專利名稱：鋼殼鋁芯陽極爪橫梁“非浸入法”滲鋁粘結(jié)鑄造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁鋼粘結(jié)復(fù)合材料導(dǎo)電部件的鑄造工藝，具體是鋁電解槽用鋼殼鋁芯陽極爪橫梁“非浸入法”滲鋁粘結(jié)鑄造工藝。
現(xiàn)有的鋼殼鋁芯陽極爪采用在陽極爪橫梁鋼殼中澆注鋁液或者在澆注鋁液后加壓等鑄造方法進行制造，這些方法由于鋁芯與鋼殼體根本無法粘結(jié)而且產(chǎn)生縫隙，所鑄造的鋼殼鋁芯陽極爪無法達到良好的導(dǎo)電性能要求。此外，鋼殼鋁芯陽極爪橫梁“浸入法”滲鋁粘結(jié)鑄造工藝，所鑄造的鋼殼鋁芯陽極爪，雖然可以達到良好的導(dǎo)電性能要求，但“浸入法”滲鋁工藝要求配備大型滲鋁鍋，成本較高，而且工藝操作難度大，存在易爆炸或燒穿鍋底等安全隱患，難以實現(xiàn)機械化、自動化生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的針對上述鋼殼鋁芯陽極爪橫梁鑄造部件現(xiàn)有鑄造方法存在的不足，提供一種新的鑄造方法，解決鋁芯與鋼殼粘結(jié)鑄造的問題，以保障達到優(yōu)良的導(dǎo)電性能要求，同時，使生產(chǎn)裝備及工藝操作更簡單、更安全、更有利于實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn)。
本發(fā)明實現(xiàn)的方案是采用“非浸入法”在一定的溫度條件下利用鋼殼中注入的鋁液實現(xiàn)滲鋁粘結(jié)鑄造，主要工藝流程①陽極爪橫梁鋼殼體清洗處理→②將鋼殼體內(nèi)腔充滿氮氣或其他惰性氣體等防氧化的保護氣體→③將充滿防氧化保護氣體的鋼殼體加熱升溫→④升溫后鋼殼體內(nèi)腔注入鋁液并在700至1000℃溫度條件下保溫滲鋁2分鐘以上→⑤取出盛有鋁液的鋼殼體→⑥清理凸形連接鋁柄周圍的鋁渣并安裝凸形鋁柄模具及冒口→⑦補充注入鋁液至冒口頂部→⑧冷卻至常溫→⑨切割冒口、清理→⑩成品。
主要工藝操作方法①鋼殼體清洗處理鋼殼體表面除渣清理后，對鋁鋼粘結(jié)面進行除銹去污清洗(避免清洗到非鋁鋼粘結(jié)面)，清洗液可選用酸洗液，要求保障充分除銹去污，清洗后鋼殼體晾干。
②將鋼殼體內(nèi)腔充滿防氧化保護氣體鋼殼體清洗后應(yīng)及時將鋼殼體內(nèi)腔充滿防氧化保護氣體，保護氣體可選擇氮氣或其他惰性氣體，防止鋼殼體內(nèi)腔表面氧化。
③將充滿防氧化保護氣體的鋼殼體加熱升溫加熱器可選擇電阻爐、燃煤(或焦炭)爐、燃油爐等，鋼殼體加熱升溫200℃以上。
④升溫后鋼殼體內(nèi)腔注入鋁液并在700至1000℃鋼殼體加熱升溫溫度條件下保溫滲鋁2分鐘以上。
⑤取出盛有鋁液的鋼殼體盛有鋁液的鋼殼在加熱器中保溫滲鋁達到預(yù)定的時間后，即可取出盛有鋁液的鋼殼。
⑥清理凸形連接鋁柄口周圍的鋁渣并安裝凸形鋁柄模具及冒口鋁柄模具可以用鋼板、鑄鐵或其他材料制造。
⑦補充注入鋁液至冒口頂部根據(jù)鑄造部件的需要，在鋼殼內(nèi)鋁液凝固前，補充注入足夠的鋁液。
⑧冷卻至常溫自然冷卻至常溫。
⑨切割冒口、清理。
⑩成品；成品檢驗合格即可入庫。
本發(fā)明“非浸入法”滲鋁粘結(jié)鑄造工藝制造的鋼殼鋁芯陽極爪橫梁，鋁芯與鋼殼粘結(jié)后抗拉強度可以達到或接近同牌號鑄鋁的強度，確保鋁芯與鋼殼充分粘結(jié)，并保障其導(dǎo)電性能達到設(shè)計要求。測試結(jié)果表明，本工藝“非浸入法”滲鋁粘結(jié)鑄造的鋼殼鋁芯陽極爪橫梁，其優(yōu)異的導(dǎo)電性能大幅度超過現(xiàn)普遍使用中的鑄鋼型陽極爪。實用測試壓降值達到20mV以下，比鑄鋼型陽極爪壓降值降低50％以上，使用該鋼殼鋁芯陽極爪，每噸電解鋁電耗可降低100千瓦小時，提高電解鋁生產(chǎn)效率，降低成本。由于鋼殼鋁芯陽極爪橫梁取消了鑄鋼型陽極爪與導(dǎo)電鋁桿連接的爆炸焊片，還可以顯著降低設(shè)備安裝成本，減少陽極爪脫落及維修費用。由于本工藝方法鑄造的陽極爪橫梁鋼殼體不需要整體浸入鋁液中，生產(chǎn)裝備及工藝操作更簡單、更安全、更有利于實現(xiàn)機械化和自動化生產(chǎn)。產(chǎn)品性能穩(wěn)定，生產(chǎn)成本不超過原鑄鋼型陽極爪，具備了全面替代鑄鋼型陽極爪的充分條件和大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)、工藝和裝備條件。此外，本工藝方法還可以用于其它各種鋼殼鋁芯零部件，特別是尺寸較大的鋼殼鋁芯零部件鋁鋼復(fù)合材料粘結(jié)或粘接鑄造，市場前景十分廣闊。
權(quán)利要求
1.一種鋼殼鋁芯陽極爪橫梁“非浸入法”滲鋁粘結(jié)鑄造工藝，其特征是將內(nèi)腔充滿氮氣或其他惰性氣體的鋼殼鋁芯陽極爪橫梁鋼殼體置于加熱器中加熱至200℃以上，然后將溶解的鋁液注入橫梁鋼殼體內(nèi)腔，確保鋼殼體與鋁液在700至1000℃溫度條件下保溫滲鋁2分鐘以上，利用鋼殼體內(nèi)注入的鋁液實現(xiàn)滲鋁粘結(jié)鑄造。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼殼鋁芯陽極爪橫梁“非浸入法”滲鋁粘結(jié)鑄造工藝，其特征是鋼殼體經(jīng)過清洗處理、去除清洗液及水分后，及時將鋼殼體內(nèi)腔充滿氮氣或其他惰性氣體，防止鋼殼體內(nèi)表面氧化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼殼鋁芯陽極爪橫梁“非浸入法”滲鋁粘結(jié)鑄造工藝，其特征是盛有鋁液的鋼殼體內(nèi)腔經(jīng)過滲鋁后，從加熱器中取出盛有鋁液的鋼殼體時，根據(jù)該鋼殼鋁芯粘結(jié)鑄造件的需要，在鋁液凝固前補充注入足夠的鋁液，自然冷卻至常溫。
全文摘要
一種鋁電解槽用鋼殼鋁芯陽極爪橫梁“非浸入法”滲鋁粘結(jié)鑄造工藝。本工藝將鋁液注入經(jīng)預(yù)熱到要求溫度的鋼殼鋁芯陽極爪橫梁鋼殼體內(nèi)，并保溫一定的時間，確保鋁芯與鋼殼體充分地滲鋁粘結(jié)，其導(dǎo)電性能大大優(yōu)于目前普遍使用的鑄鋼型陽極爪，實用測試壓降值達到20mV以下，比鑄鋼型陽極爪壓降值降低50％以上，具有明顯的節(jié)電降耗效果，該工藝比“浸入法”滲鋁粘結(jié)鑄造工藝及裝備更簡單，更安全，更利于實現(xiàn)機械化、自動化生產(chǎn)。
文檔編號B22D19/16GK1680058SQ200410030589
公開日2005年10月12日 申請日期2004年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月11日
發(fā)明者王學(xué)超, 王曉鳴, 肖運紅, 曾伯勝, 蒙必勝, 梅國華, 溫礎(chǔ)才 申請人:廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)機械研究所