CN113231681A - 一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具及其分离方法 - Google Patents

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杨堃
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Abstract

本发明公开了一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具及其分离方法，该分离刀具，包括：安装座、刀体；所述的安装座上带有安装孔；刀体与安装座底面垂直连接；刀体顶部两侧通过横截面为三角形的支撑部与安装座底面连接；所述的刀体正面投影轮廓为长方形结构，从上至下依次由涨裂部、过渡部、分离部、切入端组成；涨裂部厚度大于分离部；过渡部和切入端由上至下其厚度逐渐减小；采用该方法分离爆炸焊块钢铝结合面时，所用时间短，便于钢材和铝材的回收利用；对铝导杆本体没有损坏，避免了其他分离方法造成的铝导杆端面修理或校直工序。

Description

一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具及其分离方法
技术领域
本发明涉及爆炸焊块分离技术领域，具体涉及一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具及其分离方法。
背景技术
阳极炭块是预焙铝电解生产过程中必不可少的消耗原料之一，它在电解铝过程中起到导电阳极和参与电化学反应的作用，阳极导杆组是连接阳极炭块与电解槽水平母线之间的导体，可重复使用。铝电解阳极导杆组是由铝导杆、爆炸焊快、钢爪体之间相互焊接而成的，其中钢爪体与爆炸焊块之间采用电焊，爆炸焊块与铝导杆之间采用氩弧焊；阳极导杆组与阳极炭块使用磷生铁浇铸使之成为一体，总称为阳极。阳极在电解生产过程中其炭块部分会随着电化学反应的消耗逐渐减小，阳极逐渐下降接近电解质液面，温度达960℃左右，爆炸焊块与钢爪体之间的焊接部位由于长期受拉力、高温以及焊接质量等的影响会逐渐开焊、开裂，导致钢爪体与带爆炸焊块的铝导杆脱离，如果此时需要对铝导杆进行维修，则需要将爆炸焊块与铝导杆进行分离；现有技术中的分离方法包括如下：
(1)采用刨床将爆炸焊块与铝导杆之间的铝-铝焊缝刨开，这种方法需要对四个面的焊缝分别进行刨削，效率极低，且剩余的废爆炸焊块上有铝板及铝焊肉残留，不利于废爆炸焊块废铝和废钢的回收利用，降低废旧物资回收的价格。
(2)采用锯床将爆炸焊块与铝导杆锯切分离，有两种锯切方法，一是锯切铝-铝焊缝，二是锯切钢铝结合面，由于锯条具有柔性，锯切时易产生偏斜，锯切铝-铝焊缝锯条和锯切钢-铝结合面都容易卡住锯条，造成锯条崩断，效率不高，锯切钢-铝结合面废爆炸焊块上仍残留较多铝，锯切铝-铝焊缝不利于物资回收，而且锯切铝-铝焊缝时容易损伤铝导杆端面，增加了修复端面的工序。
(3)采用压脱分离的方法，利用工装将导杆固定，用液压机对爆炸焊块施加压力使铝-铝焊缝崩开，这种方法效率较前两种方法有所提高，但操作过程中危险性较高，而且特别容易将铝导杆端头压弯，增加了铝导杆校直的工序，废爆炸焊块上同样会有铝板存在，同样不利于物资回收。
(4)采用剪切分离的方法，工装将导杆固定，用液压缸带动剪切刀具对爆炸焊块与铝导杆之间的铝-铝焊缝进行剪切，这种方法效率较几种方法效率提高明显，但操作过程容易破坏铝导杆端面，增加了铝导杆端面修复的工序，废爆炸焊块上同样会有铝板存在，同样不利于物资回收。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供了一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具及其分离方法，其分离效率比传统方法更高，且可将爆炸焊块的钢铝进行较为彻底的分离，使废钢和废铝有效分类，给废旧物资的分类回收利用提供了便利。
为实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：
一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具，包括：安装座、刀体；所述的安装座上带有安装孔；刀体与安装座底面垂直连接；刀体顶部两侧通过横截面为三角形的支撑部与安装座底面连接；所述的刀体正面投影轮廓为长方形结构，从上至下依次由涨裂部、过渡部、分离部、切入端组成；涨裂部厚度大于分离部；过渡部和切入端由上至下其厚度逐渐减小；在刀体的正面和后面上，涨裂部、过渡部、分离部、切入端之间的连接处均为弧面。
进一步的，所述的涨裂部和过渡部之间的连接处为外凸型弧面；所述的过渡部和分离部之间的连接处为内凹型弧面；所述的分离部切入端之间的连接处均为外凸型弧面。
进一步的，所述的分离刀具的刀体高度为300mm，分离部和切入端的总高度为80mm；所述的涨裂部厚度为40mm，分离部厚度为20mm。
进一步的，所述的切入端底部为半径1.5mm的圆弧面。
进一步的，所述的分离刀具的材质为6CrW3Si。
一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具的分离方法，包括如下步骤：
S1：将分离刀具通过安装座安装在液压机上，将待修铝导杆调运至修理工装平台，调整铝导杆位置使爆炸焊块的钢铝结合处与分离刀具的切入端底部重合，夹紧导杆；
S2：启动液压机施加剪切力，待分离刀具切入端切入钢铝结合面后，在刀具表面刷一层润滑油，继续施压至钢铝结合面胀裂分离。
S3：分离完成后松开导杆夹具，吊出导杆至下一道修理工序待修处。
进一步的，所述的液压机施加的剪切力为160吨的恒定压力。本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)钢铝分离速度较快，根据企业内部实际使用过程统计数据，采用本方法钢铝结合面分离时间只需10～15秒即可完成。
(2)钢铝分离较为彻底，便于钢材和铝材的回收利用。
(3)对铝导杆本体没有损坏，避免了其他分离方法造成的铝导杆端面修理或校直工序。
附图说明
图1是本发明一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具的结构示意图；
图2是本发明一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具侧视图；
图中：安装座1、安装孔11、支撑部2、涨裂部3、分离部4、切入端5、过渡部31。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：
如图1-2所示，在本发明的一个实施例中，一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具，包括：安装座1、刀体；所述的安装座1上带有安装孔；刀体与安装座1底面垂直连接；刀体顶部两侧通过横截面为三角形的支撑部2与安装座1底面连接；所述的刀体正面投影轮廓为长方形结构，从上至下依次由涨裂部3、过渡部31、分离部4、切入端5组成；涨裂部3厚度大于分离部4；过渡部31和切入端5由上至下其厚度逐渐减小；在刀体的正面和后面上，涨裂部3、过渡部31、分离部4、切入端5之间的连接处均为弧面，通过弧面平滑过渡，减小分离涨裂时的摩擦。
进一步的，所述的涨裂部3和过渡部31之间的连接处为外凸型弧面；所述的过渡部31和分离部4之间的连接处为内凹型弧面；所述的分离部4切入端5之间的连接处均为外凸型弧面。
进一步的，所述的分离刀具的刀体高度为300mm，分离部4和切入端5的总高度为80mm；所述的涨裂部3厚度为40mm，分离部4厚度为20mm。
进一步的，所述的切入端5底部为半径1.5mm的圆弧面。
进一步的，所述的分离刀具的材质为6CrW3Si。
上述实施例中的一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具的分离方法，包括如下步骤：
S1：将分离刀具通过安装座1安装在液压机上，将待修铝导杆调运至修理工装平台，调整铝导杆位置使爆炸焊块的钢铝结合处与分离刀具的切入端5底部重合，夹紧导杆；
S2：启动液压机施加剪切力，待分离刀具切入端5切入钢铝结合面后，在刀具表面刷一层润滑油，继续施压至钢铝结合面胀裂分离。一般情况下，在刀具切入焊缝1/3处开始胀裂、2/3处可实现完全分离。
S3：分离完成后松开导杆夹具，吊出导杆至下一道修理工序待修处。
进一步的，所述的液压机施加的剪切力为160吨的恒定压力。
通过在电解铝厂铝导杆维修现场试验，得到试验数据统计见表1、2。
表1 240kA铝导杆试验数据(爆炸焊块截面尺寸285mm×285mm)
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
用时 14sec 15sec 14sec 15sec 15sec 15sec 14sec 15sec 13sec 15sec
序号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
用时 15sec 16sec 15sec 15sec 14sec 15sec 15sec 14sec 15sec 15sec
表2 420kA铝导杆试验数据(爆炸焊块截面尺寸185mm×185mm)
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
用时 10sec 9sec 11sec 9sec 10sec 10sec 9sec 10sec 10sec 9sec
序号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
用时 10sec 10sec 10sec 10sec 11sec 9sec 10sec 10sec 9sec 10sec
试验结果表明：除去吊装时间，采用该刀具和分离方法分离钢铝结合面，钢铝结合面分离时间根据导杆组爆炸焊块的截面大小不同，420kA铝导杆爆炸焊块钢铝结合面分离平均时间在10秒左右；240kA铝导杆爆炸焊块钢铝结合面分离平均时间在15秒左右。由于采用分离涨裂的方式，残留在爆炸焊块上的铝只有很小一部分，基本实现了完全分离的效果。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具，包括：安装座、刀体；其特征在于：所述的安装座上带有安装孔；刀体与安装座底面垂直连接；刀体顶部两侧通过横截面为三角形的支撑部与安装座底面连接；所述的刀体正面投影轮廓为长方形结构，从上至下依次由涨裂部、过渡部、分离部、切入端组成；涨裂部厚度大于分离部；过渡部和切入端由上至下其厚度逐渐减小；在刀体的正面和后面上，涨裂部、过渡部、分离部、切入端之间的连接处均为弧面。
2.根据权利要求1所述的一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具，其特征在于：所述的涨裂部和过渡部之间的连接处为外凸型弧面；所述的过渡部和分离部之间的连接处为内凹型弧面；所述的分离部切入端之间的连接处均为外凸型弧面。
3.根据权利要求1所述的一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具，其特征在于：所述的分离刀具的刀体高度为300mm，分离部和切入端的总高度为80mm；所述的涨裂部厚度为40mm，分离部厚度为20mm。
4.根据权利要求1所述的一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具，其特征在于：所述的切入端底部为半径1.5mm的圆弧面。
5.根据权利要求1所述的一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具，其特征在于：所述的分离刀具的材质为6CrW3Si。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具的分离方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：将分离刀具通过安装座安装在液压机上，将待修铝导杆调运至修理工装平台，调整铝导杆位置使爆炸焊块的钢铝结合处与分离刀具的切入端底部重合，夹紧导杆；
S2：启动液压机施加剪切力，待分离刀具切入端切入钢铝结合面后，在刀具表面刷一层润滑油，继续施压至钢铝结合面胀裂分离。
S3：分离完成后松开导杆夹具，吊出导杆至下一道修理工序待修处。
7.根据权利要求6所述的一种铝电解阳极导杆爆炸焊块分离刀具的分离方法，其特征在于：所述的液压机施加的剪切力为160吨的恒定压力。
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