CN1010844B - 消除压制后的坏块应力的装置 - Google Patents

消除压制后的坏块应力的装置

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Abstract

本发明涉及在成型结束时消除侧向应力的一种装置，此成型通过压制由填充料和粘结剂组成的坯块(如含碳电极糊)，在一个有一个底和四个侧壁的刚性模子中对坯块施加单轴性的主应力。根据本装置在压制结束时沿压制轴线方向保持50～2000kpa(最好是100～500kpa)的残余应力。这时模子的至少两个侧壁移开几毫米，然后再消除主应力并取出模压好形的坯块。在侧壁移开之后残余应力被保持1～20秒时间。

Description

本发明涉及在由填充料和粘结剂组成的靠振动夯实或捣紧成形的坯块的测距压制结束时侧向消除应力的一种装置。
更确切地说，它适用于（但不限于）生产由焦炭和/或无烟煤（填充料）与沥青（粘结剂）组成的用于电冶法的含碳坯块（例如电解制铝时用于电解槽中的阳极和阴极元件）。
通过振动夯实或捣紧对坯块或成形件进行测距压制的方法包括把待成形物料放入带盖的模子中和对它施加一次或多次应力循环。这种应力是由一个重物（冲头或重盖）反复落在物料上来施加的。
为便于理解本发明，应该指出，振动夯实是通过使用一个重盖以几周到几十周的频率对模子施加振动来实现的，它有把盖抬起的作用，然后盖子在自重的作用下落在待压制的坯块上。
捣紧借助于冲头对坯块施加反复的冲击，冲头周期地被抬起和落下。
图1、2和3涉及先有技术。
图4、5、6、7和8涉及本发明。
所有附图都是示意的剖视图并涉及主应力从顶部到底部竖直地施加的具体情况，但不论模子在空间的位置如何都仍然适用。
图1表示主应力Fa竖直地施加于模子（2）中的物料（1）上。模子侧壁（3）是固定的，并在物料上施加一个与主应力成比例的反作用力：F1＝K×Fa
下文中将用术语“侧向应力”来定义沿与竖直应力垂直或大体上垂直的方向作用的任何应力。
在压制（它可能持续比方说几分钟）结束时。盖子（4）被移开，而已经积存了侧向应力的物料（1）这时将释放这些应力。模子的侧壁（3）固定的。所以应力只能沿压制轴线的方向释放并可导致生成与压制轴线垂直的裂缝（6）。
为了解决这个问题，美国专利4000231和2342772以及法国专利FR-A441320中，介绍了一种消除侧向应力的方法：用粉末状物料压制成圆柱或园筒形坯料后，沿着垂直压制坯料的轴线方向有残存应力，然后移动模子的侧壁，根据不同的装置和工艺过程侧壁沿垂直方向或侧向移动。
然而，没有一种装置能用于压制坯料在不转动的情况下消除应力，即用于热的含碳电极糊压制电解铝的阳极，本发明的目标就是提供能解决此问题的装置。
本发明是一个能在坯料压制结束后消除侧向应力的装置，坯料由填充剂和粘结剂组成。坯料在一个刚性模子中受到单向应力，模子由一块底板和4块侧板组成，压制靠振夯和捣紧来实现。压制结束后沿坯料的轴线方向维持残存应力，先移动至少两块模子侧板，然后消除侧向应力并把坯料顶出;此装置的特点为模子中的侧板至少有两块是有移动机构的、能相对于坯料移动，移动机构由两部分组成：固定在可动侧板外表面上的导向杆（至少有一根）、杆的另一端成一园柱头状，另一部分是固定的刚性支柱和位于可动侧板与支柱间的移动楔子，在支柱和导向杆园柱头之间装有被压缩的弹簧。
根据本发明，两块相对的或相邻的侧板是可移动的;也可以4. 块侧板都装有各自相对于坯料移动的装置。
图4～8示意地说明在主应力为竖直时的具体情况下本发明的实施例。
图4示意地说明由盖子（4）或由一个或多个活塞施加的力Fa′的作用下的压制。
在示意图4、5和6中，标号（4）表示振动夯实装置的盖子或冲头，而（4A）表示模子的固定底部。模子的壁（7）和（7′）承受侧向推力而产生反作用力F1。
在压制结束时，活动壁（7和/或7′）移动几毫米，离开模压好的坯块的相应侧面，而且先有技术中的做法相反，盖子（4）保持在坯块（1）上的位置（图5），使应力得以侧向消除。盖子或一个或多个活塞使坯块受到50～2000Kpa的残余应力，最好是在100和500Kpa之间的残余应力。经过若干秒（例如1～20秒）之后盖子（4）被抬起（图6）。在打开壁（7）和/或（7′）并移开盖子之后取出模压好的坯块。
图8示意地说明用来实现本发明的一种装置。壁（7）在压制期间靠楔块（9）保持不动，楔块本身支撑在一个刚性的固定柱（8）上。端部为头（11）的两根导向杆（10）固定在壁（7）上。头（11）与固定柱的外壁之间装有压缩弹簧（12）。
在压制结束时，楔块（9）被起重器（13）抬起。在弹簧（12）的作用下，头（11）被推向后并拉动壁（7），使之后移几毫米，于是在它与压制好的含碳坯块（1）之间有几毫米的空隙，足以保证使应力消除。
此装置仅构成本发明的一个具体的非限制性的实施例，用以保证壁（7）的侧向放松并在压制期间使它牢固地保持不动。
因此，本发明的目的一方面是使可动侧壁具有有限的可控制的后退移动，另一方面是维持50-2000kpa的单轴方应力。
根据本发明，一种振动夯实装置已配备了能离开坯块壁约5mm的两个活动侧壁。于是，应力的消除发生在水平面内的两个方向上（主应力是竖直的）。
下表给出所得到的对比结果：
是否按本发    压制期间坯    与参照坯块    压制结束时
明消除应力    块的温度    相比的含碳    裂缝的出现
（℃） 坯块干密度＊情况
的变化
否    140    +0    否
是    140    +0.003    否
否    145    -    是
是    145    +0.011    否
否    150    -    是
是    150    -    是
＊ ＊干密度DS定义为与所测体积密度DA有下列关系：DS＝DA×（沥青重量1%）
由此可以得出结论，即采用根据本发明的侧向应力消除方法，就可在较高的温度如（第四行中）145℃（而不是不用侧向消除时的140℃）下进行坯块的压制而不形成任何裂缝。这导致含碳坯块的 密度平均提高0.011，使阳极质量明显提高，消除了因裂缝引起的报废。
虽然坯块在压制轴线方向上仍然承受残余应力（残余应力小于2000kpa），但积存在模压好的成形坯块中的侧向应力的消除可以提高出现裂缝的温度。于是，在模压含碳坯块时可以在更高的温度（至少提高5℃）下搅拌和压制焦炭与沥青的混合物，从而改善坯块的特性。
按Hall-Hcroult法电解制铝中使用的阳极构成本发明的一个最佳但非限制性的应用领域。

Claims (5)

1、一种在坯料压制结束后消除坯块侧向应力的装置，包括一个由一块底板和4块侧板构成的模子，模子的至少两个侧板带有可相对于坯料移动的移动机构，其特征在于，该移动机构包括一端固定于模子侧板外表面，另一端为圆柱形头(11)的水平导向杆(10)和位于模子侧板外面的刚性支柱(8)，在圆柱形(11)与支柱(8)之间设有压缩弹簧，在固定支柱(8)与模子侧板之间设有楔块(9)。
2、一种如权利要求1所述的装置，其特征在于其中的楔块（9）和一个千斤顶（13）相连。
3、一种如权利要求1所述的装置，其特征在于：模子中有两块相对的侧板（7）有能相对于坯料移动的机构。
4、一种如权利要求1所述的装置，其特征在于：模子中相邻的两侧板（7，7′）有能相对于坯料移动的机构。
5、一种如权利要求1所述的装置，其特征在于：模子的4块侧板都装有相对于坯料移动的机构。
CN87104583A 1986-07-04 1987-07-03 消除压制后的坏块应力的装置 Expired CN1010844B (zh)

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