CN205254317U - 用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备，包括焊机小车和焊机电源，焊机小车包括车体，以及安装在车体上的控制柜、移动装置和机头；机头包括送丝电机、与送丝电机配合安装的摆动器和熔嘴夹持件，以及安装于熔嘴夹持件上的熔嘴；在车体的顶部设置有焊丝盘固定架，在机箱内的顶部设置有焊丝导向装置。本实用新型操作简便，自动化程度高，能够节约人工成本，大幅提高阴极钢棒焊接的工作效率，基本不受作业环境等条件的制约和影响，设备的通用性强，能够适用于各种系列电解槽的不同规格的阴极钢棒的焊接要求。

Description

用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备

技术领域

本实用新型涉及铝电解生产技术领域，具体涉及一种用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备。

背景技术

在铝电解生产过程中，无论新建的电解槽还是大修的电解槽，其阴极钢棒都需要焊接，现有的阴极钢棒焊接方式主要是人工焊接：在人工焊接时、由于焊缝宽度较大，采用手工方式无法焊接，一般采用在焊缝中间加入刚连片的方式焊接，即在焊缝中间插入一层刚连片后手工焊接刚连片两侧，焊接完一层后需要停下去除焊渣，去除焊渣后在上一层刚连片的基础上再焊接下一层、依次焊接刚连片直至将整个焊缝焊接完成。采用这种焊接方式由于在焊缝处刚连片与两侧的钢棒母材没有完全熔合，加之焊接时工人的焊接水平参差不齐，因此，焊接好的阴极钢棒在实际的使用的过程中，在焊缝位置处电阻和压降较大，这一方面会造成电解槽电流偏流，影响整台电解槽的稳定性；另一方面又会造成吨铝直流电耗增加，并且对于大修的电解槽，在待焊接的阴极钢棒两侧的电解槽一般都处于工作状态，因此，人工焊接时工作环境恶劣、焊接时周围的环境温度极高、并且还存在安全隐患，在焊接时工人可操作的空间非常有限，对焊接效率和焊接质量都有较大影响。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种操作方便、安全可靠，自动化程度高、作业效率高的用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

设计一种用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备，包括焊机小车和设置于所述焊机小车外部的焊机电源，其特征在于，所述焊机小车包括车体，以及安装在所述车体上的控制柜、移动装置和机头；

所述机头包括送丝电机、与所述送丝电机配合安装的摆动器和熔嘴夹持件，以及安装于所述熔嘴夹持件上的熔嘴；

所述移动装置包括旋转立柱和配合安装在所述旋转立柱上的上下滑块，使所述上下滑块沿所述旋转立柱的竖直方向上下移动，且所述旋转立柱带动所述上下滑块沿水平方向产生180度的旋转自由度；在所述上下滑块的端部设有配合安装在一起的竖向丝杠和竖向滑块，在所述竖向滑块的下端配合安装有横向丝杠，所述送丝电机通过固定板与所述横向丝杠安装在一起；

在所述车体的顶部设置有焊丝盘固定架，在所述焊丝盘固定架的下方对应位置设置有焊丝导向装置。

优选的，所述控制柜设置于所述车体的一端，在所述车体的另一端设有机箱，在所述车体的一侧设有机箱门，所述机头通过所述移动装置安装于所述机箱内的侧壁上。

在上述技术方案中，旋转立柱通过自身的旋转，带动机头在水平方向上产生180度的自由度，使得机头可以从车体一侧的机箱门转出进行焊接作业，在不使用时机头收进机箱内部。上下滑块可沿旋转立柱上下移动，以满足焊接阴极钢棒焊接时在竖直方向上的位置要求。通过竖向丝杠可调节竖向滑块的上下位置，实现机头位置在竖直方向上的微调；通过设置在竖向滑块下端的横向丝杠，可调节横向丝杠相对于竖向滑块的前后位置，实现机头位置在前后方向上的微调，这里的前后是以主视图为参照的方向，靠近车体的方向为后，远离车体的方向为前。

设置于车体顶部的焊丝盘固定架，用于固定焊丝盘，在实际的使用中可根据要焊接的阴极钢棒的实际规格和焊缝宽度设置单个或多个焊丝盘，以保证焊接效率和焊接质量。设置于焊丝盘固定架斜下方的焊丝导向装置可以防止焊丝在焊接过程中发生弯曲，保证焊接过程正常运行。在实际使用时可以根据钢棒在水平方向上的实际规格增加或减少焊丝数量，在竖直方向上则可以根据实际需要提供合适高度的熔嘴，这样使得本实用新型中的阴极钢棒焊接设备可以适用于现有电解铝厂所有规格的阴极钢棒焊接。

优选的，所述旋转立柱的上下两端分别旋转安装于所述机箱的顶部和底部，在所述旋转立柱上设有滑轨，所述上下滑块通过所述滑轨安装于所述旋转立柱上。

优选的，所述焊丝导向装置的一端枢接于所述机箱内的顶部靠近所述机箱口处，另一端设有导向轮，所述导向轮为绝缘体。当焊丝导向装置在不使用时，可旋转收进机箱内，使用时转出固定。

优选的，所述上下滑块沿所述旋转立柱上下移动的行程大于阴极炭块的高度。这样能够满足焊接设备在对阴极钢棒焊接时的位置要求。所述上下滑块的移动通过伺服电机进行控制。这样可以实现上下滑块的电气控制，提高该焊接设备的自动化程度。

优选的，所述焊机电源为三相工频交流电进行整流滤波处理后获得的平稳直流输出焊接电流。

优选的，所述熔嘴夹持件为铜件。

优选的，在所述送丝电机和熔嘴夹持件之间设置有导向管。导向管用于防止焊丝在送丝电机和铜件之间发生弯曲。

优选的，在所述送丝电机上的焊丝顶紧位置有防顶死导向机构。可以保证在上端或下端焊丝被堵时，焊丝可以自动打滑，防止设备在焊接过程中受到损坏。

优选的，在所述车体的底部设有万向轮，便于焊机小车的移动。

本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型主要用于电解铝厂的阴极钢棒焊接，在电解槽大修待阴极炭块下到电解槽后，将焊机小车机头位置与焊缝位置对正之后，在焊缝的两侧需要用衬板形成一个密闭的环境，以保证可以形成稳定熔池，整个焊接过程除焊缝处需要人工加衬板外，其余过程都可以自动进行；该阴极钢棒焊接设备在焊接时，其下端的阴极钢棒可以立缝焊接、不需打坡口，因此，在阴极钢棒焊接时只需一人控制该焊机小车即可实现阴极钢棒的焊接。

2.本实用新型的阴极钢棒焊接设备适用于不同槽型，不同规格的电解槽阴极钢棒焊接。在实验中对于198×120mm截面的阴极钢棒在焊缝宽度为30mm时，焊接一个焊缝的时间为15min左右，可以大幅提高生产效率。

3.本实用新型的阴极钢棒焊接设备在实际使用中焊接效果良好，在超声波探伤下通过本设备焊接后的阴极钢棒在焊缝处除在四周有少量的夹渣和气孔外，在焊缝内部基本没有夹渣和气孔现象。

4.本实用新型的阴极钢棒焊接设备操作简便，自动化程度高，能够节约人工成本，大幅提高阴极钢棒焊接的工作效率，基本不受作业环境等条件的制约和影响，设备的通用性强，能够适用于各种系列电解槽的不同规格的阴极钢棒的焊接要求，其焊接成本低、焊接效率高，在焊缝处的电阻小、压降低，对于整个铝电解槽的正常运行和安全生产都有较大意义。

附图说明

图1为本实用新型阴极钢棒焊接设备的主视图（其中的焊丝导向装置为收起状态）；

图2为本实用新型阴极钢棒焊接设备的左视图（其中的焊丝导向装置为打开状态）；

图3为图2中移动装置控制机头运动方向的示意图；

图4为本实用新型阴极钢棒焊接设备的立体图；

图5为机头的结构示意图；

其中，1为车体，2为控制柜，3为机箱，4为机箱门，5为焊丝盘，6为送丝电机，7为熔嘴夹持件，8为熔嘴；9为旋转立柱，10为上下滑块，11为竖向丝杠，12为竖向滑块，13为横向丝杠，15为焊丝盘固定架，16为焊丝导向装置，17为导向轮，18为万向轮，20为摆动器，21为防顶死导向机构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但下列实施例只是用来详细说明本实用新型的实施方式，并不以任何方式限制本实用新型的范围。

实施例1：一种用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备，参见图1-图5，包括焊机小车和设置于焊机小车外部的焊机电源，焊机小车包括车体1、控制柜2、移动装置和机头；焊机电源为三相工频交流电进行整流滤波处理后获得的平稳直流输出焊接电流。控制柜2设置于车体1的一端，在车体1的另一端设有机箱3，在车体1的一侧设有机箱门4，机头通过移动装置安装于机箱3内的侧壁上，在车体1的底部设有万向轮。

机头包括送丝电机6、与送丝电机6配合安装的摆动器20和熔嘴夹持件7，以及安装于熔嘴夹持件7上的熔嘴8，在送丝电机6和熔嘴夹持件7之间设置有导向管，熔嘴夹持件7为铜件。

移动装置包括设置于机箱3内的旋转立柱9和配合安装在旋转立柱9上的上下滑块10，旋转立柱9的上下两端分别旋转安装于机箱3的顶部和底部，在旋转立柱9上设有滑轨，上下滑块10通过滑轨安装于旋转立柱上，使上下滑块10沿旋转立柱9的竖直方向上下移动，且旋转立柱9带动上下滑块10沿水平方向产生180度的旋转自由度；上下滑块10沿旋转立柱9上下移动的行程大于阴极炭块的高度，上下滑块10的移动通过伺服电机进行控制。在上下滑块10的端部设有配合安装在一起的竖向丝杠11和竖向滑块12，在竖向滑块12的下端配合安装有横向丝杠13，送丝电机6通过固定板与横向丝杠13安装在一起。移动装置带动机头运动的方向参见附图3中所示，其中，a为上下滑块沿立柱上下移动的方向，b为竖向滑块相对于竖向丝杠产生上下移动的方向，c为横向丝杠相对于竖向滑块产生前后移动的方向。

在车体1的顶部设置有焊丝盘固定架15，焊丝盘5安装在焊丝盘固定架15上，在机箱3内的顶部设置有焊丝导向装置16，焊丝导向装置16的位置与焊丝盘固定架15的位置相对应。焊丝导向装置16的一端枢接于机箱3内的顶部靠近机箱口处，另一端设有导向轮17，导向轮17为绝缘体。

实施例2：一种用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备，与实施例1的不同之处在于，在送丝电机6和熔嘴夹持件7之间设置有导向管，用于防止焊丝在送丝电机和铜件之间发生弯曲。在送丝电机6上的焊丝顶紧位置有防顶死导向机构21，可以保证在上端或下端焊丝被堵时，焊丝可以自动打滑，防止设备在焊接过程中受到损坏。

在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件。

本实用新型的具体工作方式为：

在工作时，推动焊机小车到待焊接的阴极钢棒处止，通过旋转立柱将机头旋转90°摆出，通过上下滑块调整机头相对于阴极钢棒的位置，机头上下位置调整完毕后，启动焊机，首先调节焊接起弧时的电压和电流，以及焊接时的送丝速度和摆动器的摆动速度，装好熔嘴，通过竖向丝杠和横向丝杠实现对机头的上下位置和前后位置的微调，使机头部分落下，至距离焊缝底部30mm处止，在焊缝两侧需要有衬板固定，以形成稳定的熔池。两侧的焊缝需要衬板对焊缝强制成型，在焊接过程中需要撒入焊剂以形成稳定熔池，在焊接开始后整个焊接过程可以全部自动运行、在焊接过程中根据不同的阴极钢棒规格来设置不同的参数。由于焊接过程中阴极钢棒在焊缝处热量积累，因此，焊接电压和焊接电流也在焊接过程中实时变化，从而保证焊接质量和焊缝的良好成型。固定好衬板之后，调节机头上摆动器的摆幅大小，为保证焊接质量、摆动器的摆幅应尽可能大。摆动器调整好后，控制送丝电机向下送丝，当送丝电机收到反馈信号后、焊丝即送到焊缝底部，此时即可启动焊接，焊接完成后去掉两侧衬板和收弧板，继续进行下一个阴极钢棒焊接。焊接工作结束后，机头通过移动装置收进机箱内部，焊丝导向装置也收进机箱内部，便于焊机小车的移动和放置。

在控制柜中对的焊机电源和机头部分的调节分属两个控制单元，其中根据实际使用时所使用的焊丝数量在控制部分就有相应的多个控制模块对其分别进行调节，在设备正常运行之后这些独立的控制单元又可以同步运行互相反馈、互相影响。机头部分可以根据实际的焊接要求，同时使用单根或多根焊丝、同步运行同时焊接，但这些焊丝之间两两都要做绝缘。控制柜在使用时主要控制机头部分的移动以及焊机电源运行，其中焊接过程中的电压、电流和送丝速度，摆动器的摆动速度和左右停留时间预先设置好后，开机运行后由控制程序控制自动运行，根据阴极钢棒的实际规格和焊缝宽度可以同时有单根或多根焊丝共同焊接，以提高焊接效率和焊接质量，控制部分可以同时调节单根或多根焊丝的单独和同步运行。

本实用新型在焊接阴极钢棒时、两侧钢棒均不需打坡口，即可以实现阴极钢棒的立缝焊接。在焊接时对于截面规格为：198×120mm，焊缝宽度为20—30mm的阴极钢棒在焊接时对于单个焊缝的焊接时间为：12—20min。实验中取相同长度的样品、相同截面的母材和焊缝处的样品，测得焊缝处的压降和电阻小于母材。焊缝样品的拉伸、弯曲和冲击试验检测结果如下表1、表2所示。

由以上检验结果可以看出，使用本实用新型进行焊接的阴极钢棒，焊缝样品的各项性能指标优良，焊接效果更好。

上面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下进行变更或改变。

Claims (10)

1.一种用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备，包括焊机小车和设置于所述焊机小车外部的焊机电源，其特征在于，所述焊机小车包括车体，以及安装在所述车体上的控制柜、移动装置和机头；

所述机头包括送丝电机、与所述送丝电机配合安装的摆动器和熔嘴夹持件，以及安装于所述熔嘴夹持件上的熔嘴；

所述移动装置包括旋转立柱和配合安装在所述旋转立柱上的上下滑块，使所述上下滑块沿所述旋转立柱的竖直方向上下移动，且所述旋转立柱带动所述上下滑块沿水平方向产生180度的旋转自由度；在所述上下滑块的端部设有配合安装在一起的竖向丝杠和竖向滑块，在所述竖向滑块的下端配合安装有横向丝杠，所述送丝电机通过固定板与所述横向丝杠安装在一起；

在所述车体的顶部设置有焊丝盘固定架，在所述焊丝盘固定架的下方对应位置设置有焊丝导向装置。

2.根据权利要求1所述的用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备，其特征在于，所述控制柜设置于所述车体的一端，在所述车体的另一端设有机箱，在所述车体的一侧设有机箱门，所述机头通过所述移动装置安装于所述机箱内的侧壁上。

3.根据权利要求2所述的用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备，其特征在于，所述旋转立柱的上下两端分别旋转安装于所述机箱的顶部和底部，在所述旋转立柱上设有滑轨，所述上下滑块通过所述滑轨安装于所述旋转立柱上。

4.根据权利要求2所述的用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备，其特征在于，所述焊丝导向装置的一端枢接于所述机箱内的顶部靠近所述机箱口处，另一端设有导向轮，所述导向轮为绝缘体。

5.根据权利要求1所述的用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备，其特征在于，所述上下滑块沿所述旋转立柱上下移动的行程大于阴极炭块的高度；所述上下滑块的移动通过伺服电机进行控制。

6.根据权利要求1所述的用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备，其特征在于，所述焊机电源为三相工频交流电进行整流滤波处理后获得的平稳直流输出焊接电流。

7.根据权利要求1所述的用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备，其特征在于，所述熔嘴夹持件为铜件。

8.根据权利要求1所述的用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备，其特征在于，在所述送丝电机和熔嘴夹持件之间设置有导向管。

9.根据权利要求1所述的用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备，其特征在于，在所述送丝电机上的焊丝顶紧位置有防顶死导向机构。

10.根据权利要求1所述的用于电解铝厂的阴极钢棒焊接设备，其特征在于，在所述车体的底部设有万向轮。