一种铝电解阳极导电装置及制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种铝电解中使用的阳极导电装置及用于这种装置的钢‑铝联接件和联接组件。本发明专利技术的铝电解阳极导电装置，包括：铝制的矩形截面导杆、由钢爪横梁和设置于钢爪横梁下的导电爪构成的阳极钢爪、及用于联接铝制导杆和钢爪横梁的钢‑铝联接件，所述钢爪横梁的上面用全断面分别焊接固定两个钢‑铝联接件的钢棒下端面，两个钢‑铝联接件间的间隔等于或稍大于矩形截面的铝导杆两相对边的距离；铝导杆下部相对的两面分别各与一个钢‑铝联接件上部的铝棒焊接固定。本发明专利技术的装置具有最佳的导电效果，可简化加工，根据测算使用本发明专利技术的导电装置后吨铝生产可节省39度电，其作业寿命大大优于现有技术。

【技术实现步骤摘要】
一种铝电解阳极导电装置及制备方法
本专利技术涉及一种铝电解中使用的阳极导电装置及用于这种装置的钢-铝联接件和联接组件。
技术介绍
电解铝工业现使用的阳极导电装置由上部铝导杆和下部为钢制的阳极钢爪构成，钢与铝间无法直接焊接，两者间通过一个爆炸焊块相连接。爆炸焊块是运用爆炸焊接技术将钢—铝两种不同材料焊接在一起的，在制作阳极导电装置时，爆炸焊块铝部分通过氩弧焊与阳极导电装置的上部铝导杆部分焊接，爆炸焊块钢制连接件通过气保焊与阳极导电装置的下部阳极钢爪横梁扁钢焊接，其联接方式是中国专利申请2010100007746的附图1公开的内容且不设置加强装置结构。现有的这种阳极导电装置在铝导杆底部与阳极钢爪横梁扁钢顶部间形成铝-铝焊，铝-钢爆炸焊，钢-钢焊。现有技术中除铝-钢爆炸焊是全截面焊接外，铝-铝焊和钢-钢焊在现有技术下，只能实现坡口环焊，而环焊缝外的部分只能是相互接触，因此其导电性不良。现有技术的用爆炸焊块相连接制作的阳极钢爪铝导杆底部与钢爪横梁顶部冷态压降测试数据如下：负荷电流99.8A，冷态压降0.3mV，冷态电阻3.5u欧姆，这部分压降属于电解铝生产中的无功电压，降低了电流效率。现有的采用爆炸焊块的阳极导电装置，其爆炸焊块与钢爪横梁间是通过坡口环焊，而环焊的结构中只有焊接部位因冶金联接有较好的导电性，环焊缝之外的部分只能是相互接触，其导电性显然是劣于焊缝处的。这可能是造成其电压降过高的主要因素。另一方面在铝电解生产过程中，爆炸焊块钢-铝结合处在电解作业中既承受重力载荷，同时又要传导电解时的大电流，因此爆炸焊块钢-铝结合处会因作业温度的作用产生膨胀。钢-铝间的热膨胀系数是不同的，根据测试铝的热膨胀系数为同等温度下钢膨胀系数的2倍左右。因此在电解作业中因钢-铝膨胀系数不同造成爆炸焊块的钢-铝结合处产生剪切力，致使铝-钢焊接面局部开裂，因铝-钢焊接面的开裂降低了承受力面积和导电面积，同时又大大增加了铝-钢焊接面处的电阻和压降，会使其相应位置的温升进一步提高。当开裂失效面积达到相应比例时，铝-钢焊接面或在炭块、钢爪的重量作用产生断裂，或因电阻过大而发热烧毁铝-钢焊接面，造成失效，这是现阶段铝电解作业中导电装置的失效主要原因。为解决铝电解的阳极导电装置存在的问题，中国专利技术专利申请2019102544915公开了一种改进的阳极导电装置的制备方法，同时提供了一种可克服现有技术不足的阳极导电装置。其技术方案是：将铝制导杆与钢制的连接块全断面焊接为一体，再在铝制导杆与连接块焊接缝的一部分外缘和连接块的外缘制出一段外螺纹，所述外螺纹与一段钢套的内螺纹结合，并使钢套的下端与连接块的外端平齐，然后再将连接块的外端连同钢套下端与钢爪横梁上表面间全断面焊接。并通过这种制造方法制造出一种阳极导电装置。同时还提供了一种用于连接铝导杆与钢爪横梁的专用钢-铝连接块，这一钢-铝连接块包括：钢-铝连接组件和与其配合的钢套，其中的钢-铝连接组件由一段铝棒与和铝棒全断面联接的一段钢制连接件构成，钢-铝连接块组件的外缘设置有外螺纹，所述的外螺纹与钢套的内螺纹连接，且钢套的下端与钢-铝连接组件的钢制连接件下端近似平齐；或者，这一用于连接铝导杆与钢爪横梁的钢-铝连接块包括：钢-铝连接组件和与其配合的钢套，其中的钢-铝连接组件由一段铝棒与和铝棒全断面联接的一段钢制连接件构成，钢-铝连接块组件的外缘设置有外螺纹，所述的外螺纹与钢套的内螺纹连接，且钢套的下端与钢-铝连接组件的钢制连接件下端近似平齐，钢-铝连接的铝棒上端全断面联接一块铝板。在具体的应用中可将铝导杆与钢-铝连接块联接形成铝电解阳极导电装置。这一技术方案中所述的全断面焊接是采用了摩擦焊接。经研究与试验发现，201910254491用于连接铝导杆与钢爪横梁的专用钢-铝连接块的制造过程中，在进行摩擦焊时，其中心部分约有近5%～10%的面积焊接质量相对较低，一方面造成其结合强度的不足，另一方面也可能在后期的运行中造成这部分位置导电的困难，致使导电压降过大，通过加大钢-铝连接组件的面积是可以解决这一问题，但却需要使用更大摩擦焊接设备的不足。另外，研究和试验还发现，201910254491的技术方案中钢件是主要的导电通路，因此也使其无功导电压降增大。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种可克服现有技术不足，能比现有技术进一步降低无功电压降的，具有相对更低廉制造成本的铝电解阳极导电装置，本专利技术的另外的目的是提供一种可用于铝电解阳极导电装置的钢-铝联接件及联接组件。本专利技术的一种铝电解阳极导电装置，包括：铝制的矩形截面导杆、由钢爪横梁和设置于钢爪横梁下的导电爪构成的阳极钢爪、及用于联接铝制导杆和钢爪横梁的钢-铝联接件。本专利技术所述的钢-铝联接件包括由圆截面的且其下端部分设置有外螺纹的铝棒、其外设置有外螺纹且带有外螺纹部分的上端面与铝棒的下端面间全断面焊接固定的钢棒、及与钢棒和铝棒的外螺纹连接配合的钢制带有内螺纹的钢套构成，且钢棒位于钢套下端面外的部分与钢套的下端焊接固定；钢爪横梁的上面用全断面分别焊接固定两个钢-铝联接件的钢棒下端面，两个钢-铝联接件间的间隔等于或稍大于矩形截面的铝导杆两相对面的距离；铝导杆下部相对的两面分别各与一个钢-铝联接件上部的铝棒焊接固定。现阶段铝电解企业还在使用另一种呈H形的双排六个导电爪的阳极导电装置。本专利技术针对这类企业使用的阳极导电装置包括：铝制的矩形截面导杆、由呈H形的钢爪横梁和设置于钢爪横梁下的导电爪构成的阳极钢爪、及用于联接铝制导杆和钢爪横梁的钢-铝联接件。本专利技术所述的钢-铝联接件包括由圆截面的且其下端部分设置有外螺纹的铝棒、其外设置有外螺纹且带有外螺纹部分的上端面与铝棒的下端面间全断面焊接固定的钢棒、及与钢棒和铝棒的外螺纹连接配合的钢制带有内螺纹的钢套构成，且钢棒位于钢套下端面外的部分与钢套的下端焊接固定；钢爪横梁的上面用全断面分别焊接固定两个钢-铝联接件的钢棒下端面，两个钢-铝联接件间的间隔等于或稍大于矩形截面的铝导杆两相对面的距离；铝导杆下部相对的两面分别各与一个钢-铝联接件上部的铝棒焊接固定。上述内容中所述的铝导杆两相对面的距离可以是矩形铝导杆自然形成的对边距离，也可以是对阳极导杆焊接的局部位置进行适当变形后形成的两相对面间的距离，例如为便于使用对铝阳极导杆的焊接部位进行锻压或墩粗变形后形成的对面间距离。优选地，本专利技术的铝电解阳极导电装置中，两个钢-铝联接件的连线与钢爪横梁或横梁中腹（即H形梁中位于平行两边部分中间部分的部分）的长度方向基本平行。在具体实施时应尽可能使钢-铝联接件在钢爪横梁上的焊接位置接近横梁下的距离最近的导电爪位置，例如对于单排四爪导电装置应使焊接位置尽可能地靠近四个导电爪中的中间两个导电爪的对应位置；而对于双排六爪的导电装置应尽可能地靠近每排中间的导电爪的对应位置。本专利技术的这一结构可以使钢-铝联接件与导电爪间的距离为最短，大大缩短了导电路径，最大程度地减小导电压降。更优选地，本专利技术的铝电解阳极导电装置中，钢-铝联接件的钢棒下端面与钢套的下端面间有3～10毫米的间隔。由于本专利技术的钢-铝联接件中的钢棒位于钢套下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝电解阳极导电装置，包括：铝制的矩形截面导杆、由钢爪横梁和设置于钢爪横梁下的导电爪构成的阳极钢爪、及用于联接铝制导杆和钢爪横梁的钢-铝联接件，其特征在于：所述的钢-铝联接件包括由圆截面的且其下端部分设置有外螺纹的铝棒、其外设置有外螺纹且带有外螺纹部分的上端面与铝棒的下端面间全断面焊接固定的钢棒、及与钢棒和铝棒的外螺纹连接配合的钢制带有内螺纹的钢套构成，且钢棒位于钢套下端面外的部分与钢套的下端焊接固定；钢爪横梁的上面用全断面分别焊接固定两个钢-铝联接件的钢棒下端面，两个钢-铝联接件间的间隔等于或稍大于矩形截面的铝导杆两相对面的距离；铝导杆下部相对的两面分别各与一个钢-铝联接件上部的铝棒焊接固定。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝电解阳极导电装置，包括：铝制的矩形截面导杆、由钢爪横梁和设置于钢爪横梁下的导电爪构成的阳极钢爪、及用于联接铝制导杆和钢爪横梁的钢-铝联接件，其特征在于：所述的钢-铝联接件包括由圆截面的且其下端部分设置有外螺纹的铝棒、其外设置有外螺纹且带有外螺纹部分的上端面与铝棒的下端面间全断面焊接固定的钢棒、及与钢棒和铝棒的外螺纹连接配合的钢制带有内螺纹的钢套构成，且钢棒位于钢套下端面外的部分与钢套的下端焊接固定；钢爪横梁的上面用全断面分别焊接固定两个钢-铝联接件的钢棒下端面，两个钢-铝联接件间的间隔等于或稍大于矩形截面的铝导杆两相对面的距离；铝导杆下部相对的两面分别各与一个钢-铝联接件上部的铝棒焊接固定。


2.一种铝电解阳极导电装置，包括：铝制的矩形截面导杆、由呈H形的钢爪横梁和设置于钢爪横梁下的导电爪构成的阳极钢爪、及用于联接铝制导杆和钢爪横梁的钢-铝联接件，其特征在于：所述的钢-铝联接件包括由圆截面的且其下端部分设置有外螺纹的铝棒、其外设置有外螺纹且带有外螺纹部分的上端面与铝棒的下端面间全断面焊接固定的钢棒、及与钢棒和铝棒的外螺纹连接配合的钢制带有内螺纹的钢套构成，且钢棒位于钢套下端面外的部分与钢套的下端焊接固定；钢爪横梁的上面用全断面分别焊接固定两个钢-铝联接件的钢棒下端面，两个钢-铝联接件间的间隔等于或稍大于矩形截面的铝导杆两相对面的距离；铝导杆下部相对的两面分别各与一个钢-铝联接件上部的铝棒焊接固定。


3.根据权利要求1或2所述的铝电解阳极导电装置，其特征在于钢-铝联接件的钢棒下端面与钢套的下端面间有3～10毫米的间隔。


4.根据权利要求3所述的铝电解阳极导电装置，其特征在于两个钢-铝联接件的连线与钢爪横梁或中腹的长度方向基本平行。


5.权利要求1至4所述的任一用于铝电解阳极导电装置的制造方法，其特征是将铝棒与钢棒用全断面焊接得到联接组件，再按确定长度要求将联接组件切去铝棒端和钢棒端多余部分，在联接组件外自钢棒端至铝棒的适当位置制备出外螺纹，在钢套上制出可与联接组件外螺纹相连接配合的内螺纹，将钢套旋于联接组件上，将钢套的下端面与联接组件的钢棒下端外壁间焊接固定，得到钢-铝联接件，在钢爪横梁上面通过全断面焊接分别焊接两个相互间隔等于或略大于矩形铝导杆的边长的钢-铝联接件的钢棒下端，将铝导杆插入两个钢-铝联接件之间，将矩形铝导杆下部的两个相对的面与钢-铝联接件上的铝棒外圆进行焊接，得到阳极导电装置。


6.根据权利要求5所述的用于铝电解阳极导电装置的制造方法，其特征是所述的全断面焊接是摩擦焊焊接。


7.一种铝电解阳极导电装置，包括：铝制的矩形截面导杆、由钢爪横梁和设置于钢爪横梁下的导电爪构成的阳极钢爪、及用于联接铝制导杆和钢爪横梁的钢-铝联接件，其特征在于：所述的钢-铝联接件包括由圆截面的且其下端部分设置有外螺纹的铝棒、其外设置有外螺纹且带有外螺纹部分的上端面与铝棒的下端面间全断面焊接固定的钢棒、及与钢棒和铝棒的外螺纹连接配合的钢制带有内螺纹的钢套构成，且钢棒位于钢套下端面外的部分与钢套的下端焊接固定；在钢爪横梁上面且与其下的各导电爪轴线对应位置分别全断面焊接各个钢-铝联接件的钢棒下端，除与导电装置主对称轴相邻的两个钢-铝联接件上部的铝棒相邻部分分别各与铝导杆下部相对的两面焊接固定外，其余各钢-铝联接件上部的铝棒与相邻钢-铝联接件上部的铝棒间各用矩形截面的铝导电块焊接固定。


8.根据权利要求7所述的铝电解阳极导电装置，其特征在于钢-铝联接件的钢棒下端面与钢套的下端面间有3～10毫米的间隔。


9.根据权利要求8所述的铝电解阳极导电装置，其特征在于钢爪横梁上位于主对称轴位置的两边各焊接固定有承重钢板的下端，两承重钢板的上端和铝导杆相应位置分别开设螺栓孔，并用螺栓将承重钢板与铝导杆间固定。


10.权利要求9所述的用于铝电解阳极导电装置的制造方法，其特征是将铝棒与钢棒用全断面焊接得到联接组件，再按确定长度要求将联接组件切去铝棒端和钢棒端多余部分，在联接组件外自钢棒端至铝棒的适当位置制备出外螺纹，在钢套上制出可与联接组件外螺纹相连接配合的内螺纹，将钢套旋于联接组件上，将钢套的下端面与联接组件的钢棒下端外壁间焊接固定，得到钢-铝联接件；在钢爪横梁上面且与其下的各导电爪轴线对应位置分别全断面焊接数个钢-铝联接件的钢棒下端，所焊接的钢-铝联接件数量...

【专利技术属性】
技术研发人员：师建军，
申请(专利权)人：师建军，
类型：发明
国别省市：甘肃;62