专利名称：钢壳铝芯阳极爪横梁“非浸入法”渗铝粘结铸造工艺的制作方法
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，具体是铝电解槽用钢壳铝芯阳极爪横梁“非浸入法”渗铝粘结铸造工艺。
现有的钢壳铝芯阳极爪采用在阳极爪横梁钢壳中浇注铝液或者在浇注铝液后加压等铸造方法进行制造，这些方法由于铝芯与钢壳体根本无法粘结而且产生缝隙，所铸造的钢壳铝芯阳极爪无法达到良好的导电性能要求。此外，钢壳铝芯阳极爪横梁“浸入法”渗铝粘结铸造工艺，所铸造的钢壳铝芯阳极爪，虽然可以达到良好的导电性能要求，但“浸入法”渗铝工艺要求配备大型渗铝锅，成本较高，而且工艺操作难度大，存在易爆炸或烧穿锅底等安全隐患，难以实现机械化、自动化生产。
本发明的目的针对上述钢壳铝芯阳极爪横梁铸造部件现有铸造方法存在的不足，提供一种新的铸造方法，解决铝芯与钢壳粘结铸造的问题，以保障达到优良的导电性能要求，同时，使生产装备及工艺操作更简单、更安全、更有利于实现机械化和自动化生产。
本发明实现的方案是采用“非浸入法”在一定的温度条件下利用钢壳中注入的铝液实现渗铝粘结铸造，主要工艺流程①阳极爪横梁钢壳体清洗处理→②将钢壳体内腔充满氮气或其他惰性气体等防氧化的保护气体→③将充满防氧化保护气体的钢壳体加热升温→④升温后钢壳体内腔注入铝液并在700至1000℃温度条件下保温渗铝2分钟以上→⑤取出盛有铝液的钢壳体→⑥清理凸形连接铝柄周围的铝渣并安装凸形铝柄模具及冒口→⑦补充注入铝液至冒口顶部→⑧冷却至常温→⑨切割冒口、清理→⑩成品。
主要工艺操作方法①钢壳体清洗处理钢壳体表面除渣清理后，对铝钢粘结面进行除锈去污清洗(避免清洗到非铝钢粘结面)，清洗液可选用酸洗液，要求保障充分除锈去污，清洗后钢壳体晾干。
②将钢壳体内腔充满防氧化保护气体钢壳体清洗后应及时将钢壳体内腔充满防氧化保护气体，保护气体可选择氮气或其他惰性气体，防止钢壳体内腔表面氧化。
③将充满防氧化保护气体的钢壳体加热升温加热器可选择电阻炉、燃煤(或焦炭)炉、燃油炉等，钢壳体加热升温200℃以上。
④升温后钢壳体内腔注入铝液并在700至1000℃钢壳体加热升温温度条件下保温渗铝2分钟以上。
⑤取出盛有铝液的钢壳体盛有铝液的钢壳在加热器中保温渗铝达到预定的时间后，即可取出盛有铝液的钢壳。
⑥清理凸形连接铝柄口周围的铝渣并安装凸形铝柄模具及冒口铝柄模具可以用钢板、铸铁或其他材料制造。
⑦补充注入铝液至冒口顶部根据铸造部件的需要，在钢壳内铝液凝固前，补充注入足够的铝液。
⑧冷却至常温自然冷却至常温。
⑨切割冒口、清理。
⑩成品；成品检验合格即可入库。
本发明“非浸入法”渗铝粘结铸造工艺制造的钢壳铝芯阳极爪横梁，铝芯与钢壳粘结后抗拉强度可以达到或接近同牌号铸铝的强度，确保铝芯与钢壳充分粘结，并保障其导电性能达到设计要求。测试结果表明，本工艺“非浸入法”渗铝粘结铸造的钢壳铝芯阳极爪横梁，其优异的导电性能大幅度超过现普遍使用中的铸钢型阳极爪。实用测试压降值达到20mV以下，比铸钢型阳极爪压降值降低50％以上，使用该钢壳铝芯阳极爪，每吨电解铝电耗可降低100千瓦小时，提高电解铝生产效率，降低成本。由于钢壳铝芯阳极爪横梁取消了铸钢型阳极爪与导电铝杆连接的爆炸焊片，还可以显著降低设备安装成本，减少阳极爪脱落及维修费用。由于本工艺方法铸造的阳极爪横梁钢壳体不需要整体浸入铝液中，生产装备及工艺操作更简单、更安全、更有利于实现机械化和自动化生产。产品性能稳定，生产成本不超过原铸钢型阳极爪，具备了全面替代铸钢型阳极爪的充分条件和大规模生产的技术、工艺和装备条件。此外，本工艺方法还可以用于其它各种钢壳铝芯零部件，特别是尺寸较大的钢壳铝芯零部件铝钢复合材料粘结或粘接铸造，市场前景十分广阔。
权利要求
1.一种钢壳铝芯阳极爪横梁“非浸入法”渗铝粘结铸造工艺，其特征是将内腔充满氮气或其他惰性气体的钢壳铝芯阳极爪横梁钢壳体置于加热器中加热至200℃以上，然后将溶解的铝液注入横梁钢壳体内腔，确保钢壳体与铝液在700至1000℃温度条件下保温渗铝2分钟以上，利用钢壳体内注入的铝液实现渗铝粘结铸造。
2.根据权利要求1所述的钢壳铝芯阳极爪横梁“非浸入法”渗铝粘结铸造工艺，其特征是钢壳体经过清洗处理、去除清洗液及水分后，及时将钢壳体内腔充满氮气或其他惰性气体，防止钢壳体内表面氧化。
3.根据权利要求1所述的钢壳铝芯阳极爪横梁“非浸入法”渗铝粘结铸造工艺，其特征是盛有铝液的钢壳体内腔经过渗铝后，从加热器中取出盛有铝液的钢壳体时，根据该钢壳铝芯粘结铸造件的需要，在铝液凝固前补充注入足够的铝液，自然冷却至常温。
全文摘要
一种铝电解槽用钢壳铝芯阳极爪横梁“非浸入法”渗铝粘结铸造工艺。本工艺将铝液注入经预热到要求温度的钢壳铝芯阳极爪横梁钢壳体内，并保温一定的时间，确保铝芯与钢壳体充分地渗铝粘结，其导电性能大大优于目前普遍使用的铸钢型阳极爪，实用测试压降值达到20mV以下，比铸钢型阳极爪压降值降低50％以上，具有明显的节电降耗效果，该工艺比“浸入法”渗铝粘结铸造工艺及装备更简单，更安全，更利于实现机械化、自动化生产。
文档编号B22D19/16GK1680058SQ200410030589
公开日2005年10月12日 申请日期2004年4月11日 优先权日2004年4月11日
发明者王学超, 王晓鸣, 肖运红, 曾伯胜, 蒙必胜, 梅国华, 温础才 申请人:广西壮族自治区农业机械研究所