CN104962951B - 一种修补吸铝管的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电解铝行业，涉及一种修补吸铝管的方法，尤其涉及通过将熔化的填充材料浇在吸铝管电击蚀坑处对损坏的吸铝管进行修补的方法。修补原料：硅14.4~15.51%，铜4~5%，碳0.5~0.65%，锰＜0.38%，硫0.02％，磷＜0.02％，稀土0.1~0.2%，其余为Fe。本发明采用局部修补的方法替代整体更换吸铝管，降低了成本，创造了显著的经济效益。采用高硅铁基金属液浇注后易与蚀坑形成紧密结合，不易脱落。高硅铁基金属液中硅和铜的加入，提高了修补处的耐铝液腐蚀能力和抗电击能力，提高了吸铝管二次使用寿命。

Description

一种修补吸铝管的方法
技术领域
本发明属于电解铝行业，涉及一种修补吸铝管的方法，尤其涉及通过将熔化的填充材料浇在吸铝管电击蚀坑处对损坏的吸铝管进行修补的方法。
背景技术
电解铝是目前工业用铝生产的唯一途径。在铝电解过程中，需要实时监测电解槽内的铝液存积量，当铝液积累超过一定值，会影响电解生产工作，有可能导致电解生产不能持续进行。因此在实际生产过程中，及时将铝液转移显得非常重要。抬包是电解铝生产过程中不可或缺的设备，它主要承担着从电解槽中将高温铝液吸出、转运的任务。而吸铝管是各种类型抬包(包括敞口抬包和真空抬包)不可缺少的重要结构。工作时，吸铝管插入电解铝槽的铝液里，利用虹吸原理，铝水被吸入到抬包中。
吸铝管(又称为虹吸管等)在各种类型抬包(包括敞口抬包和真空抬包)中有着重要的作用，根据位置不同，一般将其分为三段，分别称之为C管，是一段呈马蹄口状的直管，主要作用是抽吸铝液时直接插入到铝液中，与铝液最先接触；B管，其两端均带有法兰，亦为直管；A管，位于吸铝管最上部，与包体直接连接，为弯管。A管、B管和C管各段之间均采用子母口相配，然后利用螺栓通过法兰连接在一起，其连接示意图如图1所示。吸铝管的工作环境非常恶劣：首先，吸铝管C管在插入电解槽进行吸铝作业时，要先穿过电解槽铝液上方较为坚硬的厚度超过10cm的电解质结壳，在这一过程中，吸铝管会与结壳层产生摩擦磨损等损耗；其次，真空抬包上附带的吸铝管是高温铝液首先经过的通道，吸铝管内壁在转运铝液的作业过程中，会不断受到高温铝液的冲刷和腐蚀；此外，在频繁的“高温--冷却”过程中，铝液中的各种杂质会吸附在吸铝管内壁，严重时会造成吸铝管堵塞；最为值得重视的是，吸铝管的C管段在出铝过程中管壁若碰到阳极，很可能会出现短路击穿，致使管壁破裂。事实上，C管发生阳极短路击穿是吸铝管损坏最重要的原因，约占到所有损坏形式的60%左右。电击击穿形成的蚀坑距直管端部约400mm左右，形状不规则，表面凹凸不平，大小不一，蚀坑窄且深（如图1）。
由于吸铝管的工作环境恶劣，吸铝管必须具备耐高温、耐腐蚀、较高的强度要求等性质。在工业生产中，吸铝管的材质一般采用耐热铸钢、球墨铸铁等，受到电击击穿的吸铝管一般全部整体报废，更换新管，这将造成严重的资源浪费。若是采用焊接的方法对吸铝管电击蚀坑进行修补，在焊缝的背面及焊接热影响区上容易易产生裂纹并且留下焊接裂纹。另一方面，蚀坑的不规则会导致焊接效率和熔合率低下，难以符合技术标准要求。
因此，快速、高质量、低成本地修复C管电击蚀坑，使将要报废的直管二次投入使用，同时使得修复好的吸铝管拥有更强的耐电击损伤的能力，是人们亟需解决的现实难题和期望。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种修补吸铝管的方法。该方法通过将熔化的填充材料浇在吸铝管待修补的电击蚀坑处，对损坏的吸铝管进行局部修补，快速、高质量、低成本地修复C管电击蚀坑，使得修复好的吸铝管拥有更强的耐电击损伤的能力。
本发明所采用的技术方案，具体包括以下步骤：
1）将吸铝管电击蚀坑处的氧化物和凝固铝块清理干净，然后采用丙酮脱脂、除油；
2）将工字型石墨架塞入吸铝管内部，使工字型石墨架的石墨面板对准吸铝管电击蚀坑，防止浇注时材料进入吸铝管内部；
3）按质量百分比选取修补原料：硅14.4~15.51%，铜4~5%，碳0.5~0.65%，锰＜0.38%，硫0.02％，磷＜0.02％，稀土0.1~0.2%，其余为Fe；
4）将修补原料进行熔炼，然后浇注到吸铝管电击蚀坑中；
5）待金属液凝固后，在红热状态下将吸铝管直接装入预先加热到650℃以上的热处理炉内，然后加热到750~800℃，保温2小时；
6）保温后，吸铝管在炉内缓冷，当吸铝管温度低于100℃时，即可出炉；
7）从吸铝管中取出工字型石墨架，对修补后的吸铝管电击蚀坑处研磨平整后，即可投入二次使用。
所述清理吸铝管电击蚀坑时，采用钢刷、锉刀、吸铝管清理机等工具将吸铝管电击蚀坑处、吸铝管内壁的凝固铝块和氧化物等均彻底清理干净，然后用鼓风机吹扫粉尘。
所述工字型石墨架能与吸铝管内壁完全贴合无缝隙，稳定坚固。
修补原料熔炼过程要注意除气处理，熔炼温度为1600℃，保温时间30分钟。
所述浇注时温度控制在1400~1500℃较为理想。
当炉温处于400~ 100℃时，其冷却速度不应大于10℃/h。
本发明在吸铝管蚀坑处防止填充材料进入吸铝管内部可采用多种方法，关键是使蚀坑下方密封以便浇注。
本发明中修补吸铝管电击蚀坑的原料中含硅量达到了14.4~15.51%，这是由于铁基合金中硅的加入能形成致密的SiO2钝化膜，不仅耐高温铝液腐蚀能力强，而且由于其电阻率高，绝缘性能好，因而能防止吸铝管再次被阳极击穿。铜具有较高的电极电位，因而铜的加入可以提高合金总的电极电位，在腐蚀过程中起着活性阴极的作用，在一定条件下可促使基体钝化，提高吸铝管耐铝液腐蚀能力。除此，铜能改善高硅铁基合金的力学性能和加工性能，改善吸铝管的综合性能。
本发明具有的有益效果是：本修复方法只需将吸铝管电击蚀坑处和吸铝管内壁清理干净便可进行浇注，工艺和设备简单。采用局部修补的方法替代整体更换吸铝管，降低了成本，创造了显著的经济效益。电击蚀坑处形状不规则，采用高硅铁基金属液浇注后易与蚀坑形成紧密结合，不易脱落，较好地实现吸铝管局部修补。高硅铁基金属液中硅和铜的加入，提高了修补处的耐铝液腐蚀能力和抗电击能力，真正极大地提高了吸铝管二次使用寿命。
附图说明
图1为吸铝管结构图及蚀坑示意图。1为A管，2为法兰，3为B管，4为蚀坑，5为C管。
图2为石墨面板安装图。1为蚀坑，2为工字型石墨架，3为吸铝管。
具体实施方式
实施例一：
采用锉刀和吸铝管清理机等清理吸铝管内壁凝固铝块和氧化物，辅以钢刷将电击蚀坑处的凝固铝块等杂志清理干净，直至呈现吸铝管灰铸铁的金属光泽。用鼓风机将吹扫粉尘，然后采用丙酮脱脂、除油、净化电击蚀坑。
将特制工字型石墨架塞入吸铝管内部，如图2，使石墨面板对准吸铝管蚀坑，工字型石墨架两端石墨面板能与吸铝管内壁完全贴合无缝隙。
按质量百分比选取修补吸铝管电击蚀坑的原料：硅15.51%，铜4.57%，碳0.623%，锰＜0.38%，硫0.02％，磷＜0.02％，稀土0.2%，其余为铁。
将上述原料进行熔炼，熔炼温度为1600℃，保温时间30分钟，然后浇注到吸铝管蚀坑中对其进行修补，浇注时温度为1455℃。
待金属液凝固后，在红热状态下将吸铝管直接装入预先加热到660℃以上的热处理炉内，然后立即均匀加热到760℃，保温2小时。
保温后，吸铝管在炉内缓冷48小时。当吸铝管温度低于100℃时出炉。
待吸铝管冷却后，取出石墨面架，使用精细加工及研磨工艺对修补后的吸铝管蚀坑处加工平整后即可使用。
实施例二：
采用锉刀和吸铝管清理机等清理吸铝管内壁凝固铝块和氧化物，辅以钢刷将电击蚀坑处的凝固铝块等杂志清理干净，直至呈现吸铝管灰铸铁的金属光泽。用鼓风机将吹扫粉尘，然后采用丙酮脱脂、除油、净化电击蚀坑。
将特制工字型石墨架塞入吸铝管内部，使石墨面板对准吸铝管蚀坑，工字型石墨架两端石墨面板能与吸铝管内壁完全贴合无缝隙。
按质量百分比选取修补吸铝管电击蚀坑的原料：硅14.4%，铜4.38%，碳0.632%，锰＜0.38%，硫0.02％，磷＜0.02％，稀土0.2%，其余为铁。
将上述原料进行熔炼，熔炼温度为1600℃，保温时间30分钟，然后浇注到吸铝管蚀坑中对其进行修补，浇注时温度为1409℃。
待金属液凝固后，在红热状态下将吸铝管直接装入预先加热到680℃的热处理炉内，然后立即均匀加热到800℃，保温2小时。
保温后，吸铝管在炉内缓冷48小时。当吸铝管温度低于100℃时出炉。
待吸铝管冷却后，取出石墨架，使用精细加工及研磨工艺对修补后的吸铝管蚀坑处加工平整后即可使用。

Claims (6)

1.一种修补吸铝管的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将吸铝管电击蚀坑处的氧化物和凝固铝块清理干净，然后采用丙酮脱脂、除油；
2）将工字型石墨架塞入吸铝管内部，使工字型石墨架的石墨面板对准吸铝管电击蚀坑，防止浇注时材料进入吸铝管内部；
3）按质量百分比选取修补原料：硅14.4~15.51%，铜4~5%，碳0.5~0.65%，锰＜0.38%，硫0.02％，磷＜0.02％，稀土0.1~0.2%，其余为Fe；
4）将修补原料进行熔炼，然后浇注到吸铝管电击蚀坑中；
5）待金属液凝固后，在红热状态下将吸铝管直接装入预先加热到650℃以上的热处理炉内，然后加热到750~800℃，保温2小时；
6）保温后，吸铝管在炉内缓冷，当吸铝管温度低于100℃时，即可出炉；
7）从吸铝管中取出工字型石墨架，对修补后的吸铝管电击蚀坑处研磨平整后，即可投入二次使用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，清理吸铝管电击蚀坑时，采用钢刷、锉刀将吸铝管电击蚀坑处、吸铝管内壁的凝固铝块和氧化物清理干净，然后用鼓风机吹扫粉尘。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工字型石墨架与吸铝管内壁完全贴合无缝隙。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，修补原料熔炼温度为1600℃，保温时间30分钟。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，浇注时温度控制在1400~1500℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤6）中缓冷时，当炉温处于400~ 100℃时，其冷却速度不大于10℃/h。
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