CN108296600B - 一种稀土电解槽上插式阴极堆焊工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种稀土电解槽上插式阴极堆焊工艺，它包括以下步骤：步骤1、在阴极腐蚀部位先进行打磨抛光呈现母材的金属光泽；步骤2、先将阴极加热至焊材熔点附近；步骤3、步骤2完成后在阴极腐蚀部位进行堆焊，在整个焊接过程中，须同时进行母材加热和焊接，焊接过程中不能间断；步骤4、焊接完成后，将阴极放石灰中保温，取出清理干净即可。通过运用高温堆焊技术和进行大量的实验，得到了一种适合稀土电解槽上插式阴极堆焊工艺，其主要攻克了阴极堆焊不相熔的技术难题，避免了钨阴极堆焊后裂纹的产生，使阴极通过大电流时不发红，满足了稀土电解正常使用要求，实现了阴极的循环利用，降低了使用成本。

Description

一种稀土电解槽上插式阴极堆焊工艺
技术领域
本发明涉及电解槽阴极再堆焊技术领域，特别涉及一种稀土电解槽上插式阴极的再堆焊工艺。
背景技术
随着氟化物体系氧化物电解技术在行业的推广，上插式阴极电解槽得到长足的发展和应用。阴极成分钨，因其化学性能稳定、熔点高（3422℃）、蒸汽压低、抗张强度高、耐腐蚀性强等特点作为电解阴极，在氟化物体系氧化物稀土电解槽得到广泛应用。氟化物体系氧化物电解上插式阴极方式炉口温度高（1050-1150℃）散热量大，电解过程中会产生大量的含氟气体（HF）对阴极造成腐蚀，在液面以上100mm-170mm范围腐蚀严重（见图1）。随着腐蚀的加剧，阴极在液面以上100mm-170mm范围逐渐变细，强度降低容易断裂。电流密度明显增大，腐蚀变细部位发红，阴极使用寿命小于6个月，对阴极腐蚀部位，堆焊延长使用寿命，降低阴极使用成本非常重要。
阴极堆焊技术难度大，同时要满足负载电流大，耐高温，耐腐蚀等特性，目前国内还没有相应的技术，国内几家大型稀土生产企业曾开展相关研究，但都因母材和焊材熔接效果差无法通过大电流，焊接处高温易熔化和腐蚀等问题，未能实现阴极补焊技术，不能满足生产使用条件。
钨焊条和阴极熔点温度相差很大（焊材主要为碳化钨焊条，其熔点为1700℃，而母材的熔点为3380℃），因熔点温度相差大，堆焊处熔接效果不理想，在热应力作用下熔接面易产生裂纹，导电性能差，通过大电流易发红，强度低容易断裂。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种稀土电解槽上插式阴极的堆焊工艺，通过运用高温堆焊技术和进行大量的实验，得到了一种适合稀土电解槽上插式阴极再堆焊的堆焊工艺，其主要攻克了阴极堆焊不相熔的技术难题，解决了传统堆焊方式熔接效果差的技术问题，避免了钨阴极堆焊后裂纹的产生，使阴极通过大电流时不发红，满足了稀土电解正常使用要求，实现了阴极的循环利用，降低了使用成本。
本发明采用的技术方案如下：一种稀土电解槽上插式阴极堆焊工艺，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤1、在阴极腐蚀部位先进行打磨抛光，使整个焊接面呈现母材的金属光泽；
步骤2、堆焊准备，在阴极腐蚀部位进行堆焊前，先将阴极加热至焊材熔点附近；
步骤3、步骤2完成后在阴极腐蚀部位进行堆焊，采用直流电弧堆焊，确保熔深达到设计要求，在整个焊接过程中，须同时进行母材加热和焊接，同时，焊接过程中不能间断，以保证一次成型；
步骤4、焊接完成后，将阴极放石灰中保温，然后取出阴极并清理干净即可。
作为优选，所用焊条为碳化钨焊条，阴极为钨阴极。
进一步，为了提高焊接效果，步骤2中，阴极的加热温度为1080-1120℃。阴极的加热温度非常重要，其直接影响到木材和焊材的熔接效果，例如，当阴极的加热温度过低，母材与焊材的熔接温度相差较大，焊材熔化时，母材还未熔化，导致母材与焊材的熔接界面变差，进而无法解决传统堆焊方式所面临的技术难题，若阴极的加热温度过高，导致母材熔深过深，焊材还未熔化，母材先熔化，进而使母材与焊材的熔接界面依然较差，依然无法解决传统堆焊方式所面临的技术难题，通过大量实验和研究得出，只有阴极的加热温度在接近焊材熔化温度时，母材和焊材的熔接性才是最佳，母材与焊材的熔接界面结合良好，进而能够有效解决传统堆焊方式所面临的技术难题，因此，阴极的加热温度宜在1080-1120℃范围内，其具体数值则需要根据现场堆焊环境来决定。
为了进一步提高焊接效果，步骤3中，直流电弧堆焊的直流参数为260-300A。传统的堆焊方式均是在一般较低的直流电流下进行操作，进而导致母材的熔深过低，使焊条的焊接温度过低，进而无法克服母材和焊材之间的熔点温度相差较大的问题，也就无法解决母材和焊材熔接性差的技术难题，本发明则是一改传统思维，采用260-300A大电流直流焊接，使焊接温度达到设计要求，母材熔深合适，母材和焊材的熔接界面结合良好，进而有效解决母材和焊材熔接性差的问题，但是，并不是电流越大越好，经过大量实验得出，当焊接电流超过260-300A时，母材熔深较深，母材消耗较快，导致焊后的焊接部位会出现裂纹，进而使阴极的使用寿命缩短，起不到提高阴极使用寿命的技术效果，而低于260-300A时，则会出现与传统堆焊工艺的相同问题——熔接性差，至于为什么会在260-300A之间，目前原理尚不清楚，260-300A的电流范围是在进行大量实验和试错后得到的一个范围。
进一步，步骤4中，焊后的阴极的保温时间至少为24h，以确保得到符合设计要求的焊条。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、堆焊部位经高温探伤无裂纹产生，熔接效果好，确保了导电性能和机械强度，攻克了现有阴极堆焊不相熔的技术难题；
2、堆焊部位加热到1150℃无熔化现象，确保了阴极在高温条件下能够正常使用，焊接效果显著；
3、通过载流量实验，电流13500A-14000A，电流密度4.26A/cm2-4.42A/cm2运行90天无发红现象，再通过稀土电解腐蚀试验，单根堆焊后的阴极可连续使用90天。
4、阴极堆焊部位腐蚀后，进行再堆焊，实现了阴极循环利用，焊接成本低，降低了阴极使用成本90%。
附图说明
图1是一种稀土电解槽上插式阴极的腐蚀区域示意图；
图2是一种稀土电解槽上插式阴极腐蚀位置示意图；
图3是稀土电解槽上插式阴极堆焊位置示意图。
图中标记：1为阴极，2为腐蚀区域，3腐蚀位置，4为堆焊位置。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图3所示，电解槽在电解过程中会产生大量的含氟气体（HF）对阴极造成腐蚀，并在液面以上100mm-170mm范围严重腐蚀阴极1，由此，稀土电解槽上插式阴极堆焊工艺，包括以下步骤：
步骤1、在阴极腐蚀部位先进行打磨抛光，确保焊接面无杂质、氧化层、毛刺，整个焊接面呈现母材的金属光泽，降低氧化层和其他杂质对堆焊效果的影响，如图2所示；
步骤2、堆焊准备，在阴极1腐蚀部位进行堆焊前，先利用乙炔焰将母材（即堆焊区域）加热到1080-1120℃（具体温度视不同施焊环境而有所不同，故只能给出一个范围），以降低母材和焊材之间的熔点温度差，以利于母材和焊材的熔接，提高熔接性；
步骤3、步骤2完成后在阴极1腐蚀部位用碳化钨焊条进行堆焊，采用260-300A（具体电流的参数视不同施焊环境而不同，故只能给出一个范围）大电流进行直流电弧堆焊，确保熔深达到设计要求，在整个焊接过程中，须同时进行加热母材和焊接，以保持母材和焊材之间的熔点温度差，同时，为了防止堆焊层之间出现新的氧化层而影响熔接效果，避免高温或冷却后因应力作用出现裂纹，焊接过程中不能间断，以保证一次成型（一般一次需连续焊接3h才能完成），如图3所示；
步骤4、焊接完成后，将阴极1放石灰中保温24h以上，最后取出阴极1并清理干净即可。
将上述焊接得到的阴极1经高温探伤检测发明无裂纹产生，然后将阴极1通过载流量实验，电流在13500A—14000A，电流密度4.26A/cm2—4.42A/cm2的条件下运行90天后，阴极1无发红现象，再通过稀土电解腐蚀试验，单根阴极1可连续使用90天，由此，取得了优异的积极效果。
本发明的稀土电解槽上插式阴极堆焊工艺，将堆焊部位加热到1150℃无熔化现象，确保了高温条件下能正常使用，阴极1堆焊部位腐蚀后，进行再堆焊，实现了阴极1循环利用，焊接成本低，降低了阴极1使用成本90%，焊接体机械强度、导电性能、耐高温和耐腐蚀性能完全满足电解炉使用要求。该工艺可广泛应用于氟化物体系氧化物电解上插阴极电解炉阴极1氧化腐蚀后的堆焊再利用，可使阴极1的使用寿命延长3-5倍。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种稀土电解槽上插式阴极堆焊工艺，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤1、在阴极腐蚀部位先进行打磨抛光，使整个焊接面呈现母材的金属光泽；
步骤2、堆焊准备，在阴极腐蚀部位进行堆焊前，先将阴极加热至焊材熔点附近；
步骤3、步骤2完成后在阴极腐蚀部位进行堆焊，采用直流电弧堆焊，确保熔深达到设计要求，在整个焊接过程中，须同时进行母材加热和焊接，同时，焊接过程中不能间断，以保证一次成型；
步骤4、焊接完成后，将阴极放石灰中保温，然后取出阴极并清理干净即可；
其中，所用焊条为碳化钨焊条，阴极为钨阴极，阴极的加热温度为1080-1120℃。
2.如权利要求1所述的稀土电解槽上插式阴极堆焊工艺，其特征在于，步骤3中，直流电弧堆焊的直流参数为260-300A。
3.如权利要求2所述的稀土电解槽上插式阴极堆焊工艺，其特征在于，步骤4中，保温时间至少为24h。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS51144318A (en) * 1975-06-06 1976-12-11 Showa Denko Kk A process for production of anode rod for aluminum electrolyzing furna ces
JPS51144319A (en) * 1975-06-06 1976-12-11 Showa Denko Kk Process for repairing terminal rod for electrolitic furnace of aluminu m
CN101433989B (zh) * 2008-12-18 2011-03-09 天津钢管集团股份有限公司 冷扩管生产线拉杆焊接的方法
CN101698266B (zh) * 2009-11-06 2011-09-28 株洲开拓工具有限公司 一种高炉开口钎头的制备方法
CN201824041U (zh) * 2010-08-26 2011-05-11 鞍钢集团铁路运输设备制造公司 一种裂纹修复的车轮
CN203999854U (zh) * 2014-08-05 2014-12-10 阳泉市林兴磁性材料有限责任公司 一种10kv节能型电解槽
CN105750691A (zh) * 2014-12-15 2016-07-13 重庆迅升机车配件有限公司 一种单齿辊堆焊修复工艺

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