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摘要：電解鋁草莓视频在线免费下载是目前電解鋁生產中預焙陽極電解槽的關鍵構件。其主要作用是連接陽極炭塊，並給電解槽傳輸強大的直流電流。國內電解鋁草莓视频在线免费下载主要采用中頻煉鋼+消失模鑄造工藝生產，該種工藝生產的鑄造鋼爪主要存在導電性能差、力學性能差、焊接性能差、排放不達標等缺陷。因此，國內一些電解鋁生產企業采用電焊生產草莓视频在线免费下载，但是由於焊接的截麵積較大，人工電焊的強度很難保證。電渣熔焊利用強電流通過渣池而產生電阻熱，可以瞬間將鋼爪橫梁底部與鋼爪頭上部各10mm的部分熔化，並與熔池內的液態金屬結合，實現鋼爪橫梁與鋼爪頭的全截麵熔焊。

關鍵詞：草莓视频在线免费下载，電渣熔焊，全截麵焊接

The research progress of Electroslag welding for the production of anode steel stub

Abstract:Anode steel stub is a key part of pre-baked anode in primary aluminum production linking carbon anode and transmit power to potcells.At present, casting steel stubs are popular to be produced by intermediate frequency furnace and EPC casting .Some defects of casting steel stubs have been found due to restriction of casting process, such as high resistance,poor mechanical properties, poor welding performance,and excessive emissions etc. Accordingly, steel stubs are produced by manual welding instead of EPC casting in some of Al.Smelters in China. However,welding quality is difficult to guarantee for the large welding area. The bottom of the steel stub beam and the top of the steel stub column can be both melted about 10mm by Electroslag welding with the  heat that the current produces through the liquid slag,and fused with liquid metal in welding pool.Further it is fulfilled that all cross section metallurgical bonding can be realized between beam and column.   

Keywords:Anode steel stub;Electroslag welding;all cross section metallurgical bonding

電解鋁草莓视频在线免费下载是電解鋁生產中預焙陽極電解槽的關鍵構件，直接影響電解鋁生產的效率和經濟效益。在鋁電解生產工藝中，草莓视频在线免费下载的主要作用是夾持陽極碳塊，並給電解槽傳輸強大的直流電流。以國內應用較為普遍的400KA電解槽為例，通過每個鋼爪的平均電流達到了8000A。且草莓视频在线免费下载的工作溫度較高，以裸露在電解質外的鋼爪橫梁為例，其工作溫度也在250℃以上，鋼爪腿部的溫度最高更是達到了500℃以上。因此草莓视频在线免费下载不僅需要具備良好的導電性能，良好的力學性能指標同樣非常重要。通過改進草莓视频在线免费下载的製造工藝來提高其使用性能，對降低電解鋁的生產成本有著重要意義。

1 傳統生產工藝

1.1 鑄造草莓视频在线免费下载

長期以來國內電解鋁草莓视频在线免费下载普遍采用中頻爐煉鋼+消失模鑄造的方法進行生產，該技術主要存在以下缺陷：

（1）由於中頻爐煉鋼對於材料成分的控製不嚴，使新鑄鋼爪中S、P、C、Mn、Cr等影響材料導電性的元素普遍超標嚴重，從而導致鑄造草莓视频在线免费下载導電性能降低。

（2）消失模鑄造過程中排氣工藝的不穩定性，使得鑄造草莓视频在线免费下载中存在夾雜、氣孔等鑄造缺陷，也會影響鋼爪的導電性和強度。

（3）普通鑄造鋼爪一般不進行變質處理和正火處理，得到的鑄態組織普遍晶粒粗大，使其力學性能大大降低，加劇了鑄造草莓视频在线免费下载在熱狀態下的形變內彎現象的發生，甚至從鋼爪橫梁處斷裂造成早期破損；

（4）變形導致修複難度增加，成本提高；

（5）鑄鋼生產會產生S、P等有害元素超標的廢氣排放，造成環境汙染。

1.2 焊接草莓视频在线免费下载

    圖1為國內電解鋁企業普遍使用的一種4爪結構草莓视频在线免费下载。采用人工焊接工藝生產草莓视频在线免费下载，存在著一些不可逾越的障礙。

圖1：人工電焊生產鋼爪示意圖1-鋼爪橫梁；2-熔焊區；3鋼爪腿

   如圖2所示，人工電焊生產草莓视频在线免费下载的步驟是將待焊接的鋼爪腿打出30度角，25mm深的坡口。

圖2：人工電焊生產鋼爪示意圖 

    如表1所示，由於焊接鋼爪的焊接麵積比較大，往往會出現未焊透及夾渣等現象。因此，人工焊接工藝生產草莓视频在线免费下载存在以下重大缺陷：

表1 不同種類鋼爪的直徑及截麵

（1）使用壽命短。由於人工電焊修複的鋼爪存在明顯的冶金缺陷無法克服，焊縫在高溫電解液的衝刷下易被腐蝕，使草莓视频在线免费下载的使用壽命降低。矯直困難。

（2）人工電焊修複的鋼爪由於焊接質量在使用矯直機矯直的過程中很容易在焊縫處斷裂。草莓视频污成人質量不穩定。

（3）由於人工電焊方法修複工作的質量在很大程度上取決於電焊工的技術素質和認真程度，所以不同電焊工焊接的電解鋁草莓视频在线免费下载質量不同，就是同一個電焊工在同一天焊接的幾個電解鋁草莓视频在线免费下载腿質量也不同。

2 電渣熔焊工藝

2.1 電渣熔焊原理

電渣熔焊是電渣冶金的分支之一。電渣熔焊是利用電流通過熔渣時產生的電阻熱作為熱源進行熔焊的方法。其主要工藝過程是在銅質水冷結晶器、底水箱和兩個焊接麵所組成的區域內加入固態或液態熔渣，將自耗電極的端部插入其中，當自耗電極、熔渣和底水箱通過短網與變壓器形成供電回路時，便有電流從變壓器輸出，通過液態熔渣。由於上述供電回路中，熔渣的電阻相對較大，占據了變壓器二次壓降的大部分壓降，從而在渣池中產生了大量的焦耳熱，使其處於高溫熔融狀態。由於渣池的溫度遠大於金屬的熔點，從而使自耗電極的端部的金屬逐漸加熱熔化，熔化的金屬聚集成液滴，在重力的作用下，金屬液滴從自耗電極的端頭脫落，穿過渣池進入金屬熔池。與此同時兩個焊接表麵的金屬也逐漸熔化，並在水冷結晶器的強製冷卻作用下，材質相同的兩部分液態金屬逐漸凝固，形成焊接區域。熔焊過程中，一方麵，須焊接工件的兩端也是作為結晶器的一部分直接與熔渣接觸兩側的水冷結晶器壁強製冷卻，熔焊麵與水冷結晶器接觸的表麵會形成一層渣殼；另一方麵，待焊接工件的兩端是作為結晶器的一部分直接與熔渣接觸，由於其冷卻能力較弱，熔渣不會凝固，而始終處於熔池上方，由熔池的熔合線像結晶器焊縫寬延伸，不會在熔焊區域形成夾層。在正常熔焊期間，電流從電極進入渣池後，要通過金屬熔池和凝固鋼錠再由底水箱和短網返回變壓器。由於電渣冶金的特點，金屬與熔渣之間要發生一係列的物理化學反應，從而可以去除金屬中的有害雜質元素和非金屬夾雜物。熔焊區域內的金屬從下而上逐漸凝固，金屬熔池和渣池就不斷向上移動，上升的渣池使結晶器內壁和鋼錠之間形成一層渣殼，它不僅使熔焊區域的表麵平潔光滑，而且降低了徑向導熱，有利於自下而上的順序結晶，改善了熔焊區域內部的結晶組織，最終實現全截麵冶金結合的目的。

圖3：電渣熔焊原理示意圖1-鋼爪腿；2-鋼爪橫梁；3-底水箱；

4-變壓器；5-自耗電極；6-渣池；7-金屬熔池；8-熔焊區域

2.2 電渣熔焊的熔渣

    鋼爪橫梁與鋼爪腿的焊接需要克服了普通澆鑄鋼爪所存在的夾渣、砂眼、氣孔等缺陷。電渣以其獨特的工藝方式，為各元素的氧化還原，以及有害雜質的去除，提供了充分的熱力學和動力學條件。首先要求熔渣應具有適宜電阻值；其次要求熔渣具有較低的熔點；第三熔渣應具有很好的流動性。因此綜上所述，渣係選擇CaF₂+Al₂O₃的二元渣係，即ANF-6渣係。在此基礎上添加微量的CeO₂可以起到以下效果：

（1）電渣熔焊過程中含稀土的熔渣電阻值較高、熔點低、流動性好，易形成渣池；隔絕空氣，有效避免焊接過程中的二次氧化，提高金屬熔化速度，有利於降低能耗。

（2）另一方麵，稀土元素Ce可以使熔焊區域組織晶粒細化、均勻、改善焊接區域的導電性能。由CeO₂、CaF₂、Al₂O₃組成，其中各成分按質量百分含量為：CeO₂：2-5%、CaF₂：68-70%、Al₂O₃：25-30%。

2.3 電渣熔焊的結晶器設計

電解鋁草莓视频在线免费下载的焊接較為複雜，

（1）焊接位置較為狹窄，焊接過程中的冷卻控製不好鋼爪橫梁就會發生變形，影響使用；

（2）每個鋼爪腿與橫梁之間的距離不能有偏差，要在結晶器內對鋼爪腿進行固定；

（3）草莓视频在线免费下载的結構主要有三種：4爪、6爪、8爪，結晶器的設計需要適應各種不同鋼爪的腿的焊接。

    考慮到以上三點的特殊要求，草莓视频色版APP設計了一種新型的組合式結晶器：其材質為純銅，以四爪鋼爪的焊接為例，結晶器的上半部分和下半部分均為長方形箱體，電極入口設在上半部分，同鋼爪腿與橫梁的焊接位置相對應。結晶器的上半部分與下半部分沿鋼爪腿垂直方向通過螺栓裝配，與鋼爪橫梁和鋼爪腿的兩端共同組成焊接成型區域，焊縫口尺寸可根據不同結構的鋼爪進行相應的調整。這種水冷組合式結晶器裝配簡單，可操作性強，確保熔焊過程中的冶金質量，避免了縮孔、氣體等鑄造缺陷的發生。

2.4 熔焊工藝製度的確定

（1）生產前準備

將水冷組合式結晶器與鋼爪腿和鋼爪橫梁組合在一起，確保在熔焊時不發生漏鋼現象。焊接麵應打磨出新鮮金屬表麵。

自耗電極用與草莓视频在线免费下载相同材質的鋼板切割製成，尺寸為：20mm×80mm,焊接在假電極頭上，其用量應能保證熔焊一組鋼爪腿使用（根據不同結構的鋼爪四爪、六爪、八爪），確保自耗電極和假電極的焊縫部分不能熔化進入渣池。

（2）渣量

化渣前應調好石墨電極，保證整個化渣過程中電極位於結晶器中心，並加入第一批渣料。以電渣熔焊生產140mm鋼爪為例，化渣供電製度電壓為45V，電流為1500～2000A。盡管焊縫口尺寸140mm×40mm，但實際熔焊區不隻發生在焊縫口的範圍內，而是在140mm×（60～100）mm，因此。為保證正常電渣過程，渣量G是一個關鍵參數，應按照式（1）確定：

          （1）                                      

         （2）

               （3）

式（1）中 ，

則，因此，對於單個鋼爪腿的熔焊，渣量應為1～1.5Kg。

（3）熔焊電流與電壓

熔焊電流可以按照式（4）平均線電流密度與金屬熔池直徑的乘積來計算，平均線電流密度可以取經驗值200。使用的熔渣為ANF-6，熔焊電壓可以按照其經驗公式（5）來進行計算。

               （4）

                （5）

則熔焊電流的計算值為2389A，熔焊電壓為32.78V。而在實際生產中液態熔渣進入結晶器後，手動調整電流為1200～2500A，電壓為36V；正式進入熔焊階段，電流穩定在2500A，設備自動運行，電壓為38V。單個鋼爪腿熔焊完成後，手動停止下降電極，等電流到零位後，手動控製移開電極，水冷仍持續進行。將自耗電極移至下一個熔焊位置，準備下次焊接。

3 電渣熔焊鋼爪

經過反複的試生產摸索，電渣熔焊140mm電解鋁草莓视频在线免费下载取得了成功。對電渣熔焊工藝生產的電解鋁草莓视频在线免费下载進行了多項檢測均優於普通鑄造鋼爪和人工電焊鋼爪，對比結果如下：

（1）橫切剖麵對比見圖3，由圖中可以清晰的看到，電渣熔焊實現了鋼爪腿與鋼爪橫梁的全截麵焊接，而人工焊接的鋼爪腿與鋼爪橫梁間有一條明顯的未焊接麵。

圖4：電渣熔焊（左）與人工電焊（右）生產的草莓视频在线免费下载腿剖麵

（2）使用超聲波探傷儀對焊縫進行檢測，按規定的測量方法以探頭的移動距離測得的缺陷長度，如果底波波形超過AVG曲線，則判定焊縫有缺陷。圖4（左）中是對電渣熔焊鋼爪進行超聲波探傷檢測的波形圖，從左到右的三條底波依次為焊接區域上表麵回波、焊接區域下表麵回波、地麵波，三條波形均未超過AVG曲線，據此可以判定焊接效果良好；圖4（右）中是對人工電焊鋼爪進行超聲波探傷檢測的波形圖，焊接區域上表麵和下表麵回波均超過AVG曲線，據此可以判定焊接區域內存在缺陷。超聲波探傷檢測的波形圖與鋼爪橫切剖麵的結果相對應，因此以上方法可以作為超聲波探傷判斷電渣熔焊草莓视频在线免费下载焊接質量的依據。

圖5：電渣熔焊（左）與人工電焊（右）生產的草莓视频在线免费下载腿超聲波探傷波形圖

（3）力學性能對比見表2，對電渣熔焊工藝焊接的鋼爪腿與普通鑄造工藝生產的鋼爪腿各5組進行對比測試，矩形拉伸試樣的尺寸為2mm×10mm×70mm，由表中的數據可見，電渣熔焊的草莓视频在线免费下载焊縫位置的力學性能要好於普通鑄造工藝生產的草莓视频在线免费下载。

（4）導電性能對比見表3，對電渣熔焊工藝生產的鋼爪與普通鑄造工藝生產的四爪170mm鋼爪各10組，使用鐵碳壓降儀對每個鋼爪腿的導電性能進行對比測試，測試電流為200A，持續時間10S，測試時氣溫-5℃。由表中數據可見，電渣熔焊的草莓视频在线免费下载其導電性能要明顯優於普通鑄造工藝生產的草莓视频在线免费下载。

表2 兩種不同焊接方法焊接截麵的力學性能對比

表3 電渣熔焊鋼爪與普通鑄造鋼爪導電性能對比

4 結論

（1）電渣熔焊工藝操作簡單、方便、工藝穩定、技術先進，為電解鋁草莓视频在线免费下载的生產製造開辟了一條新路。

（2）相對與人工電焊，電渣熔焊選擇合理的工藝製度，可以避免氣孔、夾渣、裂紋等缺陷，實現全截麵熔焊，獲得質量優良的焊縫。

（3）相對於普通鑄造工藝，電渣熔焊工藝生產的草莓视频在线免费下载的屈服強度和抗拉強度都有明顯提高，導電性能方麵也有較大幅度的提升。

（4）經相關電解鋁企業試用，電渣熔焊工藝生產的電解鋁草莓视频在线免费下载完全達到設計要求。今後還需進一步完善其生產工藝，逐步適應各種型號草莓视频在线免费下载的生產製造，進而徹底替代傳統鑄造和人工電焊工藝。

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