CN105063662A - 一种利用电渣熔焊制备阳极钢爪的方法 - Google Patents

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姜彦平
赵晓燕
崔忠良
梁赛强
赵玉春
张贵才
孙剑
张平
李海燕
郑拥军
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Abstract

一种利用电渣熔焊制备阳极钢爪的方法，其特征是：钢爪横梁及钢爪腿的材质采用C含量在0.05%-0.25%之间的低碳钢；钢爪横梁使用热轧厚板（5），按照现行铸造钢爪的横梁尺寸进行切割成钢爪横梁（1）；钢爪腿材料选择轧制型材（4），在钢爪腿成型器（2）与钢爪横梁（1）组成的熔池内插入轧制型材（4），熔池渣液（3）温度为1600-1900℃，使轧制型材（4）熔化，同时钢爪横梁（1）与轧制型材（4）在熔池接触的表面也处于熔融状态，轧制型材（4）金属液滴通过熔池净化后熔到钢爪横梁（1）后断电冷却，从而在熔焊区（6）实现钢爪腿（7）和钢爪横梁（1）全截面冶金结合。本发明满足提高导电性、降低钢爪热状态下形变、提高钢爪使用寿命且生产成本较低的一种利用电渣熔焊制备阳极钢爪的方法。

Description

一种利用电渣熔焊制备阳极钢爪的方法
技术领域
本发明属于电解铝技术领域。
背景技术
电解铝阳极钢爪是阳极炭块与铝电解阳极铝导杆之间的连接件，在铝电解过程中承载着大容量的电流，其导电性能的好坏直接影响电解铝的吨铝电耗。长期以来电解铝阳极钢爪普遍采用消失模铸造进行生产，主要存在以下技术缺陷：
由于中频炉冶炼对于材料成分的控制不严，使得新铸钢爪中S、P、C、Mn、Cr等影响材料导电性的元素普遍超标严重，从而导致铸造的阳极钢爪导电性能降低。
消失模铸造过程中排气工艺技术不稳定性，使得铸造阳极钢爪中存在夹杂、气孔等铸造缺陷，也会影响钢爪的导电性和强度。
普通铸造的钢爪一般不进行变质处理和正火处理，得到的铸态组织普遍晶粒粗大，使其力学性能大大降低，加剧了铸造阳极钢爪在热状态下的形变，即内弯现象的发生。
近些年来，人们对于钢爪的研究主要集中在结构的改进和电流平衡方面，忽视了对于钢爪材料的研究。众所周知：
阳极钢爪的工作温度较高，但它并不与液态电解质与铝液直接接触，因此对其抗电解质和铝液腐蚀要求不高；
电解铝阳极钢爪属于复杂结构，不宜采用轧制成型的工艺进行生产。
结合成本控制的要求阳极钢爪的材质为45号铸钢。
发明内容
本发明的目的是解决现有制造电解铝阳极钢爪工艺中存在上述的问题，提供一种同时满足提高导电性、降低钢爪热状态下形变、提高钢爪使用寿命且生产成本较低的一种利用电渣熔焊制备阳极钢爪的方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用电渣熔焊制备阳极钢爪的方法，其特征是：
1）钢爪横梁及钢爪腿的材质采用C含量在0.05%-0.25%之间的低碳钢；钢爪横梁使用热轧厚板（5），按照现行铸造钢爪的横梁尺寸进行切割成钢爪横梁（1）；
2）钢爪腿材料选择轧制型材（4），在钢爪腿成型器（2）与钢爪横梁（1）组成的熔池内插入轧制型材（4），熔池渣液（3）温度为1600-1900℃，使轧制型材（4）熔化，同时钢爪横梁（1）与轧制型材（4）在熔池接触的表面也处于熔融状态，轧制型材（4）金属液滴通过熔池净化后熔到钢爪横梁（1）上断电冷却，从而在熔焊区（6）实现钢爪腿（7）和钢爪横梁（1）全截面冶金结合。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、钢爪横梁部分选择热轧厚板，材料致密度较高，抗热变形效果好，有效减少铸造阳极钢爪在热状态下的形变，即内弯现象的发生。
2、全截面熔池保护工艺实现了钢爪腿与钢爪横梁间的全截面冶金结合。
3、整个钢爪从横梁部分到每条钢爪腿部分材质均一稳定，在整个钢爪导电方向上不存在因钢爪腿变化而产生的电阻变化，电流密度一致。
4、低碳合金钢材质与普通45号钢相比，进一步降低了C、P、S等影响电阻的有害元素的含量，使钢爪的导电性显著提升。
附图说明：
图1是本发明的熔焊示意图，
图2是本发明热轧厚板（5）轧制成钢爪横梁（1）示意图；
图3为利用本发明的方法制备的阳极钢爪成品示意图。
具体实施方式
实施例1
一种利用电渣熔焊制备阳极钢爪的方法，其特征是：
1）钢爪横梁及钢爪腿的材质采用C含量在0.05%-0.25%之间的低碳钢；钢爪横梁使用热轧厚板（5），按照现行铸造钢爪的横梁尺寸进行切割成钢爪横梁（1）；
2）钢爪腿材料选择轧制型材（4），在钢爪腿成型器（2）与钢爪横梁（1）组成的熔池内插入轧制型材（4），熔池渣液（3）温度为1600-1900℃，使轧制型材（4）熔化，同时钢爪横梁（1）与轧制型材（4）在熔池接触的表面也处于熔融状态，轧制型材（4）金属液滴通过熔池净化后熔到钢爪横梁（1）后断电冷却，从而在熔焊区（6）实现钢爪腿（7）和钢爪横梁（1）全截面冶金结合。
本发明钢爪横梁部分选择热轧厚板，材料致密度较高，抗热变形效果好，有效减少铸造阳极钢爪在热状态下的形变，即内弯现象的发生。
全截面熔池保护工艺实现了钢爪腿与钢爪横梁间的全截面冶金结合。
整个钢爪从横梁部分到每条钢爪腿部分材质均一稳定，在整个钢爪导电方向上不存在因钢爪腿变化而产生的电阻变化，电流密度一致。
低碳合金钢材质与普通45号钢相比，进一步降低了C、P、S等影响电阻的有害元素的含量，使钢爪的导电性显著提升，从而达到节电目的。

Claims (1)

1.一种利用电渣熔焊制备阳极钢爪的方法，其特征是：
1）钢爪横梁及钢爪腿的材质采用C含量在0.05%-0.25%之间的低碳钢；钢爪横梁使用热轧厚板（5），按照现行铸造钢爪的横梁尺寸进行切割成钢爪横梁（1）；
2）钢爪腿材料选择轧制型材（4），在钢爪腿成型器（2）与钢爪横梁（1）组成的熔池内插入轧制型材（4），熔池渣液（3）温度为1600-1900℃，使轧制型材（4）熔化，同时钢爪横梁（1）与轧制型材（4）在熔池接触的表面也处于熔融状态，轧制型材（4）金属液滴通过熔池净化后熔到钢爪横梁（1）后断电冷却，从而在熔焊区（6）实现钢爪腿（7）和钢爪横梁（1）全截面冶金结合。
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