[實用新型]一種陽極鋼爪的結構

有效

• 申請號: 201320418138.4
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN203346488U
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 劉云飛;張平
• 申請（專利權）人: 包頭市中碩焊接科技有限公司
• 主分類號: C25C3/12
• 分類號: C25C3/12
• 代理公司: 包頭市專利事務所 15101
• 代理人: 張少華

技術領域

本實用新型涉及一種陽極鋼爪的結構，屬于電解鋁行業陽極鋼爪技術領域。

背景技術

陽極鋼爪是電解鋁企業在日常生產中必須使用的裝置，陽極鋼爪包括鋼爪本體，在鋼爪本體上排列有鋼爪頭。陽極鋼爪為整體鑄鋼件，常用的陽極鋼爪有兩種，一種是在鋼爪本體上單排排列有四個鋼爪頭，另一種是在鋼爪本體上雙排排列有六個鋼爪頭，四個鋼爪頭的陽極鋼爪適用于單陽極電解槽，六個鋼爪頭的陽極鋼爪適用于雙陽極電解槽。在電解鋁生產中鋼爪頭的燒損是一種普遍存在的問題，陽極鋼爪的任一鋼爪頭的燒損，都會使鋼爪無法再次使用，如果報廢，將極大的增加電解鋁的生產成本。所以在電解鋁企業，任一鋼爪頭燒損都會進行修復。由于陽極鋼爪的鋼爪頭間的間距不足20㎝，修復時會相互干擾，所以無法用機加的方法進行修復。

傳統的修復方法是圍焊法，圍焊法是用氣焊將燒損的鋼爪頭部分割掉，將原鋼爪頭切割面與鋼爪補料件（一段圓柱形鋼棒）對接，然后用二氧化碳氣體保護焊沿著兩者對接后的接口圍焊一圈，將二者焊接在一起。此種粗放的維修方法存在以下問題：1、鋼爪頭燒損部分用氣焊割下后切割面凹凸不平，鋼爪補料件與鋼爪頭切割面的接觸不是緊密接觸，鋼爪補料件端面雖然平整但是與鋼爪頭切割面接觸后，接觸面存在很大的縫隙。圍焊后，只是周邊一圈可以達到導電效果，里面因兩面凹凸不平接觸不好、導電面積大大減少，導電性極差，所以會造成維修后的陽極鋼爪與新陽極鋼爪相比壓降增高很多，電耗也隨之增大；2、圍焊焊接只是將切割后的鋼爪頭與鋼爪補料件接觸部位的周邊圍焊一圈，焊肉較少，強度不夠，在電解鋁生產中鋼爪補料件很容易脫落，掉入工作的電解槽中，引發生產事故；3、一般情況下，鋁廠在采用圍焊法維修同一鋼爪的半數爪頭后，該鋼爪就會報廢，這主要是因為采用此種方法增加的壓降很多，如果全部爪頭都用此方法修復后，核算其耗電的成本就會遠遠大于更換新鋼爪的成本，所以采用圍焊法也只能是短暫的延長鋼爪壽命，達不到根本解決鋼爪燒損問題的目的。

由于圍焊法存在諸多缺陷，近年有機構設計了一種熔鑄焊技術來維修陽極鋼爪，熔鑄焊技術是用氣焊將燒損的鋼爪頭部分割掉，然后將需要修復的鋼爪放置在特制的工裝之上，在切割后的鋼爪頭上設置一個結晶器，結晶器內放置一段鋼棒，采用熔鑄焊設備，將鋼棒融化，利用結晶器將融化的鋼水與損壞的鋼爪頭熔鑄在一起，直至達到鋼爪頭所需的高度。熔鑄焊修復技術存在以下的問題：1、熔鑄焊設備較大，場地要求嚴格。熔鑄焊整套設備是一個占地約80平的大型設備，所以對場地的大小有嚴格的要求，因為熔鑄焊設備需要配套大型的水冷系統，所以要求場地配備較大容量的電源以及上下水；2、設備投入大，運行成本高。該設備因配套設施較多，主體設備較大，所以設備的投入較大，而且在運行中需要大量的電力支持，耗電量大，所需原材物料價值高；3、安全性不高。該設備主體為鋼結構架構，鋼制的工作臺下是繁雜的電氣設施，一旦發生碰撞、重物跌落的意外就有可能產生漏電事故，對工作人員的人身安全有極大威脅。

電解鋁行業是高耗能行業，在電解鋁生產中電耗是構成電解鋁成本的重要組成，所以不論采用哪種修復方法，鋁廠在排除修復方法本身的缺陷之外，最值得鋁廠關注的就是修復后的鋼爪的壓降問題，如果壓降增大很多，就意味著電耗會大大增加，這對電解鋁行業是最為不利的，因為電耗增加會極大的增加電解鋁的成本。所以，將用上面介紹的兩種方法修復的鋼爪進行壓降測試（同一位置，同一溫度下），再與新鋼爪比較得出以下數據：

由數據可見，采用圍焊工藝法修復后的鋼爪的壓降增加較高，壓降每增加0.1毫伏，耗電就會增加很多，所以采用圍焊工藝法修復后的鋼爪對電解鋁生產的影響最大。而熔鑄焊技術修復后的鋼爪的壓降增加較圍焊工藝法修復后的要低一些，所以被認為是目前國內外領先的修復技術。但從上表可以看出，采用熔鑄焊技術修復的鋼爪的壓降較新鋼爪的壓降也有明顯的增加。為了分析其壓降增加的原因，我們對采用熔鑄焊技術修復后的鋼爪的爪頭進行縱剖研究，發現在鋼爪頭切割面與鋼棒熱熔后的結合端有裂紋，該裂紋是造成修復后的鋼爪導電性能下降的原因。從理論上講，熔鑄焊設備在對鋼棒熔化的同時，也會將鋼爪頭切割面熔化，使二者緊密結合在一起。經過分析我們認為，鋼棒在熔化再結晶過程中溫度較高，而切割后的鋼爪頭只是切割面受熱熔化，其下部溫度較低，所以在鋼水結晶過程中由于上下溫度差異較大而產生了裂紋。

發明內容

本實用新型的目的是針對現有鋼爪維修方法的缺陷，提供一種陽極鋼爪的結構，按照本結構對陽極鋼爪進行修復無需專用設備、成本低、修復后的陽極鋼爪壓降增加小、電耗少、質量好。?