[實用新型]一種新型的鋁電解槽側部炭塊壓鐵焊接結構

有效

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• 申請日: 2014-11-24
• 公開（公告）號: CN204455306U
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發(fā)明（設計）人: 周虹;王林;張鴻福;崔亮;衡茂林;楊國文;李積海;張國林;周宏
• 申請（專利權）人: 中國鋁業(yè)股份有限公司
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發(fā)明屬于鋁電解技術領域，特別涉及一種新型的鋁電解槽側部炭塊壓鐵焊接結構。

背景技術

在鋁電解技術大規(guī)模推廣以來，尤其是大型預焙電解槽的開發(fā)應用后，鋁電解槽的結構也在不斷地發(fā)展改進，但就其電解槽的側部炭塊上層的壓鐵結構基本沒有太大的改變，壓鐵的作用主要是防止側部炭塊裸露在空氣中而發(fā)生氧化，造成側部炭塊破損；同時壓鐵還有防止側部炭塊受到高溫熔鹽的熱應力向上發(fā)生位移，造成側部炭塊變形破損。

傳統(tǒng)鋁電解槽的側部炭塊的焊接方式時T型焊接，如圖1所示，壓鐵1與鋁電解槽槽殼2是垂直焊接在一起。這種結構下，大修結束后，電解槽經(jīng)過焙燒、啟動進入正常生產(chǎn)，隨著生產(chǎn)的不斷進行，高溫的熔鹽應力逐步增大，向上的應力也會逐步增大，使得側部炭塊逐步向上發(fā)生位移，進而推動側部炭塊的壓鐵也向上發(fā)生位移，最終使得壓鐵產(chǎn)生翹起。一般在電解槽生產(chǎn)到1000天后大部分壓鐵已經(jīng)完全脫落，起不到保護側部炭塊的作用，使得電解槽的側部炭塊破損加劇，影響電解槽的生產(chǎn)壽命和爐膛的形成，進而影響電解槽的技術指標。

圖1所示結構的受力分析如圖2和圖3所示，圖中l(wèi)為壓鐵長度，q為熱量，鋁電解槽在正常生產(chǎn)時會受到電解槽槽殼的拉力F₁、電解槽側部炭塊的熱應力F₂的作用，還會有壓鐵受到輻射、傳到等發(fā)生的自身變形的內(nèi)應力；在以下的受力分析中主要考慮壓鐵受槽殼的拉力和側部炭塊的熱應力產(chǎn)生的均布載荷，最終形成合力F；在不考慮壓鐵的內(nèi)應力時，以壓鐵的幾何中心為受力點，壓鐵最終受到的力為F，致使壓鐵隨時間的推移發(fā)生位移，最終?擺脫電解槽槽殼的拉力束縛而脫落。

當鋁電解槽側部炭塊上層的壓鐵發(fā)生位移翹起或脫落時，電解槽的側部炭塊很容易暴露在空氣中，由于電解槽在正常生產(chǎn)時的電解質溫度大多在920～960℃之間，炭在900℃左右時很容易與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應生產(chǎn)二氧化碳(C+O₂＝CO₂)；因此電解槽的側部炭塊會逐步被氧化破損，進一步造成槽殼受熱過大，熱應力加劇使得槽殼也隨之發(fā)生變形，會加劇電解槽的破損，影響電解槽的生產(chǎn)槽齡。

當電解槽的壓鐵發(fā)生翹起時，側部炭塊受到熱應力的作用位移也會加劇，這種位移會引起側部炭塊與人造伸腿、陰極等結構發(fā)生變化，使得期間容易產(chǎn)生裂縫，為高溫的鋁液、電解熔體的滲透提供了通道，加劇了電解槽的內(nèi)襯破損的速度，同樣會影響電解槽的生產(chǎn)槽齡。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的鋁電解槽側部炭塊壓鐵焊接結構，可避免或減小鋁電解槽側部炭塊上部壓鐵變形。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種新型的鋁電解槽側部炭塊壓鐵焊接結構，包括壓鐵1，壓鐵1一端焊接于鋁電解槽槽殼2的豎直壁上，另一端懸空，且壓鐵1的焊接一端高于懸空一端。

優(yōu)選地，所述壓鐵1與水平線夾角為5-15°。

優(yōu)選地，所述壓鐵1與水平線夾角為10°。

優(yōu)選地，所述壓鐵1一端的下側與鋁電解槽槽殼2的豎直壁焊接，上側與鋁電解槽槽殼2的豎直壁有間隙。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、鋁電解槽側部炭塊壓鐵在改進后的受力改變較大，而這種受力的改變可以使得壓鐵發(fā)生位移的幅度會明顯減小，變形會得到大幅減少；那么會直接影響到電解槽側部炭塊氧化和位移程度。

2、由于鋁電解槽的側部炭塊壓鐵的焊接方式的改變，使壓鐵的受力方向?發(fā)生大幅的改變，在壓鐵發(fā)生位移的幅度會明顯減小、變形會得到大幅減少時，電解槽側部炭塊氧化和位移也跟著會大幅減小，側部炭塊的氧化減少、側部炭塊與人造伸腿、陰極等間不容易產(chǎn)生裂縫，有效阻礙了電解槽的破損，能夠起到延長鋁電解槽槽齡的作用；同時由于電解槽的內(nèi)襯變形有所減小，電解槽的爐膛內(nèi)型也會更為規(guī)整一些，也會對提高電解槽的各項生產(chǎn)技術指標有一定的幫助。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)焊接結構示意圖。

圖2是圖1焊接結構中鋁電解槽在正常生產(chǎn)時受到電解槽槽殼的拉力F₁的分析圖。

圖3是圖1焊接結構中壓鐵最終受到的合力F的分析圖。

圖4是本發(fā)明焊接結構示意圖。

圖5是圖4中焊接結構壓鐵受槽殼斜向下的壓力和側部炭塊的熱應力產(chǎn)生的向上的應力的分析圖。

圖6是圖5中焊接結構壓鐵受槽殼斜向下的壓力和側部炭塊的熱應力產(chǎn)生的向上的應力的合力的分析圖。

具體實施方式