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【常務理事單位】貴陽院陽極導桿組修復全流程自動化關鍵技術及成套裝備

發布時間:2021-11-09收藏本文關閉本文

技術背景

 

陽極導桿組作為鋁電解槽的主要構件,是系列電流通路的關鍵環節,具有數量多、易損壞的特點。新鑄造陽極鋼爪經過短期上槽運行,部分組件即需要依賴人工進行焊接修復后再次投入使用,由于焊接工藝限制和人工操作的不穩定性,人工修復的陽極鋼爪在使用過程中存在壓降高、易脫落、壽命短等缺陷,對電解鋁生產運行存在安全隱患,極大增加了企業的運營成本。

 

技術簡介

 

 貴陽院針對陽極導桿組修復的實際工況需求,建立了適應各種型式單、雙陽極導桿組且柔性可調的窄間隙全截面焊接工藝。通過實驗研究和仿真分析方法,研究了焊接線能量、焊縫寬度、焊絲擺動頻率等工藝參數對焊接質量的影響規律,建立了焊縫形態模型、焊接擺動模型等數學模型,實現了對焊接工藝的參數化描述。

 

針對焊接熱量易導致爆炸焊塊鋼-鋁結合面開裂等傳統技術瓶頸,貴陽院首次引入工件強制冷卻理念,研發滿足陽極導桿組窄深焊縫結構的全截面焊接專機及焊縫跟蹤自適應控制系統,通過對焊槍機構、冷卻機構、送絲機構等全方位技術創新,實現焊槍與送絲機、保護氣路、擺動器、冷卻系統等的智能聯動,在焊接質量和生產效率兩方面同時取得顯著技術提升。

 

我們建立了國際首條基于全截面焊接技術的電解鋁陽極導桿組自動焊接生產示范線,實現了該工序全流程自動化及智能化操作。針對陽極導桿組件修復工藝特點,研究了該過程時序、物流、節拍等的關系,通過優化設計和布局,全面實現待修復工件在輸送、夾緊、切割、上料、對位、翻轉、焊接等環節的自動化及智能化作業。生產線規劃示意圖如下。

                                                          

生產線三維規劃布局

                                               

鋼-鋼及鋁-鋁自動焊接修復工作站

 

                                             

鋼-鋼及鋁-鋁自動焊接接頭

技術性能指標

 

1)陽極導桿組使用周期延長一倍;作業人員減少80%以上。

2)連接壓降降低5毫伏以上,噸鋁節電15度以上。

以年產40萬噸產能為例測算,每年可節約資金600萬元以上,具有顯著的經濟及社會效益。

 

技術應用業績和效益

 

目前陽極導桿組鋼-鋼自動焊接修復生產線及鋁-鋁自動焊接修復工作站已投產使用, 貴陽院本項研究成果對電解鋁行業槽維修領域具有重大實用價值,有望在全行業迅速實現技術推廣應用。

(資料來源:貴陽鋁鎂院)

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