CN102953086A - 阳极碳块组降低电阻的结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阳极碳块组降低电阻的结构。阳极碳块组上部为铝导杆（1），其下部连有铝－钢爆炸焊块（2）、阳极钢爪（3）以及阳极碳块（6），碳块（6）上部有碳碗，阳极钢爪（3）伸入碳碗，阳极碳块（6）的碳碗与钢爪（3）之间采用磷生铁浇铸成磷铁环（4），其特征在于：在磷生铁环（4）与碳块（6）的碳碗内壁收缩缝隙之间有涂层（5）；所述的涂层（5）为碳化硼涂层或铁基非晶合金涂层。采用等离子喷涂技术喷涂碳化硼涂层。采用热喷涂技术、或等离子喷涂技术、或电弧喷涂技术喷涂铁基非晶合金涂层。涂层厚度0.1～1.5mm。该结构可有效地减小磷铁环与碳块之间的接触电阻，降低阳极压降。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝电解用的阳极碳块组结构。
背景技术
在铝电解过程中，电流经阳极碳块组进入电解质熔体，然后经阴极流出。阳极碳块组由铝导杆、铝－铁爆炸焊块、钢爪、磷生铁浇铸环以及阳极碳块五部分组成。磷生铁环是将含磷的铁水浇铸在阳极的碳碗与钢爪之间的空隙中冷却而形成的，主要起到连接钢爪与碳块以及导电的作用。由于铁与碳的热膨胀系数的差异以及铁水在冷却后体积迅速收缩，在磷生铁环与碳碗之间会形成一定的缝隙，导致该部位电阻增大，铁－碳电压降随之增大，带来较大的电能消耗。因此降低铁－碳压降对于降低吨铝直流能耗具有重大意义。
专利CN200710053998提出在磷铁环与碳碗之间的收缩缝隙内注满用导电体粉沫加入具有良好流动性和易挥发性的溶剂中制备而成的导电浆体，导电浆体凝固后形成固体导电体。可以有效地降低阳极钢爪与碳碗之间的接触电阻，降低接触电压。但并未提及导电浆体的配方、制备以及浇铸导电浆体的工艺流程。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种阳极碳块组降低电阻的结构，该结构可减小甚至消除磷生铁环与碳碗之间缝隙，实现降低铁－碳电阻与压降，以克服现有技术存在的阳极碳块组电阻大等不足。
实现上述目的的技术方案是：在对阳极钢爪与阳极碳块进行磷生铁浇铸后，在磷铁环与碳碗之间的收缩缝隙内采用等离子喷涂技术喷涂碳化硼涂层或采用热喷涂技术、等离子喷涂技术以及电弧喷涂技术喷涂铁基非晶合金涂层。
碳化硼涂层、铁基非晶合金涂层导电性好，与磷铁环结合能力较好，并且气孔率较小，抗热震性能优良。采用本发明可有效降低磷铁环与碳碗内壁的接触电阻，降低阳极压降25～65 mV，实现吨铝能耗的下降。
附图说明
图1为阳极碳块组整体结构示意图。
图2为图1中A部分在喷涂碳化硼涂层或铁基非晶合金涂层后的放大剖视示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：阳极碳块组上部为铝导杆1，其下部连有铝－钢爆炸焊块2、阳极钢爪3以及阳极碳块6。碳块6上部有碳碗，阳极钢爪3伸入碳碗，磷铁环4位于阳极钢爪3与碳碗之间，磷铁环4与碳碗之间的收缩缝隙一般为0.1～0.4 mm。首先对磷铁环表面进行喷砂，使其毛化，然后采用等离子喷涂方法在磷铁环4与碳碗内壁之间喷涂一层碳化硼涂层5。该涂层厚度可达0.1～1.5 mm。由于等离子喷涂工艺是现有技术中已知的喷涂工艺，因此，技术人员可根据所需涂层的具体情况选择合适的工艺参数。
另外，为了增强涂层与基体的结合强度、减小涂层的孔隙率，可采用制备复合材料熔覆层的方法。该工艺在专利CN200710178958中有详细介绍。
实施例2：在磷铁环4与碳碗内壁之间，采用热喷涂技术喷涂一层铁基非晶合金涂层5。在该热喷涂工艺中所使用的热喷涂材料为铁基热喷涂药芯丝材或铁基热喷涂粉末。制备热喷涂材料的方法为该领域技术人员所熟知的方法，技术人员可根据所需涂层的具体情况选择合适的方法。
实施例3：在磷铁环4与碳碗内壁之间，采用电弧喷涂技术喷涂一层铁基非晶合金涂层5。该方法可采用双丝电弧喷涂设备，将药芯丝材熔化以后利用压缩空气雾化成液滴加速沉积在磷铁环基体4上，利用磷铁环基体4的快速冷却作用直接形成非晶纳米涂层5。技术人员可根据所需涂层的具体情况选择合适的工艺参数。
实施例4：在磷铁环4与碳碗内壁之间，采用等离子喷涂技术喷涂一层铁基非晶合金涂层5。由于等离子喷涂工艺是现有技术中已知的喷涂工艺，因此，技术人员可根据所需涂层的具体情况选择合适的工艺参数。
Claims (4)
1.一种阳极碳块组降低电阻的结构，阳极碳块组上部为铝导杆（1），其下部连有铝－钢爆炸焊块（2）、阳极钢爪（3）以及阳极碳块（6），碳块（6）上部有碳碗，阳极钢爪（3）伸入碳碗，阳极碳块（6）的碳碗与钢爪（3）之间采用磷生铁浇铸成磷铁环（4），其特征在于：在磷生铁环（4）与碳块（6）的碳碗内壁收缩缝隙之间有涂层（5）；所述的涂层（5）为碳化硼涂层或铁基非晶合金涂层。
2.根据权利要求1所述的一种阳极碳块组降低电阻的结构，其特征在于：采用等离子喷涂技术喷涂碳化硼涂层。
3.根据权利要求1所述的一种阳极碳块组降低电阻的结构，其特征在于：采用热喷涂技术、或等离子喷涂技术、或电弧喷涂技术喷涂铁基非晶合金涂层。
4.根据权利要求1所述的一种阳极碳块组降低电阻的结构，其特征在于：涂层厚度0.1～1.5 mm。
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