[發明專利]鋁電解陽極導電裝置的制備方法及裝置

在審

• 申請號: 201910254491.5
• 申請日: 2019-03-31
• 公開（公告）號: CN109972174A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 師建軍
• 申請（專利權）人: 師建軍
• 主分類號: C25C3/12
• 分類號: C25C3/12
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 張晉

本發明公開一種鋁電解中使用的導電陽極裝置的制備方法及鋁電解陽極導電裝置。本發明的鋁電解陽極導電裝置的制備方法是將鋁制導桿與鋼制的連接塊全斷面焊接為一體，再在鋁制導桿與連接塊焊接縫的一部分外緣和連接塊的外緣制出一段外螺紋，所述外螺紋與一段鋼套的內螺紋結合，并使鋼套的下端與連接塊的外端平齊，然后再將連接塊的外端連同鋼套下端與鋼爪橫梁上表面間全斷面焊接。本發明的鋁電解陽極導電裝置其導電效果明顯要優于現有技術，而且可以充分約束鋁?鋼連接面的鋁部件在作業時產生大于鋼制連接件的熱膨脹量，減小鋼?鋁結合處產生剪切力，延長其作業壽命。

技術領域

本發明涉及一種鋁電解中使用的導電陽極裝置的制備方法，以及用這種方法制備的鋁電解陽極導電裝置。

背景技術

電解鋁工業現使用的陽極導電裝置由上部鋁導桿和下部為鋼制的陽極鋼爪構成，鋼與鋁間無法直接焊接，兩者間通過一個爆炸焊塊相連接。爆炸焊塊是運用爆炸焊接技術將鋼—鋁兩種不同材料焊接在一起的，在制作陽極導電裝置時，爆炸焊塊鋁部分通過氬弧焊與陽極導電裝置的上部鋁導桿部分焊接，爆炸焊塊鋼制連接件通過氣保焊與陽極導電裝置的下部陽極鋼爪橫梁扁鋼焊接，其聯接方式是中國專利申請2010100007746的附圖1公開的內容且不設置加強裝置結構。現有的這種陽極導電裝置在鋁導桿底部與陽極鋼爪橫梁扁鋼頂部間形成鋁-鋁焊，鋁-鋼爆炸焊，鋼-鋼焊。現有技術中除鋁-鋼爆炸焊是全截面焊接外，鋁-鋁焊和鋼-鋼焊在現有技術下，只能實現坡口環焊。現有技術的用爆炸焊塊相連接制作的陽極鋼爪鋁導桿底部與鋼爪橫梁頂部冷態壓降測試數據如下：負荷電流99.8A，冷態壓降0.3Mv，冷態電阻3.5u歐姆，這部分壓降屬于電解鋁生產中的無功電壓，降低了電流效率。

現有的采用爆炸焊塊的陽極導電裝置，其爆炸焊塊與鋼爪橫梁間是通過坡口環焊，而環焊的結構中只有焊接部位因冶金聯接有較好的導電性，環焊縫之外的部分只能是相互接觸，其導電性顯然是劣于焊縫處的。這可能是造成其電壓降過高的主要因素。

另一方面在鋁電解生產過程中，爆炸焊塊鋼-鋁結合處在電解作業中既承受重力載荷，同時又要傳導電解時的大電流，因此爆炸焊塊鋼-鋁結合處會因作業溫度的作用產生膨脹。鋼-鋁間的熱膨脹系數是不同的，根據測試鋁的熱膨脹系數為同等溫度下鋼膨脹系數的2倍左右。因此在電解作業中因鋼-鋁膨脹系數不同造成爆炸焊塊的鋼-鋁結合處產生剪切力，致使鋁-鋼焊接面局部開裂，因鋁-鋼焊接面的開裂降低了承受力面積和導電面積，同時又大大增加了鋁-鋼焊接面處的電阻和壓降，會使其相應位置的溫升進一步提高。當開裂失效面積達到相應比例時，鋁-鋼焊接面或在炭塊、鋼爪的重量作用產生斷裂，或因電阻過大而發熱燒毀鋁-鋼焊接面，造成失效，這是現階段鋁電解作業中導電裝置的失效主要原因。

發明內容

本發明提供一種可解決現有技術不足的鋁電解陽極導電裝置的制備方法和由這一方法制備的鋁電解陽極導電裝置。

本發明的鋁電解陽極導電裝置的制備方法是：將鋁制導桿與鋼制的連接塊全斷面焊接為一體，再在鋁制導桿與連接塊焊接縫的一部分外緣和連接塊的外緣制出一段外螺紋，所述外螺紋與一段鋼套的內螺紋結合，并使鋼套的下端與連接塊的外端平齊，然后再將連接塊的外端連同鋼套下端與鋼爪橫梁上表面間全斷面焊接。

本發明的鋁電解陽極導電裝置的制備方法還可以是：將一段鋁棒與鋼制的連接塊全斷面焊接為一體得到鋼-鋁連接塊組件，再在鋼-鋁連接塊組件的外緣制出一段外螺紋，所述外螺紋與一段鋼套的內螺紋結合，并使鋼套的下端與鋼-鋁連接塊組件的鋼制連接件外端平齊，然后再將鋼-鋁連接塊組件的鋼制連接件外端連同鋼套下端與鋼爪橫梁上表面間全斷面焊接，鋼-鋁連接塊組件的鋁棒上端與鋁導桿全斷面聯接。

優選地，本發明的鋁電解陽極導電裝置的制備方法是在前述方法中，將鋼-鋁連接塊組件的鋁棒的外端全斷面焊接一塊鋁板，再將鋁板與鋁導桿全斷面聯接。采用這種方法及這種結構將方便與鋁導桿焊接。