CN101988208A - 铝电解槽阴极钢棒与软带的连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽阴极钢棒与软带的连接结构，它包括：阴极钢棒(1)，铜铝过渡板(2)，连接板(3)，阴极软带(4)，螺栓组件(5)，阴极钢棒(1)与铜铝过渡板(2)、铜铝过渡板(2)与连接板(3)之间的连接均采用螺栓组件(5)连接，连接板(3)与阴极软带(4)之间采用焊接连接。阴极钢棒(1)及连接板(3)上均开有长腰型孔，以抵消铝电解槽在两个水平方向上的复位偏差，并可灵活的更换铜铝过渡板(2)。本方法组装方式灵活，适应性强。用较简单的方式抵消电解槽复位的误差。

Description

铝电解槽阴极钢棒与软带的连接结构

技术领域

本发明涉及一种铝电解槽阴极钢棒与软带的连接结构，属于铝电解槽的电流供给装置的技术领域。

背景技术

现代铝电解生产大都采用Hall-Héroult法，由多台铝电解槽串联形成系列。对每台电解槽而言，电流经立柱母线、阳极母线、阳极导杆等引入电解槽，而经阴极钢棒、阴极软带、阴极母线导出至下一台槽的母线系统。当任一铝电解槽需要检修时，可以通过短路母线降电解槽短接、方便其检修。但生产中发现：由于国内铝电解槽的阴极钢棒、阴极软带、阴极母线间连接采用的是大多为焊接形式。故当槽大修时、首先必须将阴极钢棒与阴极软带断开。而当槽大修完毕后、重新就位后又必须将阴极钢棒与阴极软带焊上。焊接时电解系列仍然在生产，在大电流、强磁场的环境下操作十分困难。随着目前铝电解槽的系列电流越来越大、阴极钢棒的数量越来越多，这一矛盾就变得越来越突出。

曾有许多专家学者尝试采用螺栓连接的方式来解决此问题，并出现了一些螺栓连接的方案。如专利(申请)文献：ZL2004200310010.1、及ZL200720012573.1。

其中ZL2004200310010.1的办法是在阴极钢棒上开孔，设置连接片、连接软带、过渡片、铝软带等，通过螺栓将连接片压接到阴极钢棒之上，较为复杂、成本较高。

而ZL200720012573.1则提出了一种较为简便的方式，只采用了连接片(铜铝过渡片)和软带，并试图用在阴极钢棒，及铜铝过渡片上开长腰型孔的方式来抵消因安装误差及槽壳变形造成的水平及垂直误差。但实际上经过模拟，这一做法难以抵消铝电解槽长边方向的变形及误差。

另外上述两种连接方式都忽略了一个问题，即铜铝过渡片(连接片)自身的寿命问题，上述专利的铜铝过渡片(连接片)与软带均采用焊接的方式。而考虑到经济性，目前国内生产的铝工业适用的铜铝过渡板的寿命并不是很长，多在五年左右。这就涉及一个在生产中更换铜铝过渡片的问题，焊接显然无法解决此问题。

因此，需要寻找一种新的阴极钢棒与软带的连接方式来解决以下几个问题：

在槽大修时易于拆卸、安装。不受强磁环境的影响；

在垂直和水平方向都有一定的可调节性，避免因变形及误差造成的阴极钢棒与软带间的连接不紧密；

考虑铜铝过渡片的寿命，应便于更换；

具有较小的接触电阻值；

由于数量极大，应具有较好的经济性。

本发明就是要寻求一种简单、经济，但同时又能保证槽可靠性的阴极钢棒与软带的连接结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种铝电解槽阴极钢棒与软带的连接结构，以克服现有技术存在的在生产中更换铜铝过渡片困难、难以抵消铝电解槽长边方向的变形及误差的不足。

本发明是这样实现的：它包括阴极钢棒，铜铝过渡板，连接板，阴极软带，螺栓、螺母及垫片。它的特点是：阴极钢棒与铜铝过渡板、铜铝过渡板与连接板间的连接均采用螺栓连接结构。阴极钢棒和连接板上均开有长腰型孔，以抵消铝电解槽在两个水平方向上的复位偏差，并可灵活的更换铜铝过渡板。连接板与阴极软带连接采用焊接方式。

由于阴极软带、阴极母线均为铝质，而阴极钢棒为钢质，如果直接采用铝-钢压接，则由于电化学腐蚀作用，会逐渐产生较大的接触电阻。而本方法采用铜铝过渡板，将连接方式改为铜-钢连接、这样不但接触电阻较小、而且较耐电化学腐蚀。虽然多了一道铜-铝连接，但目前国内的铜-铝熔焊技术已较高，铜铝熔焊后的过渡电阻≤1μΩ。因而整个螺栓连接装置的电阻值仍较小。总的接触压降应在≤5mV之间。满足铝电解生产的要求。

由于铜铝过渡板的使用年限小于阴极母线及阴极软带，故存在更换问题。本发明将阴极软带与连接板焊接，而不是直接与铜铝过渡板焊接，目的是为了便于更换铜铝过渡板。

本发明的阴极钢棒与阴极软带的连接方式非常简单，即能够消除铝电解槽水平和垂直方向的复位误差及变形(垂直方向误差用阴极软带调节)，又保证了槽大修和更换铜铝过渡片时的简便性，且总的接触压降满足铝电解生产的要求。有较好的实用性。

附图说明

图1为现有技术中的阴极钢棒与阴极软带焊接方式的示意图；

图2为图1中的A向视图；

图3为本发明的示意图；

图4为图3的B向视图；

图5为本发明的阴极钢棒开孔示意图；

图6为本发明的铜铝过渡板示意图、主视图；

图7为本发明的铜铝过渡板示意图、侧视图；

图8为本发明的连接板示意图、主视图；

图9为本发明的连接板示意图、侧视图；

图10为本发明的连接板示意图、俯视图；

图11为本发明的示意图，同一组阴极上的两根阴极钢棒1与阴极软带4的连接为对称布置；

图12为本发明的示意图，同一组阴极上的两根阴极钢棒1与阴极软带4的连接为非对称布置的一种形式；

图13为本发明的示意图，当阴极母线6的高度高于阴极钢棒1时，将铝连接板3的弯角朝上安装。

以上图中：1.阴极钢棒，2.铜铝过渡板，3.连接板，4.阴极软带，5.螺栓组件，6.阴极母线，7.钢连接片，8.铝钢爆炸焊片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：图3和图4表示的结构为本发明的基本实施例。这里与以往的焊接方式不同，对每组阴极上的两根阴极钢棒，分别单独配置了一套软带螺栓连接装置，它包括：铜铝过渡板2、铝连接板3、阴极铝软带4、以及螺栓组件5，螺栓组件5包括螺栓、螺母、垫片。两阴极钢棒的连接结构完全相同。由于一般阴极母线6的位置与阴极钢棒1的高度都有一定的差距，为了节省材料，将铝连接板3做成在垂直方向上有一定的角度，该角度Φ与钢棒-阴极母线间距有关，一般0°≤φ≤90°，当然为了大规模生产方便，实际选择时可选择30°、45°、90°几种常用的角度。铝连接板3可以预制、也可以现场制做。

由于阴极钢棒1及铝连接板3上都开有长腰型螺栓孔，可以适应在两个水平方向上电解槽复位误差及变形。

而铜铝过渡板2本身也可以正、反两面安装，因此也可以抵消一部分复位误差。故本结构具有调节电解槽复位误差、变形作用。

另外，铜铝过渡板2、铝连接板3均可以预制，采用大工业生产，可以有效的控制其成本。

实施例2：如图11所示意，同一组阴极上的两根阴极钢棒1，与阴极软带4的连接方式，可以对称布置；这一方式与图3、图4表达的结构本质上一样，其好处是螺栓连接时的操作空间较大，便于施工。但缺点是需制作两套铝连接板3。

本发明也可以采用如图12所示意的结构，进行非对称布置。

实施例3：，如图13所示意，当阴极母线6高度高于阴极钢棒1时，可以将铝连接板3的弯角朝上安装。

铜铝过渡板2的高度较大(≥200mm)时，可以设一中缝，以保证与阴极钢棒的压接牢靠，但并不排斥不开中缝的做法。

本发明采用以上结构的组装方式灵活，适应性强；用较简单的方式抵消电解槽复位的误差，经济可靠。

Claims (4)

1.一种铝电解槽阴极钢棒与软带的连接结构，它包括阴极钢棒(1)、铜铝过渡板(2)、阴极软带(4)、阴极母线(6)，其特征在于：阴极钢棒(1)与铜铝过渡板(2)、铜铝过渡板(2)与连接板(3)之间的连接均采用螺栓组件(5)连接，连接板(3)与阴极软带(4)之间采用焊接连接。

2.根据权利要求1所述铝电解槽阴极钢棒与软带的连接结构，其特征在于：阴极钢棒(1)和连接板(3)上均开有长腰型孔。

3.根据权利要求1所述铝电解槽阴极钢棒与软带的连接结构，其特征在于：连接板(3)在垂直方向上有弯角φ，0°≤φ≤90°。

4.根据权利要求1所述铝电解槽阴极钢棒与软带的连接结构，其特征在于：铜铝过渡板(2)设置中缝。

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