Автоматическая однопроходная электродуговая сварка стальных токоподводов электролизеров для производства алюминия
Описана технология однопроходной автоматической электродуговой сварки соединения плата–блюмс на элект-ролизерах ОА-300М2 Иркутского алюминиевого завода. В основе новой технологии лежит способ электродуговой сварки закладным электродом. Разработанные технология и оборудование могут применяться для св...
Gespeichert in:
| Datum: | 2007 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2007
|
| Schriftenreihe: | Автоматическая сварка |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/101632 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Автоматическая однопроходная электродуговая сварка стальных токоподводов электролизеров для производства алюминия / Г.В. Кузьменко, В.Г. Кузьменко, Н.В. Болотов, Ю.В. Шемет // Автоматическая сварка. — 2007. — № 8 (652). — С. 29-32. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-101632 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1016322016-06-06T03:02:40Z Автоматическая однопроходная электродуговая сварка стальных токоподводов электролизеров для производства алюминия Кузьменко, Г.В. Кузьменко, В.Г. Болотов, Н.В. Шемет, Ю.В. Производственный раздел Описана технология однопроходной автоматической электродуговой сварки соединения плата–блюмс на элект-ролизерах ОА-300М2 Иркутского алюминиевого завода. В основе новой технологии лежит способ электродуговой сварки закладным электродом. Разработанные технология и оборудование могут применяться для сварки деталей крупного сечения, в том числе и в монтажных условиях. Technology of automatic arc welding of plate-blooms: joint in OA-300M2 electrolyzers of Irkutsk Aluminium Plant is described. The new technology is based on the process of embedded electrode arc welding. The developed technology and equipment can be applied for welding large cross-section parts, also in site conditions. 2007 Article Автоматическая однопроходная электродуговая сварка стальных токоподводов электролизеров для производства алюминия / Г.В. Кузьменко, В.Г. Кузьменко, Н.В. Болотов, Ю.В. Шемет // Автоматическая сварка. — 2007. — № 8 (652). — С. 29-32. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/101632 621.791.75.03-52 ru Автоматическая сварка Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Производственный раздел Производственный раздел |
| spellingShingle |
Производственный раздел Производственный раздел Кузьменко, Г.В. Кузьменко, В.Г. Болотов, Н.В. Шемет, Ю.В. Автоматическая однопроходная электродуговая сварка стальных токоподводов электролизеров для производства алюминия Автоматическая сварка |
| description |
Описана технология однопроходной автоматической электродуговой сварки соединения плата–блюмс на элект-ролизерах ОА-300М2 Иркутского алюминиевого завода. В основе новой технологии лежит способ электродуговой сварки закладным электродом. Разработанные технология и оборудование могут применяться для сварки деталей крупного сечения, в том числе и в монтажных условиях. |
| format |
Article |
| author |
Кузьменко, Г.В. Кузьменко, В.Г. Болотов, Н.В. Шемет, Ю.В. |
| author_facet |
Кузьменко, Г.В. Кузьменко, В.Г. Болотов, Н.В. Шемет, Ю.В. |
| author_sort |
Кузьменко, Г.В. |
| title |
Автоматическая однопроходная электродуговая сварка стальных токоподводов электролизеров для производства алюминия |
| title_short |
Автоматическая однопроходная электродуговая сварка стальных токоподводов электролизеров для производства алюминия |
| title_full |
Автоматическая однопроходная электродуговая сварка стальных токоподводов электролизеров для производства алюминия |
| title_fullStr |
Автоматическая однопроходная электродуговая сварка стальных токоподводов электролизеров для производства алюминия |
| title_full_unstemmed |
Автоматическая однопроходная электродуговая сварка стальных токоподводов электролизеров для производства алюминия |
| title_sort |
автоматическая однопроходная электродуговая сварка стальных токоподводов электролизеров для производства алюминия |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/101632 |
| citation_txt |
Автоматическая однопроходная электродуговая сварка стальных токоподводов электролизеров для производства алюминия / Г.В. Кузьменко, В.Г. Кузьменко, Н.В. Болотов, Ю.В. Шемет // Автоматическая сварка. — 2007. — № 8 (652). — С. 29-32. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Автоматическая сварка |
| work_keys_str_mv |
AT kuzʹmenkogv avtomatičeskaâodnoprohodnaâélektrodugovaâsvarkastalʹnyhtokopodvodovélektrolizerovdlâproizvodstvaalûminiâ AT kuzʹmenkovg avtomatičeskaâodnoprohodnaâélektrodugovaâsvarkastalʹnyhtokopodvodovélektrolizerovdlâproizvodstvaalûminiâ AT bolotovnv avtomatičeskaâodnoprohodnaâélektrodugovaâsvarkastalʹnyhtokopodvodovélektrolizerovdlâproizvodstvaalûminiâ AT šemetûv avtomatičeskaâodnoprohodnaâélektrodugovaâsvarkastalʹnyhtokopodvodovélektrolizerovdlâproizvodstvaalûminiâ |
| first_indexed |
2025-07-07T11:10:39Z |
| last_indexed |
2025-07-07T11:10:39Z |
| _version_ |
1836986285278887936 |
| fulltext |
УДК 621.791.75.03-52
АВТОМАТИЧЕСКАЯ ОДНОПРОХОДНАЯ ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ
СВАРКА СТАЛЬНЫХ ТОКОПОДВОДОВ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ
Г. В. КУЗЬМЕНКО, инж., В. Г. КУЗЬМЕНКО, д-р техн. наук (Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины),
Н. В. БОЛОТОВ, инж. (ОАО «Шелеховское специализированное предприятие «Ремонт зданий и сооружений», РФ),
Ю. В. ШЕМЕТ, инж. (ОАО «СибВАМИ» Сибирский научно-исследовательский,
конструкторский и проектный ин-т алюминиевой и электродной промышленности, г. Иркутск, РФ)
Описана технология однопроходной автоматической электродуговой сварки соединения плата–блюмс на элект-
ролизерах ОА-300М2 Иркутского алюминиевого завода. В основе новой технологии лежит способ электродуговой
сварки закладным электродом. Разработанные технология и оборудование могут применяться для сварки деталей
крупного сечения, в том числе и в монтажных условиях.
К л ю ч е в ы е с л о в а : автоматическая электродуговая
сварка, подвижный закладной электрод, порошковая про-
волока, провар, электролизное производство, ошиновка элек-
тролизера, катодный стержень
Развитие технологии производства алюминия
электролитическим способом сопровождается
ростом токовой нагрузки электролизеров. В пос-
ледние годы спроектированы и построены элек-
тролизеры на токи 300 кА и более. При этом
предъявляются жесткие требования к системе под-
вода тока к электролизерам, которая должна обес-
печивать минимальные потери электричества в
процессе ее длительной (пять и более лет) экс-
плуатации [1, 2]. Как правило, при проектиро-
вании узлов токоподвода предпочтение отдают
сварным соединениям как наиболее надежным и
обеспечивающим минимальное электрическое
сопротивление. Учитывая необходимость пропус-
кания больших токов, элементы токоподвода к элек-
тролизерам для производства алюминия имеют дос-
таточно большие сечения, что создает определенные
проблемы при выборе способа сварки. Кроме того,
стыки чаще всего располагаются в труднодоступ-
ных местах, что еще больше усложняет сварочные
работы. До последнего времени отсутствовала спе-
циализированная сварочная технология и оборудо-
вание, обеспечивающие высокопроизводительную
сварку токоподводящих узлов.
С июня 2005 г. на Иркутском алюминиевом
заводе компании ОАО «СУАЛ» ИркАЗ, г. Ше-
лехов, Иркутская обл., ведется строительство пя-
той серии электролизного производства (два кор-
пуса по 100 электролизеров с рабочим током более
300 кА) (рис. 1). Согласно проекту на каждом
электролизере при его монтаже необходимо сва-
рить 80 стыков сечением 80 220 мм (по 40 с каж-
дой стороны). Эти стыки соединяют стальные
(Ст3) катодные стержни (блюмсы) со сталеалю-
миниевыми переходными бобышками (платами).
Последние представляют собой стальную литую
деталь (сталь 15Л) с алюминиевым гибким спус-
ком, приваренным к ней с помощью контактной
стыковой сварки. Всего при монтаже электроли-
зеров в обоих корпусах требуется сварить 16 тыс.
стыков. Работы по сварке указанных соединений
необходимо выполнять в стесненных условиях
(рис. 2). Размеры рабочей зоны (между шпанго-
утами катодного кожуха) составляют всего 550 мм
по ширине, 1200 мм по высоте и 600 мм по глу-
бине. При этом блюмсы располагаются между
шпангоутами парами, расстояние между ними
составляет 330 мм.
На стадии проработки вопроса специалисты
ИркАЗ, СибВАМИ (головная проектная органи-
зация) и генерального подрядчика по строитель-
ству пятой серии электролизного производства
ИркАЗ компании «Шелеховское специализиро-
ванное предприятие «Ремонт зданий и сооруже-
© Г. В. Кузьменко, В. Г. Кузьменко, Н. В. Болотов, Ю. В. Шемет, 2007
Рис. 1. Строящийся цех № 9 Иркутского алюминиевого заво-
да
8/2007 29
ний» (ШСП РЗС) рассматривали несколько ва-
риантов сварки указанных соединений: полуав-
томатическую электродуговую, электрошлако-
вую, термитную сварку и пр. Однако ни один из
них не удовлетворял предъявляемым требованиям
по качеству и производительности.
В последние годы в Институте электросварки
им. Е. О. Патона НАН Украины был разработан
новый высокопроизводительный способ электро-
дуговой сварки закладным электродом [3–5],
предназначенный для соединения стыков компак-
тных сечений в узкий зазор. Способ может быть
реализован в двух вариантах. Первый — сварка
электродом большого сечения (рис. 3, а) — пре-
дусматривает использование покрытого пластин-
чатого электрода с сердечником толщиной
4…6 мм и шириной, равной толщине сваривае-
мых деталей. В процессе сварки осуществляется
подача электрода по мере его оплавления. Сог-
ласно второму варианту используется закладной
электрод в виде плавящегося мундштука, а до-
полнительный присадочный металл в виде про-
волок подается через каналы в сердечнике элек-
трода. При этом электрод может быть как непод-
вижным (рис. 3, б), так и перемещаемым парал-
лельно свариваемым кромкам в процессе сварки
(рис. 3, в).
Данный способ был предложен специалистам
ИркАЗ, СибВАМИ и ШСП РЗС в качестве аль-
тернативы для соединения платы с блюмсом в
электролизерах ОА-300М2 при строительстве пя-
той серии электролизного производства ИркАЗ.
На предварительном этапе с руководством
ИркАЗ СУАЛ была достигнута договоренность о
проведении демонстрации способа сварки заклад-
ным электродом в одном из работающих цехов
предприятия. С этой целью в г. Шелехов была
командирована группа специалистов ИЭС им.
Е. О. Патона НАН Украины с необходимым сва-
рочным оборудованием и материалами. С помо-
щью опытного портативного сварочного автомата
были сварены натурные образцы блюмсов и плат
(рис. 4). На рис. 5 приведен макрошлиф сварного
соединения. Следует отметить, что сварку про-
водили в условиях влияния магнитного поля, в
непосредственной близости с токоподводящими
шинами, по которым шел ток до 56 кА.
Положительные результаты демонстрации спо-
соба сварки закладным электродом убедили ру-
ководство ИркАЗ СУАЛ в возможности создания
на его основе промышленной технологии, для чего
в начале 2006 г. между ИркАЗ СУАЛ, ШСП РЗС
и ИЭС им. Е. О. Патона был заключен контракт
на разработку технологии, оборудования и сва-
рочных материалов для сварки соединения плата
– блюмс.
На первом этапе реализации проекта были про-
ведены эксперименты, целью которых являлся вы-
бор схемы сварки соединения плата – блюмс, на-
иболее пригодной в конкретных производствен-
ных условиях. Выяснилось, что сварка электродом
Рис. 2. Катодные стержни (блюмсы) электролизера
Рис. 3. Схема однопроходной электродуговой сварки закладным электродом большого сечения (а), неподвижным плавящимся
мундштуком (б) и плавящимся мундштуком с колебаниями (в)
30 8/2007
большого сечения, хотя и позволила получить в
лабораторных условиях сварные соединения удов-
летворительного качества, не обеспечивала дос-
таточной стойкости швов против пористости и
требовала применения специальных электродов,
массовое производство которых пока не налажено.
Эксперименты по сварке неподвижным пла-
вящимся мундштуком показали, что при данной
толщине свариваемых деталей (80 мм) для обес-
печения равномерного провара кромок необходи-
мо подавать не менее четырех присадочных про-
волок, что существенно усложняло оборудование
и делало его малопригодным в монтажных усло-
виях.
В итоге была выбрана схема сварки двумя по-
рошковыми самозащитными проволоками, пода-
ваемыми через два плавящихся трубчатых элек-
трода-мундштука, совершающих возвратно-пос-
тупательные перемещения (колебания) в зазоре
между свариваемыми кромками для обеспечения
их полного провара. Преимущества данной схемы
сварки cледующие:
возможность активного воздействия на метал-
лургические процессы в сварочной ванне посред-
ством введения легирующих присадок и раскис-
лителей в сердечник порошковой проволоки;
относительная простота и компактность обо-
рудования, облегчающие его использование в
стесненных монтажных условиях;
универсальность — возможность сварки дета-
лей толщиной от 10 до 150 мм путем изменения
количества используемых электродов (один или
два), режимов сварки (от 250 до 900 А) и амп-
литуды колебаний;
возможность изготовления электродов про-
мышленным способом на электродообмазочных
прессах, что особенно важно при организации их
массового производства.
В процессе выполнения работ по контракту
специалистами ИЭС им. Е. О. Патона разработано
специализированное оборудование (АДПМ-2) и
сварочные материалы (проволока ПП АНПМ1),
а также трубчатые закладные электроды (АНПМ-
8), позволяющие обеспечить требуемые произво-
дительность и качество сварных соединений.
Сварочный аппарат марки АДПМ-2 (рис. 6) в
комплекте с технологической оснасткой для сборки
стыка и формирования сварного шва отличается
компактностью, что особенно важно в монтажных
условиях. Аппарат имеет два исполнения — для
сварки правого и левого блюмса. В качестве ис-
точника сварочного тока применяется сварочный
выпрямитель ВДУ-1250 фирмы «СЭЛМА».
Технические характеристики аппарата АДПМ-2
Пределы регулирования сварочного тока, А ..... 250…900
Напряжение дуги, В, не более ............................. 40
Диаметр электродной проволоки, мм ................ 2,4
Количество электродных проволок, шт. ............ 2
Рис. 4. Натурный образец плата – блюмс
Рис. 5. Макрошлиф сварного соединения (свариваемый мате-
риал Ст 3, толщина 80 мм)
Рис. 6. Аппарат АДПМ-2 для сварки соединения плата –
блюмс при монтаже электролизера
8/2007 31
Скорость подачи электродной
проволоки, м/ч ...................................................... 50…300
Скорость колебаний, м/ч ..................................... 5…15
Амплитуда колебаний, мм ................................... 0…70
Масса, кг:
головка сварочная ............................................. 12,8
кондуктор .......................................................... 10,5
шкаф управления (с пустыми катушками
для проволоки) ................................................. 50
Для выполнения работ на пятой серии элек-
тролизного производства ИркАЗа было изготов-
лено и поставлено заказчику в общей сложности
десять аппаратов АДПМ-2 (в том числе два опыт-
ных) и партия сварочных материалов, проведено
обучение персонала, обслуживающего сварочные
аппараты в процессе эксплуатации. С участием
специалистов ИЭС им. Е. О. Патона в конце
2006 — начале 2007 г. непосредственно на мон-
таже строящихся цехов № 9 и 10 сварено более
тысячи соединений плата – блюмс (рис. 7), в том
числе при пониженных температурах (до –25 °С).
После чего бригада сварщиков ШСП РЗС, пол-
ностью освоив технологию и оборудование, прис-
тупила к их промышленному использованию. К
настоящему времени сварено более 10 тыс. сты-
ков.
Результаты промышленного применения спо-
соба сварки закладным электродом, соответству-
ющей сварочной аппаратуры и сварочных мате-
риалов показали следующее:
машинное время сварки стыка сечением
80 220 мм при номинальном зазоре 16…18 мм и
сварочном токе 600…800 А составляет 10…12 мин,
в результате чего достигнута производительность
до 15 стыков на одном аппарате в смену с учетом
затрат времени на подготовку стыков и установку
фиксирующих приспособлений;
разработанное оборудование и технологичес-
кая оснастка отличаются достаточной надеж-
ностью и благодаря рациональной конструкции
могут быть легко отремонтированы в цеховых ус-
ловиях;
обслуживание оборудования не требует высо-
коквалифицированного персонала, что значитель-
но сокращает сроки освоения технологии;
качество сварных соединений удовлетворяет
предъявляемым требованиям по электропровод-
ности.
В целом можно заключить, что электродуговая
сварка закладным электродом получила дальнейшее
развитие, что позволило создать на ее основе вы-
сокоэффективную промышленную технологию, ко-
торая может быть рекомендована для использования
на других алюминиевых заводах при капитальном
строительстве и внедрении электролизеров большой
мощности, ремонте катодных устройств в действу-
ющих цехах электролиза, где еще до сих пор ис-
пользуются разъемные (болтовые) токоподводы.
1. Ветюков М. М., Цыплаков А. М., Школьников С. И.
Электрометаллургия алюминия и магния. — М.: Метал-
лургия, 1987. — 320 с.
2. Справочник металлурга по цветным металлам. Произ-
водство алюминия / Под ред. Ю. В. Баймакова, Я. Е.
Канторовича. — М.: Металлургия, 1971. — 559 с.
3. Пат. 68361 Україна, МПК В 23 К 9/2. Спосіб електроду-
гового зварювання плавким електродом та електрод для
його здійснення / В. Г. Кузьменко, Г. В. Кузьменко. —
Опубл. 26.12.2004.
4. Пат. 2219021 РФ, МКИ В 23 К 9.14, 35/36. Способ элек-
тродуговой сварки плавящимся электродом и электрод
для его осуществления / В. Г. Кузьменко, Г. В. Кузьмен-
ко. — Опубл. 29.12.2003.
5. Однопроходная электродуговая сварка закладным элект-
родом металла большой толщины / Г. В. Кузьменко,
В. Г. Кузьменко, В. И. Галинич и др. // Автомат. сварка.
— 2006. — № 6. — С. 44–49.
Technology of automatic arc welding of plate-blooms: joint in OA-300M2 electrolyzers of Irkutsk Aluminium Plant is
described. The new technology is based on the process of embedded electrode arc welding. The developed technology
and equipment can be applied for welding large cross-section parts, also in site conditions.
Поступила в редакцию 20.04.2007
Рис. 7. Соединение плата – блюмс до (справа) и после (слева)
сварки
32 8/2007
|