专利名称：一种钢/铝复合导电柱的半连续铸造方法
技术领域：
本发明涉及电解铝生产技术领域，具体而言，本发明涉及一种采用半连续铸造生产电 解铝工业用钢/铝复合导电柱的方法。
背景技术：
钢/铝复合导电柱主要用于电解铝生产，由钢头和铝杆两部分组成。在具体使用时，传 统上通常是通过爆炸焊将钢头与铝块复合形成钢/铝爆炸焊块，然后将钢/铝爆炸焊块的铝 端与铝杆通过铝/铝连接结合在一起。但是，铝/铝复合界面容易开裂，导电柱的电阻较大， 有时会发生脱极现象。为此，专利技术"钢铝导电柱"(ZL 03220070.6及ZL 200520069128.X) 提出了用铸造方法制备钢/铝复合导电柱。在钢/铝铸造方法复合过程中， 一个关键问题就 是如何解决接触界面氧化问题，它直接关系到复合质量的好坏。钢头经过脱脂、除锈处理， 在固-液相复合时，如果不采取必要的措施，由于高温产生的氧化膜会严重地阻碍钢与铝的 复合，使得复合界面性能严重降低。在清洁的钢头表面形成一层浸镀熔剂膜，可以防止钢 头表面氧化，而且钢与铝液接触后，熔剂膜迅速熔化、分解，使活性钢表面直接与铝液接 触，进而发生铝液对钢板的浸润、漫流、吸附和扩散等复合行为，从而形成良好的界面复 合。通过上述专利方法实现钢/铝复合后，铁与铝之间相互作用形成复合层，使钢、铝之间 具有良好的导热性、导电性和足够的强度。然而，目前固-液复合钢/铝复合导电柱的生产 过程比较复杂，包括钢头准备、模具准备、铝水准备和吊运、浇注、冷却以及开模取件等 工艺环节。因此，存在生产准备时间长、工人劳动强度大、生产率低等问题，限制了该方 法的推广应用。
发明内容
本发明的目的是针对节能耐用型钢/铝复合导电柱生产过程中存在的生产准备时间长、 工人劳动强度大、生产率低等主要问题，提出一种钢/铝复合导电柱的半连续铸造方法。
具体而言为
3首先采用目前浇注钢/铝复合导电柱使用的铸造方法，利用小型模具浇注出高度不超过
30cm的短钢/铝复合体；然后对短钢/铝复合体的铝端进行机加工，铝端的加工深度控制在 5 10cm;将加工好的短钢/铝复合体装配到半连续铸造机的牵引头上，短复合导电柱的钢 头一端与牵引头接触，并保持短钢/铝复合体垂直通过半连续铸造机结晶器；开动结晶器冷 却水，将准备好的铝水(温度在730 760°C)引入铝水分配槽，并在引入铝水的相对端采 用溢流槽将温度己经降低并可能含有气体和浮渣的初期铝水排出；生产过程中，从一端引 入铝水，从溢流槽缓慢放出铝水，并注意观察短钢/铝复合体铝端的熔化情况；当铝端熔化 至机加工的深度时，调整铝水温度至690 710°C，用柱塞堵塞溢流槽，并启动牵引装置， 边引入铝水边牵引，直至铝杆达到指定长度；停止铝杆牵引和铝水引入，取出钢/铝复合 导电柱。
对短钢/铝复合体铝端进行机加工，目的是提高其与铝水的接触面积，促使短钢/铝复合 体铝端尽快熔化，提高生产效率，加工出的形状可以是满足上述要求的各种形状，如加工 成多个小方柱。
短钢/铝复合体可以在装配前经40(TC预热，也可以与结晶器上方的铝水分配槽一起预热。
为了提高生产效率，每次至少同时生产2根钢/铝复合导电柱。 重复上述工艺过程，即可进行下一次钢/铝复合导电柱的半连续生产。 与已有的生产方法相比，本发明提出的半连续铸造方法具有如下的主要优点
1) 避免釆用大型模具生产，减轻了工人的劳动强度，同时也提高了劳动生产率；
2) 采用半连续铸造方法生产， 一次可以同时生产多件，提高了生产效率，并保证了产 品质量和性能的稳定性；
3) 钢/铝复合导电柱中钢/铝结合部分采用短小模具生产，充型平稳，提高了产品的合 格率；
4) 钢/铝结合部分预先成形，避免了界面部分的急剧冷却，有效避免了界面裂纹等缺陷 的产生。
总之，通过上述生产方法，可以成功实现钢/铝复合导电柱的半连续铸造生产。
图1半连续铸造生产装置示意图 a、开始引入铝水阶段；b、半连续铸造阶段1短钢/铝复合体2牵引头3铝水分配槽4铝水5柱塞6溢流槽7结晶器
具体实施例方式
根据本发明所述技术方案选取具体实施例进行说明如下。 实施例l
首先采用目前浇注钢/铝复合导电柱使用的成熟铸造方法，利用小型模具浇注出高度为 25cm、截面为130mmxl30mm的短钢/铝复合体；然后将短钢/铝复合体的铝端加工成截面 为lOmmXlO mm的若干小方柱，加工深度5cm，使其具有更大的表面积；将加工好的短 钢/铝复合体装配到半连续铸造机的牵引头上，短复合导电柱的钢头一端与牵引头接触，并 保持短钢/铝复合体垂直通过半连续铸造机结晶器，使其既顺利穿过结晶器，又能保证在允 许的尺寸范围内；钢/铝复合体在装配前经40(TC预热；开动结晶器冷却水，将准备好的铝 水(温度为740°C)引入铝水分配槽，并在引入铝水的相对端采用溢流槽将温度已经降低 并可能含有气体和浮渣的初期铝水排出；生产过程中，从一端引入铝水，从溢流槽缓慢放 出铝水，并注意观察短钢/铝复合体铝端的熔化情况；采用尺规测量，当铝端熔化掉5cm 后，调整铝水温度至71(TC，堵塞溢流槽，并启动牵引装置，边引入铝水边牵引，直至铝 杆达到2m;停止铝杆牵引和铝水引入，取出钢/铝复合导电柱。
实施例2
首先采用目前浇注钢/铝复合导电柱使用的成熟铸造方法，利用小型模具浇注出高度为 30cm、截面为170mmxl70mm的短复合导电柱；然后将短钢/铝复合体的铝端加工成截面 为lOmmXlO mm的小方柱，加工深度10cm，使其具有更大的表面积；将加工好的短钢/ 铝复合体装配到半连续铸造机的牵引头上，短复合导电柱的钢头一端与牵引头接触，并保 持短钢/铝复合体垂直通过半连续铸造机结晶器；对短钢/铝复合体的外形进行适当加工， 使其既顺利穿过结晶器；短钢/铝复合体与结晶器上方的铝水分配槽一起预热；开动结晶器 冷却水，将准备好的铝水(温度为76CTC)引入铝水分配槽，并在引入铝水的相对端采用 溢流槽将温度己经降低并含有气体和浮渣的初期铝水排出；从一端引入铝水，从溢流槽缓 慢放出铝水，当铝端熔化10cm后，调整铝水温度至6卯'C，堵塞溢流槽，并启动牵引装置， 边引入铝水边牵引，直至铝杆达到2.5m;停止铝杆牵引和铝水引入，取出钢/铝复合导电 柱。
权利要求
1、一种钢/铝复合导电柱的半连续铸造方法，具体而言为首先采用目前浇注钢/铝复合导电柱使用的铸造方法，利用模具浇注出高度不超过30cm的短钢/铝复合体；然后对短钢/铝复合体的铝端进行机加工，铝端的加工深度控制在5～10cm；将加工好的短钢/铝复合体装配到半连续铸造机的牵引头上，短复合导电柱的钢头一端与牵引头接触，并保持短钢/铝复合体垂直通过半连续铸造机结晶器；生产过程中，从铝水分配槽的一端引入铝水，从溢流槽缓慢放出铝水，并注意观察短钢/铝复合体铝端的熔化情况；当铝端熔化至机加工的深度时，调整铝水温度至690～710℃，用柱塞堵塞溢流槽，并启动牵引装置，边引入铝水边牵引，直至铝杆达到指定长度；停止铝杆牵引和铝水引入，取出钢/铝复合导电柱。
2、 权利要求1所述的半连续铸造方法，其特征在于对短钢/铝复合体铝端进行机加工， 加工出的形状为小方柱。
3、 权利要求2所述的半连续铸造方法，其特征在于小方柱的截面大小为lOmmXlO mm0
4、 权利要求1所述的半连续铸造方法，其特征在于短钢/铝复合体在装配前经400°C 预热或与结晶器上方的铝水分配槽一起预热。
5、 权利要求1所述的半连续铸造方法，其特征在于在牵引铸造之前，开动结晶器冷却水，将准备好的铝水从铝水分配槽的一端引入，并在引入铝水的相对端釆用溢流槽将温 度已经降低并可能含有气体和浮渣的初期铝水排出。
全文摘要
一种钢/铝复合导电柱的半连续铸造方法，涉及电解铝生产技术领域。具体而言为利用小型模具浇注出高度不超过30cm的短钢/铝复合体；然后对短钢/铝复合体的铝端进行机加工，加工深度控制在5～10cm；将加工好的短钢/铝复合体装配到半连续铸造机的牵引头上，钢头一端与牵引头接触，保持短钢/铝复合体垂直通过半连续铸造机结晶器；生产过程中，从一端引入铝水，从溢流槽缓慢放出铝水，观察短钢/铝复合体铝端的熔化情况；当铝端熔化至机加工的深度时，调整铝水温度至690～710℃，用柱塞堵塞溢流槽，并启动牵引装置，边引入铝水边牵引，直至铝杆达到指定长度。本发明使得钢/铝结合部分预先成形，避免了界面部分的急剧冷却，有效避免了界面裂纹等缺陷的产生。
文档编号C25C3/12GK101559481SQ20091002783
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月15日 优先权日2009年5月15日
发明者赵玉涛, 刚 陈 申请人:江苏大学