一种高强度高导电铝合金阳极导杆及其制造方法与流程

本发明属于铝电解生产技术领域，具体涉及一种铝电解用高强度高导电铝合金阳极导杆及制造方法。

背景技术：

随着工业化改革的深入发展，中国已成为全球最大的电解铝生产国和消费国。2016年国内电解铝产量占全球电解铝总产量的56.27%，电解铝行业生产装备不断向大型化、节能化、环保型方向发展。

阳极导杆是铝电解工艺中用来连接电解槽阳极母线和阳极钢爪的导体，起着导电和悬挂阳极炭块的作用。传统阳极导杆采用在99.7%的铝液中添加小于0.5%mg元素的工艺来制作。导杆平均抗拉强度为81.5mpa，导电率为57.2iacs%,维氏硬度为31.1hv5，在使用过程中由于强度、硬度较低，受高温、腐蚀、更换阳极作业中大力提升等工作特性的影响，易出现弯曲、表面划伤等现象，造成导杆与阳极母线接触不良，卡具压降较高，导杆维修频繁，使用寿命短，工人劳动强度大等结果。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对传统阳导杆存在问题和不足,提供了一种高强度高导电的铝合金阳极导杆。

本发明的另一目的在于提供一种上述导电杆的制造方法。

本发明采用以下技术方案：

本发明所述的高强度高导电铝合金阳极导杆,按百分百计，由以下质量百分比的成分组成：si0.05～0.1%,fe0.20～0.30%，ti0.02～0.03%，b0.01～0.02%，mg0.70～0.80%，其余为al和不可避免的杂质,其中，杂质为微量元素，其中每种成分不得超过0.02%，杂质总和不得超过0.2%。

本发明所述的高强度高导电铝合金阳极导杆的制造方法，具体包括以下步骤：

第一步：选用纯度为99.6%的电解原铝或重熔用铝锭、99.9%的镁锭、以及al-5ti-b合金杆作为原材料；

第二步：在熔铝炉内将铝锭加热熔化至780～800℃或直接灌入温度为780～800℃的电解原铝,加入占原材料总重量0.7-0.8%的镁锭，搅拌熔化成铝合金液并进行精炼除气、除杂处理后加入覆盖剂；

第三步：待铝合金液温度控制在730～740℃时，将铝合金液导入竖井进行浇注,根据浇注速度用喂丝机在溜槽中加入直径φ9.5毫米的al-5ti-b合金杆对铝合金液进行在线晶粒细化处理；

第四步：对铸造后的毛坯根据要求进行倒角、铣面、打孔等机械加工得到合格的阳极导杆。

所述第二步中，覆盖剂的主要成分为：氯化镁38±2％、氯化钾27±2％、氯化钠26±2％、氯化钙6-10％。

上述加入的al-5ti-b合金杆以钛元素为基准，且钛占原材料总重量0.02～0.03%。

所述第四步中，该导杆的外形尺寸为，阳极提升孔直径，阳极提升孔中心距导杆上表面80±1mm，导杆上部倒角为30mm×30°，下部倒角为25mm×45°，夹角基准面为倒角所在的导杆侧表面。

本发明的有益效果在于：本发明打破用纯铝或纯铝中添加少量（≤0.5%）镁元素来制造阳极导杆的传统工艺方法，采用99.6%的高铁电解铝液，同时将镁元素含量提升至0.7~0.8%，有效解决了阳极导杆表面硬度不足的问题。添加了以钛元素为基准0.02～0.03%的al-5ti-b合金杆，细化了合金晶粒有效提升了阳极导杆的抗拉强度。通过以上改变达到了改善阳极导杆和母线接触质量，减少导杆弯曲变形的目的，经测量该导杆使用后导杆自身压降增加了约1.4mv，但阳极卡具平均压降从12.8mv降低至7.5mv，卡具压降降低了5.3mv，同时降低了工人劳动强度。

附图说明

图1.本发明导杆的外形主视图；

图2.本发明导杆图1的侧视图；

图3.本发明导杆图1的俯视图。

具体实施方式

该阳极导杆的外形尺寸为；阳极提升孔直径为，阳极提升孔中心距导杆上表面为80±1mm；导杆上部倒角为30mm×30°，下部倒角为25mm×45°，夹角基准面为倒角所在的导杆侧表面；两个和母线接触面的粗糙度为6.3；以底面为基准导杆长度方向的垂直度为1.0；为了避免割伤母线导杆4个棱角为r5的圆弧倒角。

实施例1

一种高强度高导电铝合金阳极导杆，按质量百分计：si0.05%，fe0.30%，ti0.02%，b0.01%，mg0.70%，其余为al和不可避免的杂质,杂质总和不得超过0.2%，其中，杂质每种成分不得超过0.02%。

该高强度高导电铝合金阳极导杆的制作方法如下:

第一步：选用纯度为99.6%的电解原铝(铝锭)、99.9%的镁锭、以及φ9.5毫米的al-5ti-b合金杆作为原材料,镁锭和al-5ti-b合金杆的烧损控制在10%以内。配料表1如下:

表1.原料配方表

第二步：在混合炉内对铝液进行扒渣处理并调整温度至780～800℃，加入镁锭搅拌熔化成铝合金液并进行精炼除气、除杂处理后加入覆盖剂，取样分析成分，达到上述标准后开始浇注；

第三步：根据浇注速度在溜槽中加入铝钛硼合金杆，对合金进行晶粒细化。

第四步：将铸造好的导杆毛坯从竖井中取出，在铝合金导杆上取样进行抗拉强度、导电率、维氏硬度检测，检测结果如下表2所示：

表2.性能测试表

并根据加工图纸进行机械加工，如图1、2所示，外形尺寸为，阳极提升孔直径为，阳极提升孔中心距导杆上表面为80±1mm，导杆上部倒角为30mm×30°，下部倒角为25mm×45°，夹角基准面为倒角所在的导杆侧表面。

实施例2

一种高强度高导电铝合金阳极导杆，按质量百分计：si0.1%，fe0.25%，ti0.025%，b0.015%，mg0.75%，其余为al和不可避免的杂质,杂质总和不得超过0.2%，其中，杂质每种成分不得超过0.02%。

该高强度高导电铝合金阳极导杆的制作方法如下:

该高强度高导电铝合金阳极导杆的制作方法如下:

第一步：选用纯度为99.6%的电解原铝(铝锭)、99.9%的镁锭、以及φ9.5毫米的al-5ti-b合金杆作为原材料,镁锭和al-5ti-b合金杆的烧损控制在10%以内，配料表3如下:

表3.原料配方表。

第二步：在混合炉内对铝液进行扒渣处理并调整温度至780～800℃，加入镁锭和覆盖剂搅拌熔化成铝合金液，取样分析成分，达到上述标准后开始浇注；

第三步：根据浇注速度在溜槽中加入质量百分比占0.02%铝钛硼合金杆，对合金进行晶粒细化。

第四步：将铸造好的导杆毛坯从竖井中取出，在铝合金导杆上取样进行抗拉强度、导电率、维氏硬度检测，检测结果如下表4所示：

表4.性能测试表

并根据加工图纸进行机械加工，如图1、2所示，外形尺寸为，阳极提升孔直径为，阳极提升孔中心距导杆上表面为80±1mm，导杆上部倒角为30mm×30°，下部倒角为25mm×45°，夹角基准面为倒角所在的导杆侧表面。

实施例3

一种高强度高导电铝合金阳极导杆，按质量百分计：si0.075%,fe0.3%，ti0.03%，b0.02%，mg0.80%，按质量百分百计，其余为al和不可避免的杂质,杂质总和不得超过0.2%，其中，杂质每种成分不得超过0.02%。

该高强度高导电铝合金阳极导杆的制作方法如下:

第一步：选用纯度为99.6%的电解原铝(铝锭)、99.9%的镁锭、以及φ9.5毫米的al-5ti-b合金杆作为原材料,镁锭和al-5ti-b合金杆的烧损控制在10%以内，配料表5如下:

表5.原料配方表

第二步：在混合炉内对铝液进行扒渣处理并调整温度至780～800℃，加入镁锭和覆盖剂搅拌熔化成铝合金液，取样分析成分，达到上述标准后开始浇注；

第三步：根据浇注速度在溜槽中加入质量百分比占0.02%铝钛硼合金杆，对合金进行晶粒细化。

第四步：将铸造好的导杆毛坯从竖井中取出，在铝合金导杆上取样进行抗拉强度、导电率、维氏硬度检测，检测结果如下表6所示：

表6.性能测试表

并根据加工图纸进行机械加工，如图1、2所示，外形尺寸为，阳极提升孔直径为，阳极提升孔中心距导杆上表面为80±1mm，导杆上部倒角为30mm×30°，下部倒角为25mm×45°，夹角基准面为倒角所在的导杆侧表面。

本发明是通过实施例来描述的,但并不对本发明构成限制,参照本发明的描述,所公开的实施例的其他变化,如对于本领域的专业人士是容易想到的,这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。