焊接层厚度至少为3-5mm，节省了材料成本。采用电弧喷涂不需要任何气体，而火焰喷涂需要氧气、乙炔，焊接修复需要氩气保护，所以电弧喷涂修复母线还节约了气体成本。综合核算，采用电弧喷涂修复铝母线的成本只有焊接修复的1/2~2/3。
具体实施方式
实施例一：120kA预焙阳极电解槽上部结构水平母线出现550mm，宽140mm，平均深约1mm的弧坑及划伤，其修复方法包括如下步骤：
a、母线状况检查，对母线表面进行平整处理：即在电解厂房内，采用手持砂轮机对母线表面的明显突起、毛刺、 棱边、焊瘤等进行打磨，以手轻轻划过时未感觉到刮手为宜；
b、母线表面进行预处理，预处理后的基体表面要达到Sa2.5-3.0级，露出均匀一致的金属本色：即采用石英砂对母线表面进行2min喷砂除锈，除掉母线表面的油污和锈蚀，预处理后的基体表面要达到Sa2.5-3.0级，露出均匀一致的金属本色；
c、母线表面进行粗化处理，表面粗糙度或铆纹深度达到40-80μm，即采用钢砂对母线表面进行3min喷砂毛化处理，使表面粗糙度达到40-80μm，在4h内完成喷涂修复工作；
d、采用电弧喷涂技术对损伤母线表面喷涂打底层和工作层：即采用直径2.0mm 的Ni80Al20复合丝喷涂底层，喷涂工艺参数为：喷涂电流180A，喷涂电压32V，喷涂距离210mm，喷涂角度85o，空气压力0.60MPa，喷枪移动速度100mm/s，喷涂时间1.5min；采用直径2.0mm的铝焊丝喷涂工作层，喷涂工艺参数为：喷涂电流180A，喷涂电压32V，喷涂距离200mm，喷涂角度85o ，空气压力0.60MPa，喷枪移动速度150mm/s，喷涂时间为8min；
e、采用移动式悬挂铣刀铣削涂层表面，进行光洁平滑处理即可：即采用移动式悬挂铣刀铣削涂层表面，铣削厚度为0.5-1mm，铣削后露出光滑、新鲜、洁净的涂层表面。
实施例二：150kA预焙阳极电解槽上部结构水平母线出现550mm，宽140mm，平均深约1.2mm的弧坑及划伤，其修复方法包括如下步骤：
a、母线状况检查，对母线表面进行平整处理：即在电解厂房内，采用移动式悬挂铣刀在待修复部位预先铣出550mm，宽180mm,深1.5mm的矩形平面；
b、母线表面进行预处理，预处理后的基体表面要达到Sa2.5-3.0级，露出均匀一致的金属本色：即采用钢砂对母线表面进行3min喷砂毛化处理，使表面粗糙度达到40-80μm，在4h内完成喷涂修复工作；
c、母线表面进行粗化处理，表面粗糙度或铆纹深度达到40-80μm；
d、采用电弧喷涂技术对损伤母线表面喷涂打底层和工作层：即采用直径3.0mm 的Ni80Al20复合丝电弧喷涂打底层，喷涂工艺参数为：喷涂电流180A，喷涂电压32V，喷涂距离210mm，喷涂角度85o，空气压力0.60MPa，喷枪移动速度150mm/s，喷涂时间1min；采用直径2.4mm的铝喷涂丝喷涂工作层，喷涂工艺参数为：喷涂电流200A，喷涂电压32V，喷涂距离200mm，喷涂角度85o ，空气压力0.60MPa，喷枪移动速度150mm/s，喷涂时间为10min；
e、采用移动式悬挂铣刀铣削涂层表面，进行光洁平滑处理即可：即采用移动式悬挂铣刀铣削涂层表面，铣削厚度为0.2-1.0mm，铣削后露出光滑、新鲜、洁净的涂层表面。
该技术方案在喷涂前采用铣刀预先把母线表面铣平，有利于后续喷涂和铣削工序的开展，同时由于镶嵌作用的存在也在一定程度上增加了涂层与基体的结合强度。
实施例三：200kA预焙阳极电解槽上部结构水平母线出现550mm，宽140mm，平均深约1.0mm的弧坑及划伤，其修复方法包括如下步骤：
a、母线状况检查，对母线表面进行平整处理：即在电解厂房内，采用移动式悬挂铣刀在待修复部位预先铣出550mm，宽180mm,深1.2mm的矩形平面；
b、母线表面进行预处理，预处理后的基体表面要达到Sa2.5-3.0级，露出均匀一致的金属本色：
c、母线表面进行粗化处理，表面粗糙度或铆纹深度达到40-80μm：即采用手工打击工艺在母线表面制造弥散分布的麻点；
d、采用电弧喷涂技术对损伤母线表面喷涂打底层和工作层：即采用直径3.0mm 的Ni80Al20复合丝电弧喷涂打底层，喷涂工艺参数为：喷涂电流180A，喷涂电压32V，喷涂距离210mm，喷涂角度85o，空气压力0.60MPa，喷枪移动速度150mm/s，喷涂时间3min；采用直径为2.0mm紫铜丝喷涂工作层，喷涂工艺参数为：喷涂电流185A，喷涂电压33V，喷涂距离200mm，喷涂角度9o，空气压力0.55MPa，喷枪移动速度120mm/s，喷涂时间约为8min；
e、采用移动式悬挂铣刀铣削涂层表面，进行光洁平滑处理即可：即采用移动式悬挂铣刀铣削涂层表面，铣削厚度为0.2-0.8mm，铣削后露出光滑、新鲜、洁净的涂层表面。
实施例四：350kA预焙阳极电解槽上部结构水平母线出现550mm，宽140mm，深约1.5mm的弧坑及划伤，其修复方法包括如下步骤：
a、母线状况检查，对母线表面进行平整处理：即在电解厂房内，采用手持砂轮机对母线表面的明显突起、毛刺、 棱边、焊瘤等进行打磨，以手轻轻划过时未感觉到刮手为宜；
b、母线表面进行预处理，预处理后的基体表面要达到Sa2.5-3.0级，露出均匀一致的金属本色：即采用石英砂和射吸式喷砂枪对母线表面进行2min喷砂除锈，除掉母线表面的油污和锈蚀，喷砂处理时间为2min，预处理后的基体表面要达到Sa2.5-3.0级，露出均匀一致的金属本色；
c、母线表面进行粗化处理，表面粗糙度或铆纹深度达到40-80μm；
d、采用电弧喷涂技术对损伤母线表面喷涂打底层和工作层：即采用钢砂对母线表面进行3min喷砂毛化处理，使表面粗糙度达到40-80μm，在4h内完成喷涂修复工作；采用直径2.0mm的铝青铜喷涂丝直接喷涂打底层和工作层，喷涂工艺参数为：喷涂电流180A，喷涂电压34V，喷涂距离180mm，喷涂角度80o，空气压力0.55MPa，喷枪移动速度120mm/s，喷涂时间约为12min；
e、采用移动式悬挂铣刀铣削涂层表面，进行光洁平滑处理即可：即采用移动式悬挂铣刀铣削涂层表面，铣削厚度为0.5 - 1mm，铣削后露出光滑、新鲜、洁净的涂层表面。
实施例五：200kA预焙阳极电解槽上部结构水平母线出现550mm，宽140mm，深约0.5mm的弧坑及划伤，其修复方法包括如下步骤：
a、母线状况检查，对母线表面进行平整处理：即采用钢砂对母线表面进行3min喷砂毛化处理，使表面粗糙度达到40-80μm，在4h内完成喷涂修复工作；
b、母线表面进行预处理，预处理后的基体表面要达到Sa2.5-3.0级，露出均匀一致的金属本色；
c、母线表面进行粗化处理，表面粗糙度或铆纹深度达到40-80μm；
d、采用电弧喷涂技术对损伤母线表面喷涂打底层和工作层：采用直径2.0mm的铝青铜喷涂丝喷涂打底层，喷涂工艺参数为：喷涂电流180A，喷涂电压34V，喷涂距离180mm，喷涂角度80o，空气压力0.55MPa，喷枪移动速度100mm/s，喷涂时间约为2min；采用直径2.0mm的铝铜复合药芯丝喷涂工作层，喷涂电流185A，喷涂电压34V，喷涂距离200mm，喷涂角度90o，空气压力0.60MPa，喷枪移动速度150mm/s，喷涂时间约6min；
e、采用移动式悬挂铣刀铣削涂层表面，进行光洁平滑处理即可：采用移动式悬挂铣刀铣削涂层表面，铣削厚度为0.2-0.6mm，铣削后露出光滑、新鲜、洁净的涂层表面。
Claims (8)
1.一种电解厂房内水平铝母线的原位喷涂修复方法，其特征是：该修复方法包括如下步骤：
a、母线状况检查，对母线表面进行平整处理；
b、母线表面进行预处理，预处理后的基体表面要达到Sa2.5-3.0级，露出均匀一致的金属本色；
c、母线表面进行粗化处理，表面粗糙度或铆纹深度达到40-80μm；
d、采用电弧喷涂技术对损伤母线表面喷涂打底层和工作层；
e、采用移动式悬挂铣刀铣削涂层表面，进行光洁平滑处理即可。
2.如权利要求1所述的一种电解厂房内水平铝母线的原位喷涂修复方法，其特征是：所述步骤b中的预处理是指对母线表面用原料为石英砂，通过0.3m3喷砂机进行喷砂。
3.根据权利1所述的一种电解厂房内水平铝母线的原位喷涂修复方法，其特征是：所述步骤c中的粗化处理是指采用钢砂或棕刚玉砂对母线表面进行喷砂粗化处理，或者采用手持砂轮在母线表面切出一条条沟槽，或者采用手工打击、多头射孔工艺在母线表面制造出弥散分布的麻点。
4.根据权利1所述的一种电解厂房内水平铝母线的原位喷涂修复方法，其特征是：所述铝母线表面修复后工作层材料为纯铝、纯铜或者铝铜合金。
5.根据权利1所述的一种电解厂房内水平铝母线的原位喷涂修复方法，其特征是：所述步骤 b、 c 、d中每道步骤之间间隔时间为3min－4h。
6.根据权利1所述的一种电解厂房内水平铝母线的原位喷涂修复方法，其特征是：所述步骤d中的打底层采用Ni-Al复合喷涂丝或者铝青铜喷涂丝进行喷涂，其厚度为15-50μm；工作层采用纯Al焊丝喷涂丝、纯铜喷涂丝、黄铜喷涂丝、铝青铜喷涂丝或铝铜复合药芯丝进行喷涂，其厚度为0.5-3mm。
7.根据权利1所述的一种电解厂房内水平铝母线的原位喷涂修复方法，其特征是：所述步骤d中打底层和工作层喷涂时，上下层之间的喷涂方向保持垂直。
8.根据权利1所述的一种电解厂房内水平铝母线的原位喷涂修复方法，其特征是：所述步骤e中铣削厚度为0.2-2.5mm，剩余工作涂层厚度为0.2-1mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120919 |