[发明专利]钢壳铝芯阳极爪横梁渗铝粘结铸造生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝钢粘结复合材料导电部件的铸造工艺，具体是钢壳铝芯阳极爪横梁渗铝粘结铸造生产工艺。

背景技术

钢壳铝芯阳极爪横梁作为铝电解槽阳极导电装置的主要部件，主要起到传导电流的作用，其电阻值的高低直接影响到钢壳铝芯阳极爪横梁的质量，横梁的电阻值越低，导电能力就越强，应用于电解铝生产中节电效果就越显著。

钢壳横梁的渗铝粘结铸造质量跟渗铝温度和渗铝时间关系紧密，渗铝温度过低，铝、钢的原子之间就不发生或难于发生相互渗透，铝钢之间不能形成合金层，钢壳和铝芯就不能完成有效粘结，钢壳铝芯横梁的电阻值就高，在此条件下，进一步延长钢壳横梁的渗铝时间对改善渗铝质量有一定的效果但作用不明显；渗铝温度适宜时，铝、钢的原子活性大，铝钢之间发生相互渗透的现象活跃，在适当的时间范围内就可以形成稳定的合金层，保证钢壳和铝芯完成连续致密、稳定有效的粘结，钢壳铝芯横梁的电阻值就低，进一步延长渗铝时间不能显著提高产品的渗铝质量；渗铝温度进一步升高时，保持适宜温度条件下的渗铝时间或延长渗铝时间，钢壳铝芯横梁的电阻值降低的效果并不明显，不能显著提高产品的质量，同时造成了燃料的浪费，如果缩短渗铝时间，会导致钢壳铝芯横梁的电阻值升高，因此，维持钢壳横梁在适宜的温度范围内、保持稳定的渗铝时间完成渗铝粘结铸造对钢壳铝芯横梁质量的影响非常重要。

CN1295047C公开的电解铝用钢壳铝芯阳极爪渗铝粘结铸造工艺方法，铝液温度控制点不明确，造成渗铝质量不稳定，容易出现废品。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钢壳铝芯阳极爪横梁渗铝粘结铸造生产工艺，克服原有的钢壳铝芯阳极爪渗铝粘结铸造工艺方法渗铝温度不明确，导致渗铝质量不稳定、产品废品率高等缺点。

为解决上述技术问题，本发明提供一种钢壳铝芯阳极爪横梁渗铝粘结铸造生产工艺，工艺流程如下：

①钢壳横梁前处理→②助渗、阻渗处理→③烘干→④渗铝铸造→⑤冷却→⑥切割冒口→⑦检验→⑧成品。

渗铝铸造的方法为：钢壳横梁浸入铝液中进行渗铝铸造，在渗铝过程中把铝液温度控制在780℃～800℃之间，渗铝时间根据钢壳横梁的重量和内腔体积的大小而定，一般控制在10～20分钟之间。

在钢壳横梁浸入铝液中进行渗铝前将钢壳横梁置入烘干室内烘干，烘干室的温度控制在120℃～150℃，可以缩短钢壳横梁的烘干时间，又可以防止钢壳内表面再次氧化。

钢壳横梁进行到渗铝后期，即将吊出渗铝炉之前，向渗铝炉添加一定量的铝液或铝锭，达到补充钢壳横梁带走铝液的损失、维持渗铝炉铝液总量不变的目的，从而保证钢壳铝芯横梁基本一致的渗铝铸造条件，确保产品质量的稳定性。

具体实施方案

本实施方案以批量生产钢壳铝芯横梁为前提，制定本方案，主要工艺操作方法如下：

①钢壳横梁前处理：钢壳横梁焊接完成后，清理好表面的焊渣和杂质，安装焊接好铸造冒口，对腔体内表面进行除油、除锈处理，可分别选择相应的碱液和酸液完成钢壳内表面的除油、除锈，同时检查钢壳腔体有无漏液的现象发生。

②助渗、阻渗处理：向钢壳内腔注入助渗液并保持一定的时间，使腔体内表面均匀覆盖一层助渗剂，倒出助渗液后在钢壳腔体外表面均匀刷涂一层阻渗剂，防止钢壳外表面在渗铝过程中与铝液粘结。

③烘干：将钢壳横梁置入烘干室内烘干，保持烘干室的温度在120℃～150℃，可以缩短钢壳横梁的烘干时间，又可以防止钢壳内表面再次氧化。

④渗铝铸造：铝液温度达到780℃～800℃之间时，把钢壳横梁浸入铝液进行渗铝，渗铝时间根据钢壳横梁的重量和内腔体积的大小而定，一般控制在10～20分钟之间。由于钢壳横梁浸入铝液时铝液温度会有所降低，铝液温度低于790℃时，不允许将钢壳横梁浸入铝液进行渗铝铸造。钢壳横梁进行到渗铝后期，即将吊出渗铝炉之前，向渗铝炉添加一定量的铝液或铝锭，达到补充钢壳横梁带走铝液的损失、维持渗铝炉铝液总量不变的目的，从而保证钢壳铝芯横梁基本一致的渗铝铸造条件，确保产品质量的稳定性。

⑤冷却：将渗铝后的钢壳横梁至于室内，自然冷却至常温。

⑥切割冒口：除去铸造冒口，锯掉多余的铝芯铸造水口余量，清理钢壳铝芯横梁上附着的铝屑渣子及其他杂质。

⑦检验：钢壳铝芯横梁采用TE200高精度回路电阻测试仪进行测量，测试平均电阻值合格后即可入库。

⑧成品：入库后的钢壳铝芯横梁，按照设计要求焊接好圆钢爪头，即可完成钢壳铝芯横梁阳极爪的制造。

本发明钢壳铝芯阳极爪横梁渗铝粘结铸造生产工艺制造的钢壳铝芯横梁阳极爪，其生产工艺简单，操作简便，工人劳动强度低，生产效率高，产品质量稳定可靠，产品的废品率低，确保钢壳与铝芯的之间保持稳定可靠的合金粘结，产品的导电性能达到设计要求，生产实践证明，本发明钢壳铝芯阳极爪横梁渗铝粘结铸造生产工艺制造的钢壳铝芯横梁阳极爪，产品的合格率达到99％以上，比原生产工艺制造的产品合格率提高近十个百分点，测试产品的常温平均电阻值达到3.5μΩ，比原生产工艺制造的产品降低约2μΩ，提高产品的导电能力40％以上，经电解铝企业与铸钢型阳极爪对比使用结果证明，测试平均压降值降低30mv以上，节电效果明显。