CN110029367A - 一种铝电解阳极中空注铝钢爪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝电解阳极中空注铝钢爪。包括有中空钢爪钢壳，中空钢爪钢壳上端设有铝导杆连接插头，中空钢爪钢壳下端设有钢爪横梁，钢爪横梁下端设有一组钢爪脚，钢爪横梁与钢爪脚为中空结构，中空钢爪钢壳上的铝导杆连接插头、钢爪横梁和钢爪脚内灌注有铝芯。本发明降低了阳极导杆、钢爪电阻率，降低电损，降低生产成本，且整体机械强度高的有益效果。

Description

一种铝电解阳极中空注铝钢爪
技术领域
本发明涉及一种电解铝阳极钢爪技术领域，特别是铝电解阳极中空注铝钢爪。
背景技术
现有的预焙阳极电解铝生产中，阳极钢爪与阳极炭块全部采用磷生铁浇铸式连接，在预焙阳极炭块导电方向的上表面设有2～4个直径为160～180mm，深为80～110mm的圆槽，俗称炭碗，在阳极组装时，炭碗用来安放阳极爪头，用磷生铁将阳极爪头浇铸在炭碗中，钢爪头和铝导电杆通过铝钢爆炸焊连接，这样阳极导电杆和阳极炭块连为一体，组成阳极炭块组，现有的阳极钢爪都由钢水整体浇注而成，且为实心结构，由钢爪头（与爆炸片连接部分）、钢爪横梁和2--8个钢爪脚构成，钢爪脚均为实心圆柱体，电阻率较高，造成电流空耗过大。
电解铝生产最大的成本为电费，目前该阳极钢爪主要原材料为A3（Q235）钢，而现阳极钢爪采用的A3钢的电阻率在常温下为20×10-8欧.米，而铝的电阻率为2.82×10-8欧.米，铝的电阻率是A3钢的14.1%；若在生产过程中，温度升高至800℃时，A3钢的阳极钢爪的电阻率为118×10-8欧.米，而铝的电阻率为12.39×10-8欧.米，由此可见，在800℃时，铝的电阻率只有A3钢的10.5%；在电解铝生产过程中其中铝导杆与电解槽横母线的压降为27mv、铝导杆压降为11mv、爆炸片压降为36mv、钢爪压降为13mv，磷生铁与炭碗间的压降为150mv、阳极炭块的压降为140mv，整个阳极压降为377mv，现在每吨铝耗电量约为13000度，电解槽总压降为4v，阳极组件的总损耗为1225度/吨.铝,故阳极组件节能降耗潜力巨大。
综上所述，现有技术存在整个电解铝阳极钢爪导杆组件本体电阻率高，电流空耗过大，生产成本高的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种铝电解阳极复合材料中空注铝钢爪。
本发明降低了阳极导杆、钢爪电阻率，降低电损，降低生产成本，且整体机械强度高的特点。
本发明的技术方案：一种铝电解阳极中空注铝钢爪，包括有中空钢爪钢壳，中空钢爪钢壳上端设有铝导杆连接插头，中空钢爪钢壳下端设有钢爪横梁，钢爪横梁下端设有一组钢爪脚，钢爪横梁与钢爪脚为中空结构，中空钢爪钢壳上的铝导杆连接插头、钢爪横梁和钢爪脚内灌注有铝芯。
前述的铝电解阳极复合材料中空注铝钢爪中，所述中空钢爪钢壳上的铝导杆连接插头内设有铝导杆。
前述的铝电解阳极复合材料中空注铝钢爪中，所述铝导杆与铝导杆连接插头内浇铸的铝芯连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过对阳极钢爪的结构、材质以及制作方法进行改造，应用于铝电解槽，降低了阳极导杆、钢爪电阻率，取消了现有钢爪、导杆组件中的爆炸片，降低电损，降低了生产成本。
2、本发明中空注铝钢爪，整体机械强度远比现有带铝导杆、爆炸片的阳极钢爪组件高，特别是导杆部分不易变形、受损，经久耐用。
3、铝导杆插接头的长度能可靠的保证，铝导杆插接段的温度不会过高，克服现有爆炸片离炭块表面较近，经灌注传导的热量多，温度高，特别是保温覆盖料厚度大时，甚至出现爆炸片钢、铝焊接面断裂的严重事故。灌注所用的A3，约为20×10-8欧.米，而铝的电阻率为2.82×10-8欧.米。钢爪头不能做得过长，以现有尺寸为平衡状态。本发明以钢板为壳体，铝芯负责导电，铝导杆插接头较长。现有的钢爪爆炸片底部离炭块上表面距离约为400mm左右，温度控制在不超过350℃，本发明的铝导杆插接头长度，取以不影响铝导杆与电解槽横母线连接为限，铝导杆插接灌注的铝水顶面离炭块上表面距离可达1200mm以上，不存在铝导杆插接段受从炭块传导的热量温度的影响问题。
4、电解铝生产最大的成本为电费，现阳极钢爪采用的A3钢的电阻率在常温下为20×10-8欧.米，而铝的电阻率为2.82×10-8欧.米，常温下铝的电阻率为A3钢的14.15%；若在生产过程中，温度升高至800℃时，A3钢的阳极钢爪的电阻率为118×10-8欧.米，而铝的电阻率为12.39×10-8欧.米，由此可见，800℃时，铝的电阻率只有A3钢的10.5%；在电解铝生产过程中其中铝导杆压降为11mv、爆炸片压降为36mv、钢爪压降为13mv，磷生铁与炭碗间的压降为150mv、阳极炭块的压降为140mv，整个阳极压降为350mv，若改为本发明中空注铝钢爪后，插入铝导杆插接头部分的铝导杆导电截面积增大，电阻降低；本发明中空注铝钢爪无爆炸片；用铝代替A3钢导电，本发明中空注铝钢爪较现有钢爪电压降可降低47mv，铝电解槽单槽电压为4v，每吨铝电耗为13000度，13000×（0.047÷4）＝153度/吨.铝，由此计算，将现有钢爪改为中空注铝钢爪每吨铝可节约153度电，节电效果显著。
综上所述，本发明降低了阳极导杆、钢爪电阻率，降低电损，降低生产成本，且整体机械强度高的有益效果。
有益效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图中的标记为：1-铝导杆，2-中空钢爪钢壳，3-铝导杆连接插头，4-钢爪横梁，5-铝芯，6-钢爪脚。
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，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种铝电解阳极中空注铝钢爪，构成如图1所示，包括有中空钢爪钢壳2，中空钢爪钢壳2上端设有铝导杆连接插头3，中空钢爪钢壳2下端设有钢爪横梁4，钢爪横梁4下端设有一组钢爪脚6，钢爪横梁4与钢爪脚6为中空结构，中空钢爪钢壳2上的铝导杆连接插头3、钢爪横梁4和钢爪脚6内灌注有铝芯5。
所述中空钢爪钢壳2上的铝导杆连接插头3内设有铝导杆1。
所述铝导杆1与铝导杆连接插头3内浇铸的铝芯5连接。
本发明中空注铝钢爪后，插入铝导杆1插接头部分的铝导杆1导电截面积增大，电阻降低；本发明中空注铝钢爪无爆炸片；用铝代替A3钢导电，本发明中空注铝钢爪较现有钢爪电压降可降低47mv，铝电解槽单槽电压为4v,每吨铝电耗为13000度，13000×（0.047÷4）＝153度/吨.铝，由此计算，将现有钢爪改为中空注铝钢爪每吨铝可节约153度电，节电效果显著。
本发明制备时，中空钢爪钢壳2上的铝导杆连接插头3、钢爪横梁4和钢爪脚6可以用钢板、钢管等钢材通过切割、冲压、剪切等方式制成，然后焊接成型，将铝导杆1插入铝导杆连接插头3内，再将铝水灌注进入中空钢爪钢壳2上的铝导杆连接插头3、钢爪横梁4和钢爪脚6内，各个部位待铝水注满冷却后，即得本发明，灌注的铝水冷却即为铝芯5。
本发明在阳极组装时，将钢爪脚6放入炭块上的炭碗内，并用磷生铁将阳极爪脚浇铸在炭碗内，铝导杆1与电解横母线连接，形成阳极炭块组进行使用。

Claims (3)

1.一种铝电解阳极中空注铝钢爪，其特征在于：包括有中空钢爪钢壳（2），中空钢爪钢壳（2）上端设有铝导杆连接插头（3），中空钢爪钢壳（2）下端设有钢爪横梁（4），钢爪横梁（4）下端设有一组钢爪脚（6），钢爪横梁（4）与钢爪脚（6）为中空结构，中空钢爪钢壳（2）上的铝导杆连接插头（3）、钢爪横梁（4）和钢爪脚（6）内灌注有铝芯（5）。
2.根据权利要求1所述的铝电解阳极中空注铝钢爪，其特征在于：所述中空钢爪钢壳（2）上的铝导杆连接插头（3）内设有铝导杆（1）。
3.根据权利要求2所述的铝电解阳极中空注铝钢爪，其特征在于：所述铝导杆（1）与铝导杆连接插头（3）内灌注的铝芯（5）连接。
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