阅读说明：本技术 一种电解槽强磁场带电铝母线的不停电修复工艺 (Uninterrupted repair process for electrified aluminum bus of electrolytic cell in high-intensity magnetic field ) 是由 王志谦 张义卫 于 2019-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及电解槽强磁场带电母线的不停电修复技术领域,公开了一种电解槽强磁场带电铝母线的不停电修复工艺：步骤一、喷砂处理；步骤二、表面氧化膜的处理；步骤三、热喷涂修复；步骤四、热喷涂涂层的打磨。这种电解槽强磁场带电铝母线的不停电修复工艺,实现了在强磁环境下,不停电对带电铝母线或阳极导杆凹坑的表面修复；提高了对带电铝母线或阳极导杆凹坑表面的修复效率,降低了修复成本。(The invention relates to the technical field of uninterrupted repair of an electrolytic bath high-intensity magnetic field electrified bus, and discloses an uninterrupted repair process of an electrolytic bath high-intensity magnetic field electrified aluminum bus, which comprises the following steps: step one, sand blasting treatment; step two, processing a surface oxidation film; step three, thermal spraying repair; and step four, polishing the thermal spraying coating. The uninterrupted repair process of the electrified aluminum bus of the strong magnetic field of the electrolytic cell realizes the uninterrupted repair of the electrified aluminum bus or the surface of the anode guide rod pit in the strong magnetic environment; the repair efficiency of the pit surface of the charged aluminum bus or the anode guide rod is improved, and the repair cost is reduced.)

一种电解槽强磁场带电铝母线的不停电修复工艺

技术领域

本发明涉及电解槽强磁场带电母线的不停电修复技术领域，尤其涉及一种电解槽强磁场带电铝母线的不停电修复工艺。

背景技术

电解槽由槽体、阳极和阴极组成，在阳极与电解质熔体界面处发生氧化反应，在阴极还原出铝；因此电解槽是铝冶炼中重要的设备。

电解槽用电量大，导线布置较为复杂，整个电解车间产生强大的电磁场。根据电流强度不同，电解槽磁场强度设计最大值为20~50GS，但实际运行过程中的磁场强度值已经达到850GS，因此电解槽的工作环境为强磁场环境。铝电解槽在冶炼铝的过程中，阳极导杆和水平铝母线的固定连接通过固定耳和螺栓固定，当阳极导杆和水平铝母线的压接面的电压为20毫伏以下为压接良好状态，当此处的电压超过20毫伏以上就会出现效应产生电火花，同时伴随着嘭嘭的响声，导致阳极导杆和水平铝母线的压接面出现不同程度的凹坑，阳极导杆和水平铝母线压接面的凹坑导致固定连接松动，进一步使阳极导杆和水平铝母线的压接面出现间隙，导电面积减少，单位面积的电流密度增大电压陡升，导致阳极导杆和水平铝母线的压接面产生更大的效应、电火花和更多嘭嘭响声；影响到电解槽的正常的运行。

现有技术中阳极导杆和水平铝母线的压接面出现凹坑，需要将其焊接修复，因为电解槽在运行状态处于强电磁环境，导致整个焊接过程困难、焊缝成型质量差，甚至有可能使焊接过程无法实施。冶炼企业通常的做法是将整个电解槽阳极导杆支架拆除，这样就导致电解槽必须处于停电状态。

目前国内的铝冶炼企业在不断努力探索，在不停电的工况下，尝试采用新的焊接修复技术，对带电铝母线和阳极导杆压接面凹坑进行修复。例如采用不锈钢屏蔽环，在铝母线带电的工况下，用常规的焊接方法焊接修复阳极导杆和水平铝母线的压接面的凹坑，此种方法应用范围及其有限，只适合于电流较小和磁场简单的场合，而由于铝电解槽周围情况的复杂性，实际运行过程中在槽边母线任意一点的磁场都是三维立体旋转磁场，并且是随时间的变化而变化的，磁场强度很大，磁场沿各个方向都有分布，很难采用常规“蔽、防、导、疏、扰”等工艺技术消除磁场影响，尤其是垂直于焊缝方向的磁场分量更难屏蔽，而且消磁成本很高，所以无法在实际生产中进行大范围推广应用。同样有的铝冶炼企业采用气焊、气压焊搅拌摩擦焊和浇铸焊接的方法，由于其焊接效率较低以及气压焊时加压工艺的限制，不适用铝电解槽的现场焊接操作。

现有技术中对于不停电焊接修复铝母线的凹坑，也有应用的先例；如先将带电铝母线上损伤区切除，然后将预先制作的预制铝块安放在切除的损伤区中，通过磨光处理；最后在铝母线和预制铝块的连接孔中***紧密配合的石墨棒，称取适量的铝基自蔓延焊粉装入间隙中，用火泥密封，并在铝母线和预制铝块表面撒上引火粉，***引线放热焊接，此种方法实现了，在不停电工况下对带电铝母线修复焊接，但是焊接修成本高，增加了对铝母线和阳极导杆焊接修复成本，不利于企业经济效益的提高。发明人基于现有技术中的诸多缺陷研发了一种电解槽强磁场带电铝母线的不停电修复工艺，能够解决带电铝母线和阳极导杆在强磁场环境下的不停电修复问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种电解槽强磁场带电铝母线的不停电修复工艺，本发明工艺操作简单，修复成本低，重要的是可以实现在强磁环境下，不停电对带电铝母线或阳极导杆凹坑的表面修复；本发明以热喷涂技术为核心，以铝为基材，将铝基材加热到熔融或半熔融状态，以氧气为助燃剂，以乙炔为燃烧剂，利用喷枪的喷头将熔融铝雾化，以射流的状态喷射到带电铝母线或阳极导杆凹坑的表面，然后经过打磨处理，实现对带电铝母线或阳极导杆凹坑的不停电修复。

本发明提供一种电解槽强磁场带电铝母线的不停电修复工艺：

步骤一、喷砂处理：用喷枪对准需要修复的带电铝母线或阳极导杆凹凸表面，以刚玉磨料为喷涂介质，从下至上的顺序均匀喷射；喷枪喷射时间控制在2s～4s；利用喷枪将带电铝母线或阳极导杆表面凹坑中的杂物除去；

步骤二、表面氧化膜的处理：经过步骤一对带电铝母线或阳极导杆凹凸表面喷砂处理后，用洁净布蘸上35％～45％的氢氧化钠溶液擦拭其表面，从上至下均匀擦拭；

步骤三、热喷涂修复：将铝基材加热熔融，以氧气为助燃剂，以乙炔为燃烧剂，利用热涂喷枪的喷头将熔融铝雾化，对准经过步骤二除氧化膜处理的带电铝母线或阳极导杆凹凸表面均匀喷涂，以射流的状态喷射其表面，使高温铝熔滴与带电铝母线或阳极导杆的凹凸表面碰撞、变形，最后沉积到带电铝母线或阳极导杆凹坑表面，形成层状组织涂层；

步骤四、热喷涂涂层的打磨：将步骤三中经过热喷涂的带电铝母线或阳极导杆，利用打磨机将其表面打磨平整；带电铝母线或阳极导杆修复喷涂层的表面粗糙度控制在3.2μm～3.8μm。

其中步骤一中，喷枪的喷射角度为40°～45°仰角，喷枪的喷射压力为0.2MPa～0.3MPa, 刚玉磨料粒度控制在1.2㎜～1.6㎜。

其中步骤三中，热涂喷枪与带电铝母线或阳极导杆凹凸表面的喷射距离控制在1.2 m～1.5m；热涂喷枪的喷射温度控制在690°～710°，热涂喷枪的喷射压力控制在0.4MPa～0.5 MPa。

其中步骤四中，带电铝母线或阳极导杆修复喷涂层与未修复区域保持光滑平整。

其中步骤一中，用喷枪对准需要修复的带电铝母线或阳极导杆凹凸表面，以刚玉磨料为喷涂介质，从下至上的顺序均匀喷射；这样做的主要目的是为使带电铝母线或阳极导杆凹凸表面铝喷涂层的厚度均匀一致；在最后的打磨工艺中减少打磨量，提高修复效率。

其中步骤一中，喷枪喷射时间控制在2～4s；这样做的主要目的是：利用喷砂时间控制其喷砂量，对带电铝母线或阳极导杆凹凸表面的喷砂时间过长，会造成刚玉磨料由于喷砂量过大，使磨料喷射到带电铝母线或阳极导杆的内部，形成新的杂质。

其中步骤一中，喷枪的喷射角度为40°～45°仰角，这样做的主要目的是：

通过喷砂提高清除带电铝母线或阳极导杆凹凸表面的杂物的效果，因为灰尘或杂物一般深藏在带电铝母线或阳极导杆凹坑的内部，只有让喷枪保持40°～45°的仰角，才能使通过喷枪喷射的磨料进入到带电铝母线或阳极导杆凹坑的内部，将其灰尘或杂物清除。喷枪保持40°～45°的仰角是经过无数次的实践经验得到的参数，在处理时间为2s～4s的条件下，对带电铝母线或阳极导杆凹坑的内部灰尘或杂物清除效果最好。

其中步骤一中，喷枪的喷射压力为0.2MPa～0.3MPa, 这样做的主要目的是:

通过将喷枪的喷射压力控制在0.2MPa～0.3MPa的范围是既能保证所喷射的磨料具有足够的喷射压力，同时还防止由于喷砂的喷射压力过大造成磨料射入到带电铝母线或阳极导杆内部的问题，防止了新的污染的产生。

其中步骤一中，刚玉磨料粒度控制在1.2㎜～1.6㎜；这样做的主要目的是：

刚玉磨料粒度控制在1.2㎜～1.6㎜时，磨料的粒度过大，使带电铝母线或阳极导杆凹坑中的灰尘或杂物清除不干净、清除效果差；磨料的粒度过小利用喷枪喷砂所形成的喷射冲击力大，导致磨料进入到带电铝母线或阳极导杆的内部造成新的污染，这样使热喷涂铝熔滴不能与需要修改凹坑区域很好的结合，产生牢固的铝喷涂层。因此刚玉磨料粒度控制在1.2㎜～1.6㎜，可以在提高清除带电铝母线或阳极导杆凹坑中灰尘或杂物的同时，提高需要修改凹坑区域的表面粗糙度，使高温的射流铝熔滴能够很好地与需要修复的凹坑区域结合、熔融形成强度大的铝基修复涂层。

其中步骤一中，对带电铝母线或阳极导杆凹坑区域进行喷砂处理，一方面

可以将高效地将带电铝母线或阳极导杆凹坑中灰尘或杂物清除掉，另一方面可以使带电铝母线或阳极导杆凹坑区域粗化处理，提高其表面粗糙度，从而提高其表面附着力；从而使铝高温的射流铝熔滴能够很好地与需要修改凹坑区域结合、熔融形成强度大的铝基修复涂层。

其中步骤二中，经过步骤一对带电铝母线或阳极导杆凹凸表面喷砂处理后，用洁净布蘸上35％～45％的氢氧化钠溶液擦拭其表面，从上至下均匀擦拭；这样做的主要目的是：一方面可以除去因带电铝母线或阳极导杆暴露在空气所形成的氧化膜，提高其高温的射流铝熔滴与带电铝母线或阳极导杆凹凸表面的结合强度；另一方面可以将带电铝母线或阳极导杆凹凸表面上的油污清除干净，排出高温的射流铝熔滴与带电铝母线或阳极导杆凹凸表面冲击、压实和烧结过程的干扰因素，使其良好结合形成强度大的铝基喷涂层。

其中步骤三中，将铝基材加热熔融，以氧气为助燃剂，以乙炔为燃烧剂，利用热涂喷枪的喷头将熔融铝雾化，对准经过步骤二除氧化膜处理的带电铝母线或阳极导杆凹凸表面均匀喷涂，以射流的状态喷射其表面，使高温铝熔滴与带电铝母线或阳极导杆的凹凸表面碰撞、变形，最后沉积到带电铝母线或阳极导杆凹坑表面，形成层状组织涂层；上述热喷涂过程就是：高温射流铝熔滴与需要修复的凹凸表面冲击、变形、压实和烧结一体化的过程。这样做的主要目的就是在带电铝母线或阳极导杆凹坑表面，形成结合熔融良好、均匀的铝基热喷涂层，从而达到在强磁场环境下，实现不停电对带电铝母线或阳极导杆凹坑表面进行快速修复的目的。

其中步骤三中，热涂喷枪与带电铝母线或阳极导杆凹凸表面的喷射距离控制在1.2 m～1.5m；只有使热涂喷枪与带电铝母线或阳极导杆凹凸表面保持1.2 m～1.5m的距离时，在喷射压力不变的工况下，这样通过热喷涂枪所形成的高温喷射流的冲击力最大，使所喷射的铝熔滴与带电铝母线或阳极导杆凹凸表面产生较大的变形效果，从而提高了高温喷射流铝熔滴与带电铝母线或阳极导杆凹凸表面结合、熔融和烧结强度，使之形成强度大的铝基喷涂修复层。

其中步骤三中，热涂喷枪的喷射温度控制在690°～710°，热涂喷枪的喷射压力控制在0.4 MPa～0.5 MPa；这样做的主要目的是：通过压力的控制，一方面可以使高温喷射流铝熔滴具有足够的喷射压力，产生足够的冲击力；另一方面可以提高热涂喷枪对铝熔滴的雾化效果，从提高高温喷射流铝熔滴与修复凹孔的结合力，提高热涂铝涂层的强度。

其中步骤四中，将步骤三中经过热喷涂的带电铝母线或阳极导杆，利用打磨机将其表面打磨平整；带电铝母线或阳极导杆修复喷涂层的表面粗糙度控制在3.2μm～3.8μm。这样做的主要目的是通过打磨，降低带电铝母线或阳极导杆修复喷涂层的表面粗糙度，提高带电铝母线和阳极导杆固定连接面的表面光滑度，提高压接接触面积，从提高导电面积，使阳极导杆和水平铝母线的压接面的电压控制在20毫伏以下的正常范围；减少效应的出现。

本发明的有益效果：本发明提供了一种电解槽强磁场带电铝母线的不停电修复工艺；本发明实现了在强磁环境下，不停电对带电铝母线或阳极导杆凹坑的表面修复；提高了对带电铝母线或阳极导杆凹坑表面的修复效率，降低了修复成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中标记：1、带电铝母线，2、阳极导杆。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步描述，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图所示，本发明提供一种电解槽强磁场带电铝母线的不停电修复工艺：

步骤一、喷砂处理：用喷枪对准需要修复的带电铝母线1或阳极导杆2凹凸表面，以刚玉磨料为喷涂介质，从下至上的顺序均匀喷射；喷枪喷射时间控制在2s～4s；利用喷枪将带电铝母线1或阳极导杆2表面凹坑中的杂物除去；

步骤二、表面氧化膜的处理：经过步骤一对带电铝母线1或阳极导杆2凹凸表面喷砂处理后，用洁净布蘸上35％～45％的氢氧化钠溶液擦拭其表面，从上至下均匀擦拭；

步骤三、热喷涂修复：将铝基材加热熔融，以氧气为助燃剂，以乙炔为燃烧剂，利用热涂喷枪的喷头将熔融铝雾化，对准经过步骤二除氧化膜处理的带电铝母线1或阳极导杆2凹凸表面均匀喷涂，以射流的状态喷射其表面，使高温铝熔滴与带电铝母线1或阳极导杆2的凹凸表面碰撞、变形，最后沉积到带电铝母线1或阳极导杆2凹坑表面，形成层状组织涂层；

步骤四、热喷涂涂层的打磨：将步骤三中经过热喷涂的带电铝母线1或阳极导杆2，利用打磨机将其表面打磨平整；带电铝母线1或阳极导杆2修复喷涂层的表面粗糙度控制在3.2μm～3.8μm。

实施例一、

步骤一、喷砂处理：用喷枪对准需要修复的带电铝母线或阳极导杆凹凸表面，以刚玉磨料为喷涂介质，从下至上的顺序均匀喷射；喷枪喷射时间控制在2s；喷枪的喷射角度为40°仰角，喷枪的喷射压力为0.2MPa, 刚玉磨料粒度控制在1.2㎜；利用喷枪将带电铝母线1或阳极导杆2表面凹坑中的杂物除去；

步骤二、表面氧化膜的处理：经过步骤一对带电铝母线1或阳极导杆2凹凸表面喷砂处理后，用洁净布蘸上35％的氢氧化钠溶液擦拭其表面，从上至下均匀擦拭；

步骤三、热喷涂修复：将铝基材加热熔融，以氧气为助燃剂，以乙炔为燃烧剂，利用热涂喷枪的喷头将熔融铝雾化，对准经过步骤二除氧化膜处理的带电铝母线1或阳极导杆2凹凸表面均匀喷涂，以射流的状态喷射其表面，使高温铝熔滴与带电铝母线1或阳极导杆2的凹凸表面碰撞、变形，最后沉积到带电铝母线1或阳极导杆2凹坑表面，形成层状组织涂层；热涂喷枪与带电铝母线1或阳极导杆2凹凸表面的喷射距离控制在1.2 m；热涂喷枪的喷射温度控制在690°，热涂喷枪的喷射压力控制在0.4 MPa；

步骤四、热喷涂涂层的打磨：将步骤三中经过热喷涂的带电铝母线1或阳极导杆2，利用打磨机将其表面打磨平整；带电铝母线1或阳极导杆2修复喷涂层的表面粗糙度控制在3.2μm。

实施例二、

步骤一、喷砂处理：用喷枪对准需要修复的带电铝母线1或阳极导杆2凹凸表面，以刚玉磨料为喷涂介质，从下至上的顺序均匀喷射；喷枪喷射时间控制在3s；喷枪的喷射角度为40°仰角，喷枪的喷射压力为0.25MPa, 刚玉磨料粒度控制在1.4㎜；利用喷枪将带电铝母线1或阳极导杆2表面凹坑中的杂物除去；

步骤二、表面氧化膜的处理：经过步骤一对带电铝母线1或阳极导杆2凹凸表面喷砂处理后，用洁净布蘸上40％的氢氧化钠溶液擦拭其表面，从上至下均匀擦拭；

步骤三、热喷涂修复：将铝基材加热熔融，以氧气为助燃剂，以乙炔为燃烧剂，利用热涂喷枪的喷头将熔融铝雾化，对准经过步骤二除氧化膜处理的带电铝母线1或阳极导杆2凹凸表面均匀喷涂，以射流的状态喷射其表面，使高温铝熔滴与带电铝母线1或阳极导杆2的凹凸表面碰撞、变形，最后沉积到带电铝母线1或阳极导杆2凹坑表面，形成层状组织涂层；热涂喷枪与带电铝母线1或阳极导杆2凹凸表面的喷射距离控制在1.3m；热涂喷枪的喷射温度控制在700°，热涂喷枪的喷射压力控制在0.45MPa；

步骤四、热喷涂涂层的打磨：将步骤三中经过热喷涂的带电铝母线1或阳极导杆2，利用打磨机将其表面打磨平整；带电铝母线1或阳极导杆2修复喷涂层的表面粗糙度控制在3.4μm。

实施例三、

步骤一、喷砂处理：用喷枪对准需要修复的带电铝母线1或阳极导杆2凹凸表面，以刚玉磨料为喷涂介质，从下至上的顺序均匀喷射；喷枪喷射时间控制在4s；喷枪的喷射角度为45°仰角，喷枪的喷射压力为0.3MPa, 刚玉磨料粒度控制在1.6㎜；利用喷枪将带电铝母线1或阳极导杆2表面凹坑中的杂物除去；；

步骤二、表面氧化膜的处理：经过步骤一对带电铝母线1或阳极导杆2凹凸表面喷砂处理后，用洁净布蘸上45％的氢氧化钠溶液擦拭其表面，从上至下均匀擦拭；

步骤三、热喷涂修复：将铝基材加热熔融，以氧气为助燃剂，以乙炔为燃烧剂，利用热涂喷枪的喷头将熔融铝雾化，对准经过步骤二除氧化膜处理的带电铝母线1或阳极导杆2凹凸表面均匀喷涂，以射流的状态喷射其表面，使高温铝熔滴与带电铝母线1或阳极导杆2的凹凸表面碰撞、变形，最后沉积到带电铝母线1或阳极导杆2凹坑表面，形成层状组织涂层；热涂喷枪与带电铝母线1或阳极导杆2凹凸表面的喷射距离控制在1.5m；热涂喷枪的喷射温度控制在710°，热涂喷枪的喷射压力控制在0.5 MPa；

步骤四、热喷涂涂层的打磨：将步骤三中经过热喷涂的带电铝母线1或阳极导杆2，利用打磨机将其表面打磨平整；带电铝母线或阳极导杆修复喷涂层的表面粗糙度控制在3.8μm。

对所公开的实施例的上述说明，是本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。