專利名稱：一種鋁電解槽用打殼錘頭的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種打殼錘頭的制造方法，尤其是涉及一種鋁電解槽用打殼錘頭的制造方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代大型鋁電解槽均采用計算機自動控制的打殼系統(tǒng)，使得打殼錘頭能夠周期性的打開電解槽的結(jié)殼進行電解原料的添加，這對于鋁電解過程的順利進行有著重大意義。打殼錘頭作為預(yù)焙陽極鋁電解槽下料系統(tǒng)的重要部件，長時間工作在強磁場、高溫、強電流的惡劣環(huán)境下，受到高溫冰晶石-氧化鋁電解質(zhì)熔鹽和鋁液的腐蝕以及硬質(zhì)電解質(zhì)結(jié)殼的沖擊磨損和磨粒磨損，使得錘頭材料不斷損失，尺寸不斷減小到無法正常地完成打殼操作而失效。最常用的普通碳素鋼錘頭的使用壽命只有4個月左右，頻繁的更換打殼錘頭不僅 加重操作工人的勞動強度，而且大量損失的錘頭材料進入鋁液，造成原鋁的雜質(zhì)含量過高，品質(zhì)下降，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。目前大量采用的普通碳素鋼材質(zhì)的打殼錘頭使用壽命不到4個月，為解決錘頭消耗速度快的難題，國內(nèi)外相關(guān)鋁冶煉企業(yè)進行了大量的試驗和研究工作，取得了一定的進展。如發(fā)明名稱為鋁電解打殼錘頭申請?zhí)枮?00610050934.1的專利使用耐熱鋼ZG30Cr26Ni5、ZG30Cr20Nil0制成，保持高含鉻量的同時，還含有5%_10%的鎳，雖然錘頭的耐磨耐蝕性得以提高，但其材料成本高，并且高含量的鉻和鎳使得錘頭與氣缸連桿難以焊接，焊縫金屬易產(chǎn)生焊接熱裂紋。發(fā)明名稱為鋁電解槽用雙金屬抗磨損防溶蝕打殼錘頭申請?zhí)枮?00420014301.1的專利采用復(fù)合鑄造,上部使用低碳鋼或碳素結(jié)構(gòu)鋼，下部使用高鉻合金鋼，鑄造工藝過程不易控制，兩部分結(jié)合強度低，隨機性大，上下兩部分易分離。發(fā)明名稱為預(yù)焙陽極鋁電解槽打殼錘頭申請?zhí)枮镃N200520076577. 7的專利使用耐熱合金鋼與丁字型錘柄鑄為一體。上述后兩項專利錘頭端部與打殼桿平面焊接，因錘頭重，且結(jié)合強度低，易造成錘頭脫落?？傮w來看，雖然上述專利的錘頭材料都是參照國家標(biāo)準(zhǔn)選取的耐熱、耐蝕、耐磨金屬材料，但都無法完全適合復(fù)雜惡劣的鋁電解環(huán)境；高鉻合金鋼碳含量低約O. 3%，熔煉工藝復(fù)雜，易產(chǎn)生鑄造缺陷，影響錘頭的壽命，使得錘頭價比降低。需要指出的是，一方面這幾項技術(shù)所制造的打殼錘頭都是整體或者部分采用耐熱鋼、高鉻鑄鋼、高鉻鑄鐵，價格昂貴；另一方面，這些錘頭材料所含的少數(shù)幾種合金元素，都是保證了錘頭的耐蝕性，但錘頭的硬度和抗磨損性能欠佳，造成錘頭壽命提高幅度較小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種制造方法獨特、提供耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、壽命長的而且價格低的的一種鋁電解槽用打殼錘頭的制造方法。本發(fā)明通過如下方式實現(xiàn)
一種鋁電解槽用打殼錘頭的制造方法，其特征是該制造方法包括如下步驟
a.通過鍛造工藝加工成Φ 95mm*300mm的Q235鋼錘頭基體；b.對Q235鋼錘頭基體進行表面清理和預(yù)熱等表面預(yù)處理；
c.用螺釘、螺母將Q235鋼錘頭基體牢牢固定在轉(zhuǎn)臺上，使鋼錘頭基體在堆焊過程中不能移動，同時確保轉(zhuǎn)移弧導(dǎo)電性能良好；
d.配置等離子堆焊粉末其重量配比C1. 5-3. O, Cr 10-28%，Ni O. 2-10, Mo O. 2-1,Mn1. 0-2. 5%, Si O. 5-1. 5，WC 0_40%，鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末含量 0-30%, Fe 剩余；
e.采用等離子粉末堆焊工藝堆焊采用等離子粉末堆焊工藝堆焊，采用大型龍門式數(shù)控等離子堆焊機，堆焊層厚度為2-3mm ；
f.焊后處理焊后進行消除應(yīng)力退火，采用600 -700°C保溫1.5h后出爐，然后用硅酸鋁纖維板覆蓋緩冷；
所述表面清理為先用機械打磨法去除工件表面在軋制、切削、沖壓、拋光等過程中產(chǎn)生的油污，清理基體表面的鐵銹、氧化皮等不利于堆焊處理的污物，以獲得潔凈表面，所述預(yù)熱溫度為600-700°C，預(yù)熱時間為lh。本發(fā)明有如下效果
O制造方法獨特本發(fā)明提供的方法為通過鍛造工藝加工成一定尺寸的Q235鋼錘頭基體；對Q235鋼錘頭基體進行表面清理和預(yù)熱等表面預(yù)處理。要先用機械打磨法去除工件表面在軋制、切削、沖壓、拋光等過程中產(chǎn)生的油污，清理基體表面的鐵銹、氧化皮等不利于堆焊處理的污物，以獲得潔凈表面。堆焊工件必須充分預(yù)熱，以減緩焊后的冷卻速度，降低焊接應(yīng)力，減少堆焊層裂紋的產(chǎn)生。預(yù)熱溫度為600-700°C，預(yù)熱時間為Ih左右，保證內(nèi)外熱透。用螺釘、螺母將工件牢牢固定在轉(zhuǎn)臺上，使工件在堆焊過程中不能移動，同時確保轉(zhuǎn)移弧導(dǎo)電性能良好，按照各成分比例范圍配置好等離子堆焊粉末，其成分范圍為Cl. 5-3. O, CrlO-28%, NiO. 2-10, MoO. 2-1, Mnl. 0-2. 5%, SiO. 5-1. 5，WC0-40%，鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末含量0-30%，F(xiàn)e剩余，采用等離子粉末堆焊工藝，基體材料和堆焊材料之間形成融合界面，結(jié)合強度高；堆焊層厚度約為2-3mm，組織致密，幾乎不存在氣孔、氧化物、夾渣等缺陷；大量碳化物硬質(zhì)相均勻分布于涂層基體中，使得涂層硬度高，耐蝕及耐磨性好；由于采用等離子堆焊，涂層的稀釋率低，涂層的特性得以最大程度保留，焊后應(yīng)進行消除應(yīng)力退火，從而消除焊接應(yīng)力，避免工件出現(xiàn)塑性變形，焊層出現(xiàn)裂紋。采用600-700°C保溫1. 5h后出爐，用硅酸鋁纖維板覆蓋緩冷；本發(fā)明提供的鋁電解槽用打殼錘頭等離子堆焊合金粉末主要為高鉻鑄鐵和WC或鋼結(jié)硬質(zhì)合金復(fù)合粉末。經(jīng)過配料計算及實驗優(yōu)化調(diào)整成分及各組分比例得到。采用等離子堆焊進行熔敷得到等離子堆焊錘頭。2)具有優(yōu)異的性能耐磨性、耐腐蝕性以及耐高溫性能都有顯著提高。3)與連桿具有良好的焊接性本發(fā)明提供的方法由于錘頭基體為Q235鋼，保持了其良好的焊接性，能夠與連桿連接牢固。4)成本相對較低本發(fā)明提供的方法堆焊層厚度只需2_3mm就能極大提高打殼錘頭的耐磨性、耐腐蝕性等性能，而基體Q235價格低廉。制造工藝比較簡單，因此成本較低。
具體實施例方式實施例一將鍛造工藝加工成Φ 95mm*300mm的Q235鋼錘頭基體進行預(yù)處理，要先用機械打磨法去除工件表面在軋制、切削、沖壓、拋光等過程中產(chǎn)生的油污，清理基體表面的鐵銹、氧化皮等不利于堆焊處理的污物，以獲得潔凈表面。然后進行充分預(yù)熱，預(yù)熱溫度為600-700°C，預(yù)熱時間為Ih左右，保證內(nèi)外熱透。采用大型龍門式數(shù)控等離子堆焊機。采用鐵基自熔合金各組分重量配比為(Wt%) C 1.8，Cr 18，Ni 6.0，Mo 1.0，Mn1.0,Si 2.5，F(xiàn)e剩余。采用等離子粉末堆焊工藝，基體材料和堆焊材料之間形成融合界面，結(jié)合強度高；堆焊層厚度約為2 3mm，組織致密，幾乎不存在氣孔、氧化物、夾渣等缺陷。焊后進行消除應(yīng)力退火，采用60(T70(rC保溫1. 5h后出爐，用硅酸鋁纖維板覆蓋緩冷，從而消除焊接應(yīng)力，避免工件出現(xiàn)塑性變形，焊層出現(xiàn)裂紋。實驗表明，其服役壽命可由普通Q235鋼錘頭的3個月延長至6個月。實施例二 將鍛造工藝加工成Φ 95mm*300mm的Q235鋼錘頭基體進行預(yù)處理，要先用機械打磨法去除工件表面在軋制、切削、沖壓、拋光等過程中產(chǎn)生的油污，清理基體表面的鐵銹、氧化皮等不利于堆焊處理的污物，以獲得潔凈表面。然后進行充分預(yù)熱，預(yù)熱溫度
為600-700°C，預(yù)熱時間為Ih左右，保證內(nèi)外熱透。試驗采用大型龍門式數(shù)控等離子堆焊機。采用鐵基自熔合金各組分重量配比為(Wt%) C 1.8，Cr 12，Ni 1.0，Mo 0.5，Mn1.0，Si 1.0，WC 20，F(xiàn)e余量。采用等離子粉末堆焊工藝，基體材料和堆焊材料之間形成融合界面，結(jié)合強度高；堆焊層厚度約為2-3mm，組織致密，幾乎不存在氣孔、氧化物、夾渣等缺陷。焊后進行消除應(yīng)力退火，采用600-700°C保溫1. 5h后出爐，用硅酸鋁纖維板覆蓋緩冷，從而消除焊接應(yīng)力，避免工件出現(xiàn)塑性變形，焊層出現(xiàn)裂紋。經(jīng)現(xiàn)場實驗，其服役壽命可由普通Q235鋼錘頭的3個月延長至10個月。實施例三將鍛造工藝加工成Φ 95mm*300mm的Q235鋼錘頭基體進行預(yù)處理，要先用機械打磨法去除工件表面在軋制、切削、沖壓、拋光等過程中產(chǎn)生的油污，清理基體表面的鐵銹、氧化皮等不利于堆焊處理的污物，以獲得潔凈表面。然后進行充分預(yù)熱，預(yù)熱溫度為600-700°C，預(yù)熱時間為Ih左右，保證內(nèi)外熱透。試驗采用大型龍門式數(shù)控等離子堆焊機。采用鐵基自熔合金各組分重量配比為(Wt%) C 2.2，Cr 15，Ni 0.5，Mo 0.5，Mn1.0，Si 1.0，WC 30，鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末含量5%，F(xiàn)e余量。采用等離子粉末堆焊工藝，基體材料和堆焊材料之間形成融合界面，結(jié)合強度高；堆焊層厚度約為2-3mm，組織致密，幾乎不存在氣孔、氧化物、夾渣等缺陷。焊后進行消除應(yīng)力退火，采用600-700°C保溫1. 5h后出爐，用硅酸鋁纖維板覆蓋緩冷，從而消除焊接應(yīng)力，避免工件出現(xiàn)塑性變形，焊層出現(xiàn)裂紋。根據(jù)現(xiàn)場實驗結(jié)果，其壽命可由普通Q235鋼錘頭的3個月延長至12個月。實施例四將鍛造工藝加工成Φ95πιπι*300πιπι的Q235鋼錘頭基體進行預(yù)處理，要先用機械打磨法去除工件表面在軋制、切削、沖壓、拋光等過程中產(chǎn)生的油污，清理基體表面的鐵銹、氧化皮等不利于堆焊處理的污物，以獲得潔凈表面。然后進行充分預(yù)熱，預(yù)熱溫度為600-700°C，預(yù)熱時間為Ih左右，保證內(nèi)外熱透。試驗采用大型龍門式數(shù)控等離子堆焊機。采用鐵基自熔合金各組分重量配比為(fft%) C 2. 1，Cr 18，Ni 1.0，Mo 1.0，Mn1.0，Si1. 0，鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末含量30%，F(xiàn)e余量。采用等離子粉末堆焊工藝，基體材料和堆焊材料之間形成融合界面，結(jié)合強度高；堆焊層厚度約為2 3mm，組織致密，幾乎不存在氣孔、氧化物、夾渣等缺陷。焊后進行消除應(yīng)力退火，采用60(T700°C保溫1.5h后出爐，用硅酸鋁纖維板覆蓋緩冷，從而消除焊接應(yīng)力，避免工件出現(xiàn)塑性變形，焊層出現(xiàn)裂紋。
經(jīng)現(xiàn)場實驗，其服役壽命可由普通Q235鋼錘頭的3個月延長 至9個月。
權(quán)利要求
1.一種鋁電解槽用打殼錘頭的制造方法，其特征是該制造方法包括如下步驟 a.通過鍛造工藝加工成095mm*300mm的Q235鋼錘頭基體； b.對Q235鋼錘頭基體進行表面清理和預(yù)熱等表面預(yù)處理； c.用螺釘、螺母將Q235鋼錘頭基體牢牢固定在轉(zhuǎn)臺上，使鋼錘頭基體在堆焊過程中不能移動，同時確保轉(zhuǎn)移弧導(dǎo)電性能良好； d.配置等離子堆焊粉末其重量配比C1. 5-3. O，Cr 10-28%，Ni 0. 2-10, Mo 0. 2-1,Mn1. 0-2. 5%, Si 0. 5-1. 5，WC 0_40%，鋼結(jié)硬質(zhì)合金粉末含量 0-30%, Fe 剩余； e.采用等離子粉末堆焊工藝堆焊采用等離子粉末堆焊工藝堆焊，采用大型龍門式數(shù)控等離子堆焊機，堆焊層厚度為2-3mm ； f.焊后處理焊后進行消除應(yīng)力退火，采用600-700°C保溫1.5h后出爐，然后用硅酸鋁纖維板覆蓋緩冷。
2.如權(quán)利要求1所述的一種鋁電解槽用打殼錘頭的制造方法，其特征是所述表面清理為先用機械打磨法去除工件表面在軋制、切削、沖壓、拋光等過程中產(chǎn)生的油污，清理基體表面的鐵銹、氧化皮等不利于堆焊處理的污物，以獲得潔凈表面，所述預(yù)熱溫度為600-700°C，預(yù)熱時間為Ih。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種打殼錘頭的制造方法，尤其是涉及一種鋁電解槽用打殼錘頭的制造方法，該方法為通過鍛造工藝加工成一定尺寸的Q235鋼錘頭基體、對Q235鋼錘頭基體進行表面清理和預(yù)熱等表面預(yù)處理，用螺釘、螺母將工件牢牢固定在轉(zhuǎn)臺上，按照各成分比例范圍配置好等離子堆焊粉末，采用等離子粉末堆焊工藝，焊后應(yīng)進行消除應(yīng)力退火，從而消除焊接應(yīng)力，避免工件出現(xiàn)塑性變形，焊層出現(xiàn)裂紋。采用600～700℃保溫1.5h后出爐，用硅酸鋁纖維板覆蓋緩冷；本發(fā)明制造方法獨特、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、壽命長而且價格低。
文檔編號C23C24/10GK103014770SQ20121053402
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者孫少波, 吳建寧, 謝宏, 李春林, 鄧紹海, 張國棟, 曹紅美 申請人:青銅峽鋁業(yè)股份有限公司, 武漢大學(xué)