[发明专利]磁场环境下的电解铝阴极钢棒全截面焊接方法

说明书

本发明公开了一种磁场环境下的电解铝阴极钢棒全截面焊接方法，旨在解决电解铝生产过程中阴极钢棒焊接接头电阻大、压降高的问题。该方法首先将待焊接工件进行校正对位，预留出用于焊接的缝隙；然后在待焊接工件的底部安装起弧装置，在上述缝隙两侧安装模具以形成焊接腔室，并在焊接腔室的内表面涂覆耐高温材料；最后，以所用焊丝为正极、待焊接工件为负极，将正负极与起弧装置连接，对焊接工件进行立缝焊接。本发明焊缝处的有效焊接面积与母材具有相同的截面，焊接头的力学性能、导电性能均优于母材原有性能；此外，该方法焊接效果好、可操作性强、焊接成分均匀，能有效降低吨铝电耗，具有显著的经济和社会效益，具备批量应用的条件。

技术领域

本发明涉及一种铝电解生产技术领域，具体涉及的是一种磁场环境下的电解铝阴极钢棒全截面焊接方法。

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。由于电解槽的周围存在着很强的磁场，很多种焊接设备和方法不能在此场景下使用或使用受限。

目前，电解铝过程中阴极钢棒的焊接方式主要采用人工焊接方式。然而，人工焊接时焊缝宽度较大，无法采用手工方式进行焊接，而是选择在焊缝中间加入钢连片的方式焊接。但是，钢连片一般比较薄，需要焊接多片才能将整个焊缝焊接完成。采用这种焊接方式难以保证在焊缝处钢连片与两侧的钢棒母材达到完全熔合，并且每一层钢连片之间缝隙较大，再加之焊接工人的焊接水平参差不齐，焊接质量不易控制；因而易导致焊接好的阴极钢棒在实际的使用过程中，焊缝位置处电阻和压降较大，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。而且为降低生产成本，电解槽的大修大都是在不停产的状态下进行的，即在待焊接的阴极钢棒两侧的电解槽一般都处于工作状态。所以，铝电解槽的焊接大都是在恶劣的工况或环境条件下（环境温度极高、操作的空间非常有限）实施的，焊接效率和焊接质量难以保证，而且还存在安全隐患。

因此，急需提供一种能适宜于在强磁场环境中作业、不受磁场干扰、可操作性强、节能降耗、环保、高效的焊接方法，以提高阴极钢棒与铝软带的焊接接头的导电性能和质量。

发明内容

本发明为了解决阴极钢棒传统焊接方式中存在的不足，提供一种能在强磁场环境中作业、不受磁场干扰的电解铝阴极钢棒全截面焊接方法，能够使焊缝两侧的阴极钢棒有效的连接，降低阴极钢棒焊接成本，提高焊接效率，还能够有效地确保焊缝均匀、焊接接头力学性能优良、导电性能好。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

设计一种适用于强磁场环境中作业、不受磁场干扰的电解铝阴极钢棒全截面焊接方法，主要包括以下步骤，

（1）焊前准备：将待焊接新钢棒和旧钢棒表面去锈，无需打坡口；

（2）焊前装配

a、将待焊接的新、旧钢棒分别安装起弧装置上后校正对位，使其在宽度方向上中心一致，并在新、旧钢棒之间预留出焊缝位置，然后在所述焊缝位置的两侧安装模具，使待焊接的钢棒与所述模具形成一个密闭的焊接腔室，并在所述焊接腔室内表面涂覆耐高温材料；

b、焊丝穿过焊接机头深入到所述焊接腔室内，并作为正极与所述起弧装置连接，所述待焊接钢棒为负极，与所述起弧装置连接；其中，所述焊接机头上安装有水冷焊枪或管状熔咀，还安装有便于检测焊接腔室内熔液液面高度的检测装置；

（3）根据待焊接钢棒的规格尺寸，调节焊枪或管状熔咀的长度、数量和安装距离，根据焊缝尺寸调节焊接参数，同时控制焊接温度，进行立缝焊接，焊接过程中在所述焊接腔室内撒入保护剂，防止焊缝金属高温氧化。

优选的，所述焊接方法适用于磁场强度≤10000GS的焊接环境。

优选的，在步骤（2）中，所述焊缝为10～100mm。