一种阳极钢爪的修复方法与流程

1.本发明涉及阳极钢爪技术领域，具体是一种阳极钢爪的修复方法。


背景技术：

2.电解铝用阳极钢爪也叫电解爪，有平行三爪，四爪，立体四爪，六爪，八爪，双阳极钢爪等型号，配备理化计量及炉前快速分析化验室，采用电弧炉加稀土精炼，保证了钢水中含气量、含杂质降到最低限度，从而获得较好的导电性能，长时间使用后的阳极钢爪会出现损坏，因为阳极钢爪的制作成本较高，需要的方法修复延长其使用寿命。
3.中国专利公开了阳极钢爪头的修复方法及其应用，（授权公告号cn111549357b），该专利技术该修复方法简单高效，可以快速地恢复烧损阳极钢爪的原始径向尺寸，自动化程度高，修复效率高，可实施性强，但是，上述通过3d打印的方式修复钢爪，由于损坏的坑洞内部腐蚀严重，直接3d打印的方式填充，修复后的钢爪坚固度较低，耐久度不能得到保证，采用的填充材料与钢爪主体材料的差别较大，影响修复后钢爪的导电性。因此，本领域技术人员提供了一种阳极钢爪的修复方法，以解决上述背景技术中提出的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种阳极钢爪的修复方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种阳极钢爪的修复方法，步骤如下：s1、爪头切割：取出损坏的钢爪，对损坏的爪头标记，根据标记切掉损坏的爪头；s2、修复前钢爪吊装：切割后的钢爪移动到修复位置处，通过夹具固定；s3、钢球粗打磨：钢球导入球磨机对切除后的爪头与钢爪切除处打磨，去除爪头与钢爪外侧的粘附物与锈蚀物；s4、钢砂细打磨：通过钢砂对上述打磨后的爪头与钢爪再次打磨，使再次打磨后的爪头与钢爪外表面光亮、洁净；s5、制作砂模：取出爪头完整的型号一致的钢爪，把钢爪上的爪头通过钢爪的根部切除，砂石倒入下砂模箱，把完整的爪头放入砂模箱，在爪头上侧覆盖上砂石，掩埋爪头并压紧砂石，刮除高于砂模箱边缘的砂石，在平面处涂覆滑石粉，盖上砂模箱，继续填充砂石，挤压砂石，密封砂模箱上侧，打开上、下砂模箱，取出爪头，完成砂模制作；s6、熔化爪头：把打磨后切除的爪头，根据损坏的大小加入金属补充料投入熔炉中进行熔化；s7、钢液铸造：把钢液浇入砂模中，进行铸造，对铸造后的爪头冷却，取出爪头，清洁爪头外侧的砂；s8、修整焊接面：取出上述铸造的爪头，打磨铸造产生的毛刺，根据钢爪切割掉爪头的长度切割铸造后的爪头，对爪头与钢爪的连接面打磨，打磨后的爪头与钢爪的连接面
适配；s9、耐火泥封堵：混合耐火泥，把耐火泥包覆到爪头与钢爪焊接处的临近区；s10、焊接：把爪头夹持固定到钢爪处，焊接爪头与钢爪的连接面，耐火泥包覆区对无需焊接处保护，避免焊接过程熔化的金属液流出；s11、修复后钢爪吊装：焊接冷却后的钢爪吊装到打磨处，进行固定；s12、修补打磨：去除钢爪外侧的耐火泥，进行清洁，修整修复后的钢爪，把焊接处的缺口处焊接修补，使用打磨机对修补后的钢爪打磨，去除焊接处的凸起；s13、验收：检查处理后的钢爪，合格的钢爪运送到使用位置处，不合格的钢爪重新通过s1-s12中的步骤修复，修复后再次检查。
6.作为本发明进一步的方案：所述s1中标记步骤如下：s101、使用钢刷清洁钢爪的损坏区，去除异物；s102、采用涂料对损坏爪头的外侧写上编号，编号格式为“#*#”；s103、确定损坏的区域，在损坏区的上端为损坏的基准点，在损坏的基准点向上5cm确定切割点；s104、确定的切割点垂直爪头使用涂料画线，绕爪头一圈，线宽1cm；s105、对涂料标记风干。
7.作为本发明再进一步的方案：所述s6中金属补充料由以下重量份组成：碳0.03份、锰0.25份、铬0.1份、硅0.05份、铜4份、锌1份、钴0.1份、铸钢50份，所述金属补充料的制备方法如下：量份取出碳份、锰份、铬、硅、铜、锌、钴、铸钢投入熔炉中熔化，熔化后取出，制作成5mm的金属颗粒，冷却后存储备用。
8.作为本发明再进一步的方案：所述s6中熔化爪头过程中，爪头与金属补充料混合，加热到1800℃，待钢液熔化后冷却到1500℃保持温度待用。
9.作为本发明再进一步的方案：所述s7中钢液铸造前，需要滑石粉对砂模的内侧涂覆，涂覆厚度为2mm，涂覆后进行合模操作，把钢液搅拌后及时导入砂模的内部。
10.作为本发明再进一步的方案：所述s8中爪头切割时，需要测量钢爪切除的爪头长度，量取浇筑成爪头相同的长度做上标记，在标记的基础上长2cm处进行切割操作。
11.作为本发明再进一步的方案：所述s9中耐火泥的加水量为25-30％，并加入2-5％的水玻璃溶液，混合时间为25min。
12.作为本发明再进一步的方案：所述s10中焊接采用超声波焊接的方式，焊接后的损耗长度为2cm，焊接后自然冷却。
13.作为本发明再进一步的方案：所述s12中钢爪的修整方式如下，测量修复后爪头的外径，焊接外径较大时通过铣刀去除凸起处，测量修复后爪头的长度，切除爪头多余的部分。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.本发明阳极钢爪的修复方法，通过钢球预钢砂打磨去除钢爪外侧的腐蚀面，提高钢爪的洁净度，便于后续的修复操作，对损坏的爪头切除，采用超声波焊接的方式焊接，提高修复后钢爪的坚固度，有利于钢爪的耐久度，避免使用过程中连接处断裂，通过耐火泥对焊接临近处包裹，避免焊接过程熔化的金属液粘附到非焊接区，不利于焊接后钢爪的处理；
2.切除的爪头能再次利用，通过金属补充料补充缺失的金属，混合熔化后，采用砂模铸造，与损坏钢爪的适配度高，修复后的爪头导电性能优于原爪头，避免影响钢爪整体的性能。
具体实施方式
15.实施例一：
16.一种阳极钢爪的修复方法，步骤如下：s1、爪头切割：取出损坏的钢爪，对损坏的爪头标记，根据标记切掉损坏的爪头，标记步骤如下：s101、使用钢刷清洁钢爪的损坏区，去除异物；s102、采用涂料对损坏爪头的外侧写上编号，编号格式为“#*#”例如，修复的为8爪钢爪，损坏的爪头为3个，第一个损坏的爪头编号为“#1#”，第二个损坏的爪头编号为“#2#”，第三个损坏的爪头编号为“#3#”；s103、确定损坏的区域，在损坏区的上端为损坏的基准点，在损坏的基准点向上5cm确定切割点，例如，损坏区为15cm
²
，损坏区的上端位于爪头的20cm处，而20cm处为基准点，切割点位于爪头的25cm处；s104、确定的切割点垂直爪头使用涂料画线，绕爪头一圈，线宽1cm；s105、对涂料标记风干；s2、修复前钢爪吊装：切割后的钢爪移动到修复位置处，通过夹具固定；s3、钢球粗打磨：钢球导入球磨机对切除后的爪头与钢爪切除处打磨，去除爪头与钢爪外侧的粘附物与锈蚀物；s4、钢砂细打磨：通过钢砂对上述打磨后的爪头与钢爪再次打磨，使再次打磨后的爪头与钢爪外表面光亮、洁净；s5、制作砂模：取出爪头完整的型号一致的钢爪，把钢爪上的爪头通过钢爪的根部切除，砂石倒入下砂模箱，把完整的爪头放入砂模箱，在爪头上侧覆盖上砂石，掩埋爪头并压紧砂石，刮除高于砂模箱边缘的砂石，在平面处涂覆滑石粉，盖上砂模箱，继续填充砂石，挤压砂石，密封砂模箱上侧，打开上、下砂模箱，取出爪头，完成砂模制作，例如，需要修复的爪头为直径30cm的钢爪，爪头完整的型号一致的钢爪直径同样为30cm的钢爪；s6、熔化爪头：把打磨后切除的爪头，根据损坏的大小加入金属补充料投入熔炉中进行熔化，金属补充料由以下重量份组成：碳0.03份、锰0.25份、铬0.1份、硅0.05份、铜4份、锌1份、钴0.1份、铸钢50份，金属补充料的制备方法如下：量份取出碳份、锰份、铬、硅、铜、锌、钴、铸钢投入熔炉中熔化，熔化后取出，制作成5mm的金属颗粒，冷却后存储备用，熔化爪头过程中，爪头与金属补充料混合，加热到1800℃，待钢液熔化后冷却到1500℃保持温度待用，例如，完整爪头的体积为28.26dm
³
，损坏爪头的体积为27.2dm
³
，相较于完整爪头少1.06dm
³
，减去熔炼过程中的损耗，所需金属补充料3dm
³
，因此把损坏爪头与3dm
³
的金属补充料混合熔化；s7、钢液铸造：把钢液浇入砂模中，进行铸造，对铸造后的爪头冷却，取出爪头，清洁爪头外侧的砂，钢液铸造前，需要滑石粉对砂模的内侧涂覆，涂覆厚度为2mm，涂覆后进行合模操作，把钢液搅拌后及时导入砂模的内部；
s8、修整焊接面：取出上述铸造的爪头，打磨铸造产生的毛刺，根据钢爪切割掉爪头的长度切割铸造后的爪头，对爪头与钢爪的连接面打磨，打磨后的爪头与钢爪的连接面适配，爪头切割时，需要测量钢爪切除的爪头长度，量取浇筑成爪头相同的长度做上标记，在标记的基础上长2cm处进行切割操作，例如，需要修复的钢爪的爪头切除长度为25cm，浇筑后的爪头标记长度为27cm；s9、耐火泥封堵：混合耐火泥，把耐火泥包覆到爪头与钢爪焊接处的临近区，耐火泥的加水量为25-30％，并加入2-5％的水玻璃溶液，混合时间为25min，例如，耐火泥1500克，加水量为375-450克，水玻璃溶液为30-75克；s10、焊接：把爪头夹持固定到钢爪处，焊接爪头与钢爪的连接面，耐火泥包覆区对无需焊接处保护，避免焊接过程熔化的金属液流出，焊接采用超声波焊接的方式，焊接后的损耗长度为2cm，焊接后自然冷却；s11、修复后钢爪吊装：焊接冷却后的钢爪吊装到打磨处，进行固定；s12、修补打磨：去除钢爪外侧的耐火泥，进行清洁，修整修复后的钢爪，把焊接处的缺口处焊接修补，使用打磨机对修补后的钢爪打磨，去除焊接处的凸起，钢爪的修整方式如下，测量修复后爪头的外径，焊接外径较大时通过铣刀去除凸起处，测量修复后爪头的长度，切除爪头多余的部分，例如，修补后的爪头焊接处的外径35cm，其他爪头的外径30cm，需要去除焊接处多余的金属，修补后的爪头长度为41.2cm，其他爪头的长度为40cm，把多出的爪头切割去除；s13、验收：检查处理后的钢爪，合格的钢爪运送到使用位置处，不合格的钢爪重新通过s1-s12中的步骤修复，修复后再次检查。
17.对比例一选用专利网公开了阳极钢爪头的修复方法及其应用（cn111549357b）。
18.对比例二选用专利网公开了一种阳极钢爪的修复方法（cn103317249a）。
19.为了更好地说明本发明的技术效果，通过下述试验进行阐述：将实施例一、对比例一和对比例二修复的钢爪进行试验对比。
20.选取实施例一、对比例一和对比例二修复的钢爪各3个，且修复的钢爪均为8爪、爪头外径均为30cm，分别对上述钢爪进行导电性测试，测试过程位于同一环境下，测试过程把钢爪分别放置到电解液中，通过导线连接钢爪，对钢爪通电，检测爪头下端的电压情况，根据钢爪通电电压与爪头下端的电压差大小判断钢爪的导电性优异，导电性优异分为10级别，输入电压与输出电压差0mv-10mv为1、10mv-20mv为2、20mv-30mv为3、30mv-40mv为4、40mv-50mv为5、50mv-60mv为6、60mv-70mv为7、70mv-80mv为8、80mv-90mv为9、90mv-100mv为10，牢固度通过最大径向力大小来判定，根据最大径向力大小把牢固度分为5个级别，最大径向力280kn-290kn为1、290kn-300kn为2、300kn-310kn为3、310kn-320kn为4、320kn-330kn为5，根据导电性与牢固度分析出综合性能，综合性能分为5个级别，从好到坏分别为1-5，测试结果如表一所示。
21.表一 钢爪对比测试表
22.根据上表可知，输入电压与输出电压的电压差越低，其导电性越好，实施例一的导电性均高于对比例一与对比例二，因此，本实施例起到“切除的爪头能再次利用，通过金属补充料补充缺失的金属，混合熔化后，采用砂模铸造，与损坏钢爪的适配度高，修复后的爪头导电性能优于原爪头”的效果，最大径向力越大，牢固度越高，实施例一的牢固度均高于对比例一与对比例二，因此，本实施例起到“通过钢球预钢砂打磨去除钢爪外侧的腐蚀面，提高钢爪的洁净度，便于后续的修复操作，对损坏的爪头切除，采用超声波焊接的方式焊接，提高修复后钢爪的坚固度，有利于钢爪的耐久度，避免使用过程中连接处断裂”的效果，通过导电性与牢固度的对比得出，实施例一的综合性能均高于对比例一与对比例二。
23.以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种阳极钢爪的修复方法，其特征在于，步骤如下：s1、爪头切割：取出损坏的钢爪，对损坏的爪头标记，根据标记切掉损坏的爪头；s2、修复前钢爪吊装：切割后的钢爪移动到修复位置处，通过夹具固定；s3、钢球粗打磨：钢球导入球磨机对切除后的爪头与钢爪切除处打磨，去除爪头与钢爪外侧的粘附物与锈蚀物；s4、钢砂细打磨：通过钢砂对上述打磨后的爪头与钢爪再次打磨，使再次打磨后的爪头与钢爪外表面光亮、洁净；s5、制作砂模：取出爪头完整的型号一致的钢爪，把钢爪上的爪头通过钢爪的根部切除，砂石倒入下砂模箱，把完整的爪头放入砂模箱，在爪头上侧覆盖上砂石，掩埋爪头并压紧砂石，刮除高于砂模箱边缘的砂石，在平面处涂覆滑石粉，盖上砂模箱，继续填充砂石，挤压砂石，密封砂模箱上侧，打开上、下砂模箱，取出爪头，完成砂模制作；s6、熔化爪头：把打磨后切除的爪头，根据损坏的大小加入金属补充料投入熔炉中进行熔化；s7、钢液铸造：把钢液浇入砂模中，进行铸造，对铸造后的爪头冷却，取出爪头，清洁爪头外侧的砂；s8、修整焊接面：取出上述铸造的爪头，打磨铸造产生的毛刺，根据钢爪切割掉爪头的长度切割铸造后的爪头，对爪头与钢爪的连接面打磨，打磨后的爪头与钢爪的连接面适配；s9、耐火泥封堵：混合耐火泥，把耐火泥包覆到爪头与钢爪焊接处的临近区；s10、焊接：把爪头夹持固定到钢爪处，焊接爪头与钢爪的连接面，耐火泥包覆区对无需焊接处保护，避免焊接过程熔化的金属液流出；s11、修复后钢爪吊装：焊接冷却后的钢爪吊装到打磨处，进行固定；s12、修补打磨：去除钢爪外侧的耐火泥，进行清洁，修整修复后的钢爪，把焊接处的缺口处焊接修补，使用打磨机对修补后的钢爪打磨，去除焊接处的凸起；s13、验收：检查处理后的钢爪，合格的钢爪运送到使用位置处，不合格的钢爪重新通过s1-s12中的步骤修复，修复后再次检查。2.根据权利要求1所述的一种阳极钢爪的修复方法，其特征在于，所述s1中标记步骤如下：s101、使用钢刷清洁钢爪的损坏区，去除异物；s102、采用涂料对损坏爪头的外侧写上编号，编号格式为“#*#”；s103、确定损坏的区域，在损坏区的上端为损坏的基准点，在损坏的基准点向上5cm确定切割点；s104、确定的切割点垂直爪头使用涂料画线，绕爪头一圈，线宽1cm；s105、对涂料标记风干。3.根据权利要求1所述的一种阳极钢爪的修复方法，其特征在于，所述s6中金属补充料由以下重量份组成：碳0.03份、锰0.25份、铬0.1份、硅0.05份、铜4份、锌1份、钴0.1份、铸钢50份，所述金属补充料的制备方法如下：量份取出碳份、锰份、铬、硅、铜、锌、钴、铸钢投入熔炉中熔化，熔化后取出，制作成5mm的金属颗粒，冷却后存储备用。4.根据权利要求1所述的一种阳极钢爪的修复方法，其特征在于，所述s6中熔化爪头过程中，爪头与金属补充料混合，加热到1800℃，待钢液熔化后冷却到1500℃保持温度待用。
5.根据权利要求1所述的一种阳极钢爪的修复方法，其特征在于，所述s7中钢液铸造前，需要滑石粉对砂模的内侧涂覆，涂覆厚度为2mm，涂覆后进行合模操作，把钢液搅拌后及时导入砂模的内部。6.根据权利要求1所述的一种阳极钢爪的修复方法，其特征在于，所述s8中爪头切割时，需要测量钢爪切除的爪头长度，量取浇筑成爪头相同的长度做上标记，在标记的基础上长2cm处进行切割操作。7.根据权利要求1所述的一种阳极钢爪的修复方法，其特征在于，所述s9中耐火泥的加水量为25-30％，并加入2-5％的水玻璃溶液，混合时间为25min。8.根据权利要求1所述的一种阳极钢爪的修复方法，其特征在于，所述s10中焊接采用超声波焊接的方式，焊接后的损耗长度为2cm，焊接后自然冷却。9.根据权利要求1所述的一种阳极钢爪的修复方法，其特征在于，所述s12中钢爪的修整方式如下，测量修复后爪头的外径，焊接外径较大时通过铣刀去除凸起处，测量修复后爪头的长度，切除爪头多余的部分。

技术总结
本发明涉及阳极钢爪技术领域，具体是一种阳极钢爪的修复方法，步骤如下：S1、爪头切割；S2、修复前钢爪吊装；S3、钢球粗打磨；S4、钢砂细打磨；S5、制作砂模；S6、熔化爪头；S7、钢液铸造；S8、修整焊接面；S9、耐火泥封堵；S10、焊接；S11、修复后钢爪吊装；S12、修补打磨；S13、验收。本发明通过钢球预钢砂打磨去除钢爪外侧的腐蚀面，提高钢爪的洁净度，便于后续的修复操作，对损坏的爪头切除，采用超声波焊接的方式焊接，提高修复后钢爪的坚固度，有利于钢爪的耐久度，切除的爪头能再次利用，通过金属补充料补充缺失的金属，混合熔化后，采用砂模铸造，与损坏钢爪的适配度高，修复后的爪头导电性能优于原爪头，避免影响钢爪整体的性能。避免影响钢爪整体的性能。


技术研发人员：槐以贤 尹成兵 保昌富 任光辉 景蕊
受保护的技术使用者：云南途赛工程建设有限公司
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/10/8