本发明涉及铝电解技术领域，特别涉及一种铝电解用打壳锤头的制备方法。
背景技术
预焙电解槽氧化铝下料采用自动化中间点式下料，每台电解槽一般设有3-6个打壳锤头交替打壳下料，通过电磁阀控制打壳气缸及打击锤头，击破电解质表面的坚硬结壳，形成孔洞，作为氧化铝投料点。这种方式能很好地实现氧化铝加料的自动控制，但根据工艺要求，每个打壳锤头每昼夜要打击1400次左右你每次打壳锤头都要与壳层摩擦且浸泡在电解质中2-3秒，频繁的打壳动作会使打壳锤头有较大的磨损，逐渐形成尖锥形，影响打壳效果及下料量，需要进行维修，更换。
目前市场制作打壳锤头的主要成分为q235钢。主要优点为价格低廉、易于焊接，同时其缺点也相当明显，一般使用寿命仅仅为3个月，导致大量资源的浪费。主要表现为(1)材料资源的浪费，例如一个320ka电解车间共有电解槽288台，每台电解槽装有5根打壳锤头，每根锤头约15kg，一次性更换打壳锤头为：5根×288根＝1440根，一年需要更换4次打壳锤头，共需消耗5760根锤头，合计吨位约为86.4吨，造成用于打壳锤头钢材的大量消耗；(2)人力资源的浪费，拆卸及更换锤头大量浪费的劳动力，如320ka，拆卸被磨损的锤头同时还需要再安装新的锤头，拆卸和安装锤头过程的钢材总量约为86.4吨，导致维修人员劳动强度大，批量更换锤头还影响正常生产；(3)影响电解铝的质量品质，打壳锤头磨损及熔解在电解铝锭内，使得电解铝锭增加杂质含量，降低了铝锭的品质。
专利cn102021484a描述了一种铝电解打壳锤头用材料，采用消失模或砂型铸造工艺，制备铁合金材料锤头，其主要成分为c0.5％-3.0％，mn3.5％-10.0％，si0.5％-1.0％，cr5％-20％，p<0.05％，s<0.05％，ni<0.05％，其余为fe，通过控制锰、铬等合金元素的含量，增加锤头的耐磨性能，延长了更换周期降低，但其缺点主要为该合金成分c含量与合金元素含量都非常高，焊接性差，难与打壳锤头连接杆焊接在一起，增加工人的更换锤头的难度。况且在电解槽附近磁场的作用下，使得本来比较难于焊接的工艺变得更加困难，一旦在打壳过程中，发生打壳锤头的脱落现象，整个锤头必将全部变成杂质，进入铝液中，增加杂质含量。除非对连接杆结构进行改动，改变原有的连接方式，才有可能使用这种结构的打壳锤头，但该工程量非常大，很难实际推广。
专利cn102021464b描述了一种用于铝电解打壳锤头的材料，其成分配比为wc50％-70％，tic5％-10％，c0.01％-1％，si0.5％-1％，p<0.05％，s<0.05％，ni<0.05％，其余为fe，以碳化钨为基本材料，可以大大提高锤头的硬度和耐磨性，但是如此高含量的wc，必将大大增加锤头的制造成本，目前，wc市场售价400元/公斤，单个锤头重量17公斤，按照50％的wc用量计算，单个锤头仅仅wc原料的价格就高达3400元，再加上其他材料的成本与粉末冶金成型的工艺的费用，单根锤头的成本至少4000元。成本过高，难于在企业推广和应用。
专利cn2760052y描述了铝电解槽用复合材料抗磨损防溶蚀打壳锤头，采用复合铸造的方法，将凸型普通碳素钢芯和凹型台高铬耐磨抗溶蚀合金钢壳体铸造成型，锤头上部的凸型台材质与普通碳素钢焊接性较好，锤头下部的高铬合金钢具有良好的耐磨性、抗高温性能、防溶蚀性能，该结构的锤头寿命是普通锤头的3倍以上，但该结构需要采用复合铸造的工艺，对浇铸质量要求较高，否则很容易出现凸凹结合处两部分脱离的现象。由于该结构是两层结构，首先在连接上就难于实现，很难做成无空隙的冶金级结合，这样在电解过程中，电解质必将进入空隙中，久而久之，造成孔隙的不断增大，于此同时，打壳过程中，锤头要反复冲击击打壳面，再来回的冲击过程中，也极易造成锤头的上下脱落。且此种结构要对连接槽打壳连接杆进行改动，大大增加了工作量。
专利cn204849059u描述了一种电解槽打壳锤头，该方法主要结构包括吊板、连接板、连接管、锤头，在连接板上端焊接吊板，下端焊接连接管，然后将带有圆柱形榫头扣合入连接管中，再次通过焊接固定。该方法结构简单，便于操作，成本低廉，但其锤头的耐磨性、耐蚀性较差，不能有效提高打壳锤头的使用寿命。
技术实现要素：
针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种铝电解用打壳锤头的制备方法，其特征在于包括步骤：(1)对q235钢锤头表面进行预处理；(2)在所述q235钢锤头表面熔覆涂层，所述涂层的粉末材料组分的重量配比为ni0-16％，cr4％-28％，b0-4％，si0.1％-3％，c0.03％-4.5％，wc5％-29％，其余为fe以及不可避免的杂质；(3)对其进行热处理。
上述粉末材料组分的选择中，cr能提高熔覆涂层的强度、硬度和耐磨性，同时又提高了抗氧化性和耐腐蚀性；
上述粉末材料组分的选择中，ni能提高熔覆涂层在高温下的防腐性和耐热性，同时保持优异的塑形和韧性。
上述粉末材料组分的选择中，通过调整cr、ni元素的配比，使熔覆涂层形成双相不锈钢结构，兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，在拥有高强度和高硬度的同时，仍具备优异的韧性、耐腐蚀性和焊接性能。
上述粉末材料组分的选择中，wc能进一步提高熔覆涂层的硬度和耐磨性，但是过高的wc含量易造成涂层的开裂，因此，其最佳的添加范围为5％～29％。
进一步的，所述的预处理，选用喷砂处理的方法，清除锤头表面的锈皮污物，增加表面的粗糙度，改善表面活性。
进一步的，所述涂层的粉末材料组分还包括ha、co、mo、nb、tic元素的一种或几种。
进一步的，所述涂层的粉末材料粒度为45μm-150μm。
进一步的，步骤(2)中采用等离子堆焊的方法熔覆涂层。
进一步的，所述涂层的每道堆焊宽度为8mm-26mm。
进一步的，所述涂层的熔覆高度范围为由端面向上方20mm-300mm的区域。
进一步的，所述涂层的熔覆厚度范围为圆周面0.5mm-3.5mm，端面2mm-10mm。
进一步的，所述步骤(3)中的热处理，其工艺为：热处理温度为550℃-650℃，保温时间1.5-3h，炉冷，以保证涂层组织的均匀化，并消涂层的堆焊应力。
本发明的有益技术效果：本发明由于采用了在q235钢锤头表面熔覆一层高性能涂层，使其具有了高硬度、高耐磨性、高耐蚀性的特性的同时，仍具备优异的焊接性能；本发明可以使打壳锤头的使用寿命平均达14个月，锤头的使用量减少四分之三以上；并且能有效提高原铝的纯度，大幅减少打壳锤头磨损及熔解在电解铝锭内的情况，使得电解铝锭杂质含量降低，按照单根锤头正常使用3个月，本发明的锤头使用寿命达14个月，由锤头引入的杂质含量可降低为之前的21.43％；进一步提升生产效率，减轻劳动强度，降低生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
首先对q235钢锤头进行表面进行喷砂处理，清除锤头表面的锈皮等污物，获得洁净的表面，并增加表面的粗糙度，改善表面活性。然后采用等离子堆焊的方法对q235钢锤头表面进行堆焊，其中堆焊粉末的成分为ni4％，cr17％，b0.3％，si0.2％，c0.15％，wc14％，其余为fe以及不可避免的杂质，粉末材料粒度为45μm-150μm。控制堆焊电流130a，每道熔覆层的宽度为15mm，在高度由端面向上方的熔覆高度为150mm，圆周面厚度为1.8mm，底面厚度为3.5mm。最后进行热处理，其工艺为：550℃×1.5h，炉冷，以保证涂层组织的均匀化，并消除涂层的堆焊应力。经过堆焊处理的高性能锤头在电解槽中的使用寿命为10个月。
实施例2
首先对q235钢锤头进行表面进行喷砂处理，清除锤头表面的锈皮等污物，获得洁净的表面，并增加表面的粗糙度，改善表面活性。然后采用等离子堆焊的方法对q235钢锤头表面进行堆焊，其中堆焊粉末的成分为ni9％，cr20％，b1.2％，si0.8％，c0.15％，wc20％，mn1％，其余为fe以及不可避免的杂质，粉末材料粒度为45μm-150μm。控制堆焊电流140a，每道熔覆层的宽度为15mm，在高度由端面向上方的熔覆高度为200mm，圆周面厚度为2mm，底面厚度为3.5mm。最后进行热处理，其工艺为：600℃×1.5h，炉冷，以保证涂层组织的均匀化，并消除涂层的堆焊应力。经过堆焊处理的高性能锤头在电解槽中的使用寿命为12个月。
实施例3
首先对q235钢锤头进行表面进行喷砂处理，清除锤头表面的锈皮等污物，获得洁净的表面，并增加表面的粗糙度，改善表面活性。然后采用等离子堆焊的方法对q235钢锤头表面进行堆焊，其中堆焊粉末的成分为ni5％，cr19％，b1.3％，si1.2％，c0.4％，wc22％，hf0.9％，其余为fe以及不可避免的杂质，粉末材料粒度为45μm-150μm。控制堆焊电流144a，每道熔覆层的宽度为12mm，在高度由端面向上方的熔覆高度为90mm，圆周面厚度为1.8mm，底面厚度为2.5mm。最后进行热处理，其工艺为：580℃×2h，炉冷，以保证涂层组织的均匀化，并消除涂层的堆焊应力。经过堆焊处理的高性能锤头在电解槽中的使用寿命为15个月。
实施例4
首先对q235钢锤头进行表面进行喷砂处理，清除锤头表面的锈皮等污物，获得洁净的表面，并增加表面的粗糙度，改善表面活性。然后采用等离子堆焊的方法对q235钢锤头表面进行堆焊，其中堆焊粉末的成分为ni16％，cr8％，b0.8％，si1.2％，c0.15％，wc10％，mo0.6％，其余为fe以及不可避免的杂质，粉末材料粒度为45μm-150μm。控制堆焊电流130a，每道熔覆层的宽度为12mm，在高度由端面向上方的熔覆高度为200mm，圆周面厚度为2.5mm，底面厚度为3.5mm。最后进行热处理，其工艺为：550℃×1.5h，炉冷，以保证涂层组织的均匀化，并消除涂层的堆焊应力经过堆焊处理的高性能锤头在电解槽中的使用寿命为13个月。
实施例5
首先对q235钢锤头进行表面进行喷砂处理，清除锤头表面的锈皮等污物，获得洁净的表面，并增加表面的粗糙度，改善表面活性。然后采用等离子堆焊的方法对q235钢锤头表面进行堆焊，其中堆焊粉末的成分为ni3％，cr22％，b1.2％，si1.5％，c0.15％，wc15％，mo0.6％，co2％，其余为fe以及不可避免的杂质，粉末材料粒度为45μm-150μm。控制堆焊电流135a，每道熔覆层的宽度为18mm，在高度由端面向上方的熔覆高度为50mm，圆周面厚度为3mm，底面厚度为4mm。最后进行热处理，其工艺为：580℃×2h，炉冷，以保证涂层组织的均匀化，并消除涂层的堆焊应力经过堆焊处理的高性能锤头在电解槽中的使用寿命为15个月。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。