一种新型铝电解用阳极复合钢爪制造技术

本发明专利技术公开了一种新型铝电解用阳极复合钢爪，其涉及阳极钢爪技术领域，包括低于铸钢材料电阻率的铜芯、铸钢的钢爪横梁和多个钢爪脚，多个钢爪脚均匀排布且与钢爪横梁一体成型制作，钢爪横梁与外部导电导杆连接，所述钢爪横梁上开设有平行于钢爪横梁中心线的安装槽，所述铜芯的设计与安装槽相匹配，铜芯插装嵌入安装槽内；本发明专利技术通过在横梁内插装嵌入铜芯的方式，铜芯具有低于钢材的电阻率，大于钢材的热膨胀系数，同时解决了浇注铜而产生缩孔和偏析的问题，实际的降低钢爪压降的效果更为明显、稳定。稳定。稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种新型铝电解用阳极复合钢爪


[0001]本专利技术涉及阳极钢爪
，具体为一种新型铝电解用阳极复合钢爪。

技术介绍

[0002]现代铝电解工业中，普遍采用预焙阳极用于铝电解工业生产。通常，阳极炭块组由阳极炭块、铝导杆、爆炸焊块、钢爪和磷生铁组成，阳极爪上部和铝导杆通过铝钢爆炸焊连接，用磷生铁将阳极复合钢爪浇铸在碳碗内，继而使铝导杆与阳极炭块紧密连接，组成阳极炭块组。
[0003]现有的阳极钢爪一般由钢水整体浇铸而成，且为实心结构。由钢爪头、钢爪横梁和钢爪构成，电阻率偏高，通常压降为60
‑
80mV，生产中电损较大。
[0004]现有专利中，例如中国专例CN110029367A公布的《一种铝电解阳极中空注铝钢爪》中，在电解槽920
‑
950℃的高温作用下，由于铝的熔点低而发生铝芯熔化从而影响实际使用效果，因此在中国专例CN110106528A公布的《一种新型中空注铜铝电解用阳极复合钢爪》中，通过在钢爪中空注铜的方式来降低钢爪压降，解决了钢壳上钢爪脚下端内的铝芯发生熔化的问题，但实际注铜过程往往由于铜在钢爪孔内产生的缩孔，出现偏析的问题，从而导致实际使用时节能效果达不到实际要求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供一种新型铝电解用阳极复合钢爪，通过在横梁内插装嵌入铜芯的方式，铜芯具有低于钢材的电阻率，大于钢材的热膨胀系数，同时解决了浇注铜而产生缩孔和偏析的问题，实际的降低钢爪压降的效果更为明显、稳定。
[0006]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种新型铝电解用阳极复合钢爪，包括低于铸钢材料电阻率的铜芯、铸钢的钢爪横梁和多个钢爪脚，多个钢爪脚均匀排布且与钢爪横梁一体成型制作，钢爪横梁与外部导电导杆连接，所述钢爪横梁上开设有平行于钢爪横梁中心线的安装槽，所述铜芯的设计与安装槽相匹配，铜芯插装嵌入安装槽内。
[0007]优选的，所述钢爪横梁安装槽的开设方式有两端式或贯通式或中心式。
[0008]优选的，所述钢爪横梁安装槽的截面形状为方形或圆形。
[0009]优选的，所述钢爪横梁安装槽的截面为恒定截面或变值截面。
[0010]优选的，所述钢爪横梁安装槽的开设数量为1个及以上。
[0011]优选的，所述钢爪横梁安装槽为钢爪横梁端面的中心或者边缘。
[0012]优选的，所述钢爪横梁和钢爪脚采用单阳极式或者双阳极式。
[0013]本专利技术提供了一种新型铝电解用阳极复合钢爪，具备以下有益效果：
[0014]本专利技术通过在横梁内插装嵌入铜芯的方式，解决了浇注铜而产生缩孔和偏析的问题，实际的降低钢爪压降的效果更为明显、稳定；插装嵌入的铜芯具有低于钢材的电阻率，大于钢材的热膨胀系数，在高温下产生的热膨胀变形与周围的槽胀紧连接，确保其导电效
果；阳极复合钢爪电阻率下降，钢爪压降降低30
‑
40mV，吨铝能耗降低90
‑
120kW
·
h，进一步降低生产运行成本，提高经济效益。
附图说明
[0015]图1为本专利技术一种新型铝电解用阳极复合钢爪的示意图。
[0016]图2为本专利技术钢爪横梁两端式安装槽的示意图。
[0017]图3为本专利技术钢爪横梁贯通式安装槽的示意图。
[0018]图4为本专利技术钢爪横梁中心式安装槽的示意图。
[0019]图5为本专利技术钢爪横梁安装槽的截面形状为方形的示意图。
[0020]图6为本专利技术钢爪横梁安装槽的截面形状为圆形的示意图。
[0021]图7为本专利技术钢爪横梁安装槽数量为2的示意图。
[0022]图8为本专利技术两端式双阳极复合钢爪的示意图。
[0023]图9为本专利技术贯通式双阳极复合钢爪的示意图。
[0024]图10为本专利技术中心式双阳极复合钢爪的示意图。
[0025]图11为本专利技术其他形式两端式双阳极复合钢爪的示意图。
[0026]图12为本专利技术其他形式贯通式双阳极复合钢爪的示意图。
[0027]图13为本专利技术其他形式中心式双阳极复合钢爪的示意图。
[0028]图14为本专利技术500kA铸钢钢爪通过FEM计算的仿真图。
[0029]图15为本专利技术500kA插铜钢爪通过FEM计算的仿真图。
[0030]图中：1、钢爪横梁；2、安装槽；3、铜芯；4、钢爪脚。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]如图1
‑
15所示，一种新型铝电解用阳极复合钢爪，包括低于铸钢材料电阻率的铜芯3、铸钢的钢爪横梁1和多个钢爪脚4，多个钢爪脚4均匀排布且与钢爪横梁1一体成型制作，钢爪横梁1与外部导电导杆连接，所述钢爪横梁1上开设有平行于钢爪横梁1中心线的安装槽2，所述铜芯3的设计与安装槽2相匹配，铜芯3插装嵌入安装槽2内；所述钢爪横梁1安装槽2的开设方式有两端式或贯通式或中心式；所述钢爪横梁1安装槽2的截面形状为方形或圆形；所述钢爪横梁1安装槽2的截面为恒定截面或变值截面；所述钢爪横梁1安装槽2的开设数量为1个及以上；所述钢爪横梁1安装槽2为钢爪横梁1端面的中心或者边缘；所述钢爪横梁1和钢爪脚4采用单阳极式或者双阳极式。
[0033]其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，具体如下：
[0034]实施例1
[0035]根据说明书附图说明图1
‑
15可知，本专利技术中多个钢爪脚4均匀排布且与钢爪横梁1一体成型制作，钢爪横梁1与外部导电导杆连接，钢爪横梁1上开设有与钢爪横梁1中心线平
行的安装槽2，并将与安装槽2相匹配的铜芯3插装嵌入安装槽2内，这里可以通过计算工况下铜芯3和钢爪横梁1的膨胀变形量来确定铜芯3安装的形位公差，保证铜芯3与钢爪横梁1在生产中处于良好的压接状态。使用时，外部导电导杆带动钢爪横梁1下的钢爪脚4伸入电解液中，电解槽内的温度在920
‑
950℃之间，热传导使钢爪横梁1和插装的铜芯3温度升高，由于铜芯3大于钢材的热膨胀系数，铜芯3在高温下产生的热膨胀变形能够与周围的铸钢胀紧连接，确保其导电效果；由于铜芯3材料低于铸钢材料的电阻率，阳极复合钢爪压降降低20
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40mV，吨铝能耗降低90
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120kW
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h，如图14和图15所示，通过FEM计算并绘制仿真图表明，500kA电解槽插铜钢爪压降为66.4mV，铸钢钢爪90.1mV，压降降低23.7mV，由此得知，本专利技术进一步降低生产运行成本，保证节电效果，提高经济效益。本专利技术通过在横梁内插装嵌入铜芯3的方式，操作简便易行，解决了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型铝电解用阳极复合钢爪，其特征在于，包括低于铸钢材料电阻率的铜芯(3)、铸钢的钢爪横梁(1)和多个钢爪脚(4)，多个钢爪脚(4)均匀排布且与钢爪横梁(1)一体成型制作，钢爪横梁(1)与外部导电导杆连接，所述钢爪横梁(1)上开设有平行于钢爪横梁(1)中心线的安装槽(2)，所述铜芯(3)的设计与安装槽(2)相匹配，铜芯(3)插装嵌入安装槽(2)内。2.根据权利要求1所述的一种新型铝电解用阳极复合钢爪，其特征在于，所述钢爪横梁(1)安装槽(2)的开设方式有两端式或贯通式或中心式。3.根据权利要求2所述的一种新型铝电解用阳极复合钢爪，其特征在于，所述钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜鹏飞，刘雅锋，胡红武，孙康健，曹曦，王旋，侯金龙，殷小宝，付松，韩博，孙驰航，许立松，
申请(专利权)人：沈阳铝镁设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：