一种铝电解用的阳极导电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种铝电解中使用的导电阳极装置。本发明专利技术的导电装置中导杆由上导杆和下导杆构成，其上导杆的截面至少带有两个平行的边、其下导杆截面为圆，且下导杆的下端面以上设有一段外螺纹，下层杆的外螺纹段与带有内螺纹的钢套连接，其中下导杆的下端面与钢爪横梁上表面间用摩擦焊方式焊合，钢爪横梁与钢套间焊接结合。本发明专利技术克服了现有技术的不足，其使用寿命为传统工艺二倍以上，并可以充分利用已有的资源。

【技术实现步骤摘要】
一种铝电解用的阳极导电装置
本专利技术涉及一种铝电解中使用的导电阳极装置，本专利技术的装置中包括铝导杆和与导杆相连接的阳极钢爪。
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，爆炸焊块钢部分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。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。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，但因钢-铝膨胀系数的不同会在其结合处产生剪切力，致使铝-钢焊接面局部开裂，既逐渐降低受力和导电面积，又大大增加了铝-钢焊接面处的电阻和压降，同时会使其相应位置的温升提高。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。为克服现有技术的不足，现有技术中提供了一系列的解决方案，如：中国专利申请2010100007746公开的一种在过渡块的铝导杆和阳极钢爪之间中加设铝钢连接加强装置的技术方案，它是在原设计的铝导杆和阳极钢爪之间采用铝钢复合片的过渡块进行连接方式基础上，在阳极钢爪横梁上部与铝导杆之间加强装置，即增加设置了加强连接板和加劲板，以及用于坚固加强连接板的夹紧螺栓，该专利申请认为通过这些技术措施可以提高导电性能，减少连接电阻，降低铝钢连接电压降防止铝钢复合连接片开裂。虽然该技术方案中加劲板与加强连接板、阳极钢爪间的一方面是全钢-钢连接，但因其焊合的面积很小，其重量载荷仍主要由爆炸焊块承载，因此虽然相对现有技术会有一定的改善，但现有技术中的问题仍然存在。而且在实践中还发现设置加劲板与加强连接板的结构，在爆炸焊块处产生明显裂纹后，爆炸焊块铝-钢焊接面处电阻增大，而通过加劲板和加强连接板的部分电流增加，造成加强连接板处产生高温和熔断现象，反而使其更迅速地断裂。中国专利2013107301429公开了阳极导杆与阳极钢爪的无过渡焊接装置及焊接方法，试图通过改变阳极导杆与阳极钢爪焊接连接方式来实现增加导电面积，降低电阻，减少发热，实现节电的效果，同时提高阳极导杆与阳极钢爪的连接强度增强，延长了阳极导杆和阳极钢爪的使用寿命。中国专利申请2015105033237则公开了以电渣焊制备阳极钢爪的技术方案，试图通过改变钢-铝间焊接方式提高其使用寿命。中国专利申请2009100208155、2014106680846和2013106400179则是通过摩擦焊方式实现钢铝间的连接，改善爆炸焊接形成的钢铝结合件的力学性能。现有的阳极导电装置失效形式之一：爆炸焊块钢-铝焊接面开裂。经研究分析可知，造成这一现象是因钢与铝间的膨胀系数不同，铝的膨胀系数是钢的二倍以上。在电解正常作业时，爆炸焊块工作温度300左右，此温度下，铝和钢分别产生不同的线性膨胀，但因铝-钢焊接面的存在，爆炸焊块的钢部分限制了铝的膨胀，同时也在铝钢焊接面上生成了剪切力，这一剪切力与装置重力作用的结合对结构产生撕裂，致使铝-钢焊接面局部开裂失效，降低了导电面积和所承受重力载荷的能力，同时造成铝-钢焊接面处的电阻和压降增大，致其温升加剧。当开裂失效面积达到一定比例时，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，因发热直接烧毁铝-钢焊接面。而已公开的现有技术中由于其具体结构的原因，无论以爆炸焊接的过渡块结构的还是摩擦焊接形成的钢-铝结合部同时承受着导电与承载阳极钢爪、炭块重力载荷双重作用，这种作用将扩大铝-钢焊接面局部开裂失效，降低了爆炸焊块的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术提供一种可解决造成现有技术不足的根本原因的铝电解用的阳极导电装置。本专利技术的一种铝电解用的阳极导电装置，包括：铝制的导杆和与导杆相连接的阳极钢爪，本专利技术的铝导杆由上导杆和下导杆构成，其上导杆的截面至少带有两个平行的边、其下导杆截面为圆，且下导杆的下端面以上设有一段外螺纹，下层杆的外螺纹段与带有内螺纹的钢套连接，所述的下导杆外螺纹段长度略大于与其连接的钢套长度，使钢套旋紧后钢套的下端面与相连接下导杆的下端面留有可容纳摩擦焊后铝材逸出部分的间隙，下导杆的下端面与钢爪横梁上表面间用摩擦焊方式焊合，钢爪横梁与钢套间焊接结合。本专利技术的铝电解用阳极导电装置的另一种结构与前述结构基本上相同，即包括：铝制的导杆和与导杆相连接的阳极钢爪，所述铝导杆由上导杆和下导杆构成，其上导杆的截面至少带有两个平行的边、其下导杆截面为圆，且下导杆的下端面以上设有一段外螺纹，下导杆的外螺纹段与带有内螺纹的钢套螺纹连接，所述的下导杆外螺纹段长度略大于与其连接的钢套长度，使钢套旋紧后钢套的下端面与相连接下导杆的下端面留有可容纳摩擦焊后铝材逸出部分的间隙，下导杆的下端面与钢爪横梁上表面间用摩擦焊方式焊合，钢套外设置一个过度钢套，过度钢套分别与钢套和钢爪横梁钢套间焊接结合。以上本专利技术的两种结构中，其上部导杆截面至少带有两个平行的边，这可使其与电解导电夹形成良好的电接触，保障电解作业，而下部导杆的圆截面可使其能设置与钢套相连接的螺纹。本专利技术的导电装置的重力载荷是通过下部铝导杆外的螺纹传递到钢套上，再通过钢套与钢爪横梁间的焊接结构，或钢套与过度钢套、过度钢套与钢爪横梁间的焊接结构承受，而钢铝结合面在使用时仅起到导电的作用，因此可以完全克服现有技术的不足。另一方面，根据实际的测试本专利技术的结构还可大大降低阳极导电装置整体的电阻与压降。优选地，本专利技术的铝电解用阳极导电装置，其上导杆与下导杆分别为两个独立的部件，两者间通过全断面焊接固定。本专利技术的这一结构可适用于对现有导电装置的改造，因为现服役的阳极导电装置的铝导杆均为正方形截面，将其锯下即可为本专利技术所用，只需与下导杆全断面焊合即可。因为上部导杆与下部导杆均为同质的铝材，其焊合作业相对简单、成熟，即可采用传统的，氩弧焊、电渣焊或电阻焊，也可直接采用摩擦焊，采用摩擦焊时，上下导杆焊接后或利用摩擦焊接焊接面的余热，或加热进行上导杆导电面与钢爪扁钢竖立面相位调整。优选地，本专利技术的铝电解用阳极导电装置，其中的上导杆与下导杆为一个整体构件，其上导杆截面为正方形；或者其上导杆截面为两条平行边与两段弧构成的封闭图形。本专利技术的这一结构适用于新制备的铝电解用阳极导电装置，其导杆可采用整根圆截面的棒材制做，在完成导杆与钢爪横梁上表面摩擦焊后再将其上部锻造为正方形，或者仅锻造两面，形成由两条平行边与两段弧构成的封闭图形的截面。本专利技术的铝电解用阳极导电装置制备方法为传统的机械加工方式，在此不再赘述，但在其优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝电解用阳极导电装置，包括：铝制的导杆和与导杆相连接的阳极钢爪，其特征在于铝导杆由上导杆和下导杆构成，其上导杆的截面至少带有两个平行的边、其下导杆截面为圆，且下导杆的下端面以上设有一段外螺纹，下层杆的外螺纹段与带有内螺纹的钢套连接，所述的下导杆外螺纹段长度略大于与其连接的钢套长度，使钢套旋紧后钢套的下端面与相连接下导杆的下端面留有可容纳摩擦焊后铝材逸出部分的间隙，下导杆的下端面与钢爪横梁上表面间用摩擦焊方式焊合，钢爪横梁钢套间焊接结合。

【技术特征摘要】
1.一种铝电解用阳极导电装置，包括：铝制的导杆和与导杆相连接的阳极钢爪，其特征在于铝导杆由上导杆和下导杆构成，其上导杆的截面至少带有两个平行的边、其下导杆截面为圆，且下导杆的下端面以上设有一段外螺纹，下层杆的外螺纹段与带有内螺纹的钢套连接，所述的下导杆外螺纹段长度略大于与其连接的钢套长度，使钢套旋紧后钢套的下端面与相连接下导杆的下端面留有可容纳摩擦焊后铝材逸出部分的间隙，下导杆的下端面与钢爪横梁上表面间用摩擦焊方式焊合，钢爪横梁钢套间焊接结合。2.一种铝电解用阳极导电装置，包括：铝制的导杆和与导杆相连接的阳极钢爪，其特征在于铝导杆由上导杆和下导杆构成，其上导杆的截面至少带有两个平行的边、其下导杆截面为圆，且下导杆的下端面以上设有一段外螺纹，下导杆的外螺纹段与带有内螺纹的钢套螺纹连接，所述的下导杆外螺纹段长度略大于与其连接的钢套长度，使钢套旋紧后钢套的...

【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