大型预焙阳极电解槽槽壳制作的变形控制方法 技术领域：
本发明涉及一种防变形控制工艺，特别涉及一种大型预焙阳极电解槽槽壳制作的变形控制方法。
背景技术：
大型预焙阳极电解槽是指300KA以上的电解槽，它由一块底板、两块长侧板、两块端侧板、两块斜侧板焊接组成。斜侧板与底板及长侧板均呈135°角，端侧板的两个端部围城1/4周长圆弧，斜侧板与端侧板1/4周长圆弧部分连接相贯形成椭圆。各部分单独制作，再整体组焊，其几何尺寸及焊接质量要求较高，是电解铝工程施工中的一个施工技术难点。船形的槽壳结构形式使端侧板和长侧板难于加工，且在制作过程中容易产生难于矫正的变形，主要为焊接变形。因此在槽壳制作过程中变形控制、确保几何尺寸是大型预焙阳极电解槽槽壳制作的关键技术。
发明内容：
本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种大型预焙阳极电解槽槽壳制作的变形控制方法，该方法可有效地避免电解槽在组装焊接的过程中产生的焊接变形现象，从而提高了电解槽的制作质量。
本发明的技术方案是：一种大型预焙阳极电解槽槽壳制作的变形控制方法，其特征在于：
(1)采用反变形法和约束法相结合的工艺控制焊接变形：对端侧板采用约束法焊接，对长侧板采用反变形法焊接，因此槽壳整体组装采用反变形法和约束法相结合的工艺进行焊接；组装焊接顺序按先中间后两端，先上后下的顺序进行；
(2).采用二次下料来保证部件的几何尺寸：在槽壳的结合部位预留长度，并进行二次下料来保证组装的几何尺寸；
(3).对于端侧板的焊接采用端侧板冷压成型组装胎具，对于长侧板的焊接采用长侧板组装胎具，因此可有效地控制端侧板和长侧板的焊接变形；
(4).采用手工电弧焊、埋弧自动焊、CO2气体保护焊三种焊接方式；
(5).将六个钢筋混凝土配重块放置在底板上，沿着长侧板间均匀分布，用于电解槽槽壳整体组装时防止变形。
上述配重快的配重尺寸为800×1000×3000mm，总重36吨。
上述端侧板冷压成型组装胎具由成型台、千斤顶、圆柱形压杆、底座连接杆、主平台连接杆以及底座构成，成型台由一主平台以及两个竖平台构成，两个竖平台分别通过圆弧台对称固装在主平台的两端，两个竖平台分别通过一千斤顶固装在各自的底座上，在每一底座的两端均对称铰装一底座连接杆，在主平台的两面侧板均对称铰装一主平台连接杆，同一底座一侧的底座连接杆及主平台连接杆共同铰装一圆柱形压杆，该圆柱形压杆与主平台平行设置。
上述长侧板组装胎具的基座的一侧为用于焊接斜侧板的斜面，基座面上用于焊接长侧板，在基座的四周均分布多点固定夹具，并且在基座面的窗口位置均匀分布固定夹具；斜侧板与长侧板成145°角；胎具基座和固定夹具均设计有反变形弧度。
上述底板的拼焊采用埋弧自动焊，长侧板与斜侧板的焊接采用CO2气体保护焊。
上述端侧板与长侧板组对时，错边量≤1.5mm。
本发明的优点是：
1、本发明对端侧板采用约束法和端侧板冷压成型组装胎具进行焊接，对长侧板采用反变形法和长侧板组装胎具进行焊接，对于槽壳整体组装采用反变形法和约束法相结合的焊接工艺，并且组装焊接顺序按先中间后两端，先上后下的顺序进行；因此可有效地控制焊接变形，同时提高了制作的精度、缩短了制作时间、提高了劳动效率，降低了劳动强度。
2、本发明为了确保槽壳的整体几何尺寸，在槽壳的结合部位预留长度，并进行二次下料来保证组装的几何尺寸。
3、本发明采用手工电弧焊、埋弧自动焊、CO2气体保护焊三种焊接方法，可提高焊接的精度，提高产品的质量。
4、本发明为了有效地抑制焊接变形，槽壳整体组装时，将六个钢筋混凝土配重块放置在底板上，并沿着长侧板间均匀分布。
5、操作简单、提高了生产效率，降低了劳动强度，生产出的电解槽质量可靠、精度高。
附图说明：
图1是本发明的组装示意图。
图2是端侧板冷压成型组装胎具的结构示意图。
图3是图2的右视图。
图4是长侧板组装胎具的结构示意图。
图5是长侧板和斜侧板焊接的示意图。
具体实施方式：
一种大型预焙阳极电解槽槽壳制作的变形控制方法，主要特征在于：
1、采用反变形法和约束法相结合的工艺控制焊接变形：对端侧板采用约束法焊接，对长侧板采用反变形法焊接，因此槽壳整体组装采用反变形法和约束法相结合的工艺进行焊接；组装焊接顺序按先中间后两端，先上后下的顺序进行；
2、采用二次下料来保证部件的几何尺寸：在结合部位预留长度，并进行二次下料来保证组装的几何尺寸。
3、对于端侧板的焊接采用端侧板冷压成型组装胎具，对于长侧板的焊接采用长侧板组装胎具，可有效地控制焊接变形。
如图2、3所示：上述端侧板冷压成型组装胎具，其由成型台、千斤顶11、圆柱形压杆1、底座连接杆2、主平台连接杆3以及底座15构成，成型台由一主平台7以及两个竖平台10构成，两个竖平台分别通过圆弧台9对称固装在主平台地两端，两个竖平台分别通过一千斤顶固装在各自的底座上，千斤顶的推杆12与竖平台底板13固装，千斤顶为螺旋千斤顶、齿条千斤顶或者油压千斤顶的一种，本实施例附图所示的千斤顶为油压千斤顶，在每一底座的两端均通过销轴14对称铰装一底座连接杆，在主平台的两面侧板5均通过销轴4对称铰装一主平台连接杆，底座连接杆长于主平台连接杆，同一底座一侧的底座连接杆及主平台连接杆共同铰装一圆柱形压杆，该圆柱形压杆与主平台平行设置，圆柱形压杆为圆钢，成型台内固装支撑板，该支撑板由水平支撑板16以及竖直支撑板8构成，可以根据实际工况的需要进行设计多个水平支撑板以及竖直支撑板，本实施例附图所示的与千斤顶推杆固装的竖平台底板通过一竖直支撑板连接主平台，水平支撑板固装在主平台下方侧板的内侧。
其工作原理是：将需要轧制的钢板6水平对称放置在成型台的主平台上，启动竖平台下的千斤顶，两个千斤顶通过推杆同时同速顶起两个竖平台，随着圆柱形压杆上连接的底座连接杆以及主平台连接杆的驱动，圆柱形压杆向下移动，将主平台两端的钢板压制成胎具的形状。
如图4、5所示：长侧板组装胎具在胎具基座17的一侧为用于焊接斜侧板18的斜面，基座面上用于焊接长侧板19，在基座的四周均分布多点固定夹具20，并且在基座面的窗口位置均匀分布固定夹具21。在长侧板上焊接有环板23与筋板24组合的框架22。上述胎具基座和固定夹具均应用了反变形原理，设计有反变形弧度△。
本胎具的使用方法是：
(1)、组焊前应先完成环板框架组焊、斜侧板下料及长侧板下料和开孔等准备工作，长侧板下料时在长度方向需留余量约40mm来补充焊接收缩，在槽壳整体组装时再切割。
(2)、组焊时先焊接长侧板与环板框架1、2，多名焊工同时从中间往两边焊，先焊接框架里焊缝再焊接外焊缝，且长侧板与环板框架必需紧密结合。
(3)、斜侧板与长侧板焊接时，如图1先焊接外焊缝3，两名焊工同时从中间往两边焊，因胎具设计有反变形弧度，焊接时需用夹具边固定边焊接，以使两板接合部对齐。冷却后从胎具上拆除长侧，再焊接内焊缝4，因长侧板与斜侧板之间的夹角＞145°，因此，长侧自然冷却后斜侧板与长侧板形成145°角。
4、采用多种焊接方法：根据焊口特点分别选择手工电弧焊、埋弧自动焊、CO2气体保护焊三种焊接方式。上述底板的拼焊采用埋弧自动焊，长侧板与斜侧板的焊接采用CO2气体保护焊。
5、为了有效地抑制吊装变形，将六个钢筋混凝土配重块25(配重尺寸：制作800×1000×3000mm)总重大约36吨，放置在底板26上，沿着长侧板间均匀分布，用于电解槽槽壳整体组装时防止变形。两长侧间用倒链拉紧法和顶杆加千斤顶外顶法固定上部，下部可用固定挡板加以固定。端侧与长侧组对时，错边量≤1.5mm。