CN110170634A - 一种铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法。采用熔点低于660℃的金属代替铝用于浇筑连接预焙阳极炭块和钢爪，本发明通过对阳极炭块和钢爪的连接方法进行改进，应用于铝电解槽，延长了阳极钢爪的使用寿命，降低了电损，避免影响电解槽的原有磁场平衡，保证电解槽正常工作，节约了生产成本的有益效果。

Description

一种铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法
技术领域
本发明涉及一种电解铝阳极炭块和钢爪的连接方法，特别是一种铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法。
背景技术
现代电解铝工业，均采用磷生铁浇铸连接预焙阳极炭块和钢爪，当阳极炭块消耗至150～200mm时，从电解槽上整体移除阳极钢爪和残极，阳极钢爪与残极采用人工或机械，破坏式从钢爪上解离残极和磷生铁，阳极钢爪循环使用，产生大量的残极，残极吸附粘带有大量氟化盐，不仅造成巨大的炭素材料和氟化盐的浪费，还严重污染环境。
磷生铁浇铸式钢爪，在电解槽上高温工作时，预焙阳极炭块热膨胀系数小，膨胀尺寸小，而同时钢爪横梁膨胀尺寸大，造成钢爪每上槽使用一次，钢爪脚向内弯曲一点，使用两至三次就必须矫正才能继续使用，增加了钢爪的维护费用，降低了钢爪的使用寿命。
本发明人申请的201710088066.4专利，采用铝水浇铸替代现有的磷生铁，连接阳极炭块和阳极钢爪，阳极钢爪由现有的无论常温还是高温下都是单一的磷生铁浇铸式钢性连接，改为在浇铸式阳极钢爪上附生了一套机械式钢爪，用铝水浇铸，常温下是浇铸式钢性连接，在电解槽上高温工作时，铝熔化，连接方式切换成机械式连接，高温下浸泡在熔融的铝水中的机械式钢爪可自由解锁，导杆、钢爪可整体移除，烧损了的就炭块留在电解槽上原地未动，在对接上新的阳极炭块、钢爪组件，实现阳极炭块一块接一块的连续使用，无残极产生。
本发明人在浇铸--机械复合式钢爪（201710088066.4）的实际使用过程中，发现专利方法存在的一些技术问题，如下所示；
1、本发明人申请的201710088066.4专利浇铸所采用的铝，在铝电解槽高温作用下熔化，熔化的铝水对钢爪材料有不断的溶解浸蚀作用，严重影响钢爪的使用寿命；
2、由于熔化的铝水对钢爪材料有不断的溶解浸蚀作用，铁在铝水中的浓度逐步提升，740℃时铁在铝中的饱和浓度可达8.12%，900℃时可达16%，含铁8%-16%的铁铝合金，电阻率高达7-16×10-4欧母/m，而纯铝的电阻率仅为2.83X10-8欧母/m，铝水中溶解了钢爪材料后电阻也相应增大，造成电能损耗增加，
3、当熔化的铝水含铁达到8%-16%，形成铁铝合金，磁导率为数千以上，磁导率极高，不仅高含铁铝液电阻高到使单槽电压仅为4伏的电解槽无法正常工作，其高磁导率也会改变电解槽的磁场，影响电解槽原有的磁场平衡，进而影响电解槽的正常工作。
4、本发明人申请的201710088066.4专利采用铝水替代磷生铁浇铸连接炭块和钢爪，虽然能减小每一次使用过程中钢爪的向内弯曲的程度，但并不能完全克服。
综上所述，对于电解铝工业的现有技术中，本发明人申请的浇铸--机械复合式钢爪（201710088066.4）专利存在以下技术问题：浇铸所采用的铝，在铝电解槽高温作用下熔化，熔化的铝水对钢爪材料有不断的溶解浸蚀作用，并造成钢爪在使用过程中向内弯曲，严重影响钢爪的使用寿命，铝水中溶解了钢爪材料后电阻也相应增大，造成电能损耗增加。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法。本发明通过对阳极炭块和钢爪的连接方法进行改进，应用于铝电解槽，延长了阳极钢爪的使用寿命，降低了电损，避免影响电解槽的原有磁场平衡，保证电解槽正常工作，节约了生产成本。
本发明的技术方案：一种铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法中，采用熔点低于660℃的金属用于浇筑连接预焙阳极炭块和钢爪。
前述的铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法中，所述熔点低于660℃的金属为金属锡。
前述的铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法中，所述熔点低于660℃的金属为金属铅。
前述的铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法中，包括有以下步骤：
A、将钢爪连接在浇筑连接预焙阳极炭块的炭碗上，加热熔点低于660℃的金属得到金属熔液，将金属熔液浇筑于预焙阳极炭块的炭碗内，冷却后待用；
B、将浇筑连接铝电解预焙阳极炭块上的钢爪与导杆连接，放置于电解槽上进行电解使用；
C、当电解槽上的预焙阳极炭块消耗至250～300mm时，移除钢爪返回步骤A，并通过真空吸管将预焙阳极炭块上炭碗内的金属溶液吸出，待金属溶液冷却后，返回步骤A中进行使用。
前述的铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法中，所述步骤B中，电解槽的温度为920-950℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用熔点低于660℃的金属用于浇筑连接预焙阳极炭块和钢爪替代201710088066.4专利所用的铝水进行浇铸，因为电解槽的正常工作温度在920～950℃之间，炭块炭碗内浇铸的材料在需移除浇铸--机械复合式钢爪连接新炭块时，所承受的最高温度一般在850～900℃，采用熔点低于660℃的金属用于浇筑连接预焙阳极炭块和钢爪，替代铝是可行的。
2、本发明采用熔点为232℃、沸点为226℃的金属锡浇铸，将钢爪连接在浇筑连接预焙阳极炭块的炭碗上，将金属锡熔液浇筑于预焙阳极炭块的炭碗内，当金属锡熔液浇筑的预焙阳极炭块和钢爪在电解槽上使用的时候，炭碗内的金属锡的熔点低，在升温过程中抗压强度下降快，沸点高，由于电解槽的温度为920-950℃，炭碗的金属锡处于熔化状态，金属锡在高温熔融状态下，能使铁质的钢爪形成致密的保护膜，保护钢爪不会被无限溶蚀，且单质金属锡不浸蚀钢爪，很好的起到保护钢爪不变形的作用。
3、本发明采用溶点327.5℃，沸为点1740℃的金属铅，钢爪连接在浇筑连接预焙阳极炭块的炭碗上，将金属铅熔液浇筑于预焙阳极炭块的炭碗内，当金属铅熔液浇筑的预焙阳极炭块和钢爪在电解槽上使用的时候，炭碗内的金属铅的熔点低，在升温过程中抗压强度下降快，沸点高，由于电解槽的温度为920-950℃，炭碗的金属铅处于熔化状态，金属铅在高温熔融状态下，单质金属铅不浸蚀钢爪，保护钢爪不会被无限溶蚀，很好的起到保护钢爪不变形的作用。
4、在现有技术中由于熔化的铝水对钢爪材料有不断的溶解浸蚀作用，铁在铝水中的浓度逐步提升，740℃时铁在铝中的饱和浓度可达8.12%，900℃时可达16%，含铁8%-16%的铁铝合金，电阻率高达7-16×10-4欧母/m，而纯铝的电阻率仅为2.83X10-8欧母/m，铝水中溶解了钢爪材料后电阻也相应增大，造成电能损耗增加；但是本发明通过采用熔点为232℃、沸点为226℃的金属锡或溶点327.5℃，沸为点1740℃的金属铅浇铸浇筑连接预焙阳极炭块和钢爪，而金属锡的电阻率为11.4x10-8欧/m、金属铅的电阻率为20.4×10-8欧/m，在电解使用的过程中，炭碗内的金属锡或金属铅为熔化状态，但是金属锡或金属铅熔液的电阻率远远小与7-16×10-4欧母/m，具有降低了电损，节约生产成本的优点。
5、现有采用铝水浇筑连接预焙阳极炭块和钢爪在电解槽上使用时，由于熔化的铝水对钢爪材料有不断的溶解浸蚀作用，铁在铝水中的浓度逐步提升，740℃时铁在铝中的饱和浓度可达8.12%，900℃时可达16%，含铁8%-16%的铁铝合金，磁导率在数千以上，磁导率极高，而本发明的采用的金属铅的锡、铅的磁导率略大于1（真空磁导率为1），所以在电池槽上使用的过程中，金属铅的锡、铅的磁导率，均对磁场没有影响，避免影响电解槽的原有磁场平衡，保证电解槽正常工作。
6、当电解槽上的预焙阳极炭块消耗至250～300mm时，移除钢爪返回步骤A，并通过真空吸管将预焙阳极炭块上炭碗内的金属溶液吸出，待金属溶液冷却后，返回步骤A中进行使用，使用费用低，并不污染铝水降低铝水品质。
综上所述，本发明通过对阳极炭块和钢爪的连接方法进行改进，应用于铝电解槽，延长了阳极钢爪的使用寿命，降低了电损，避免影响电解槽的原有磁场平衡，保证电解槽正常工作，节约了生产成本的有益效果。
具体实施方式
下面结合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1。一种铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法中，采用熔点低于660℃的金属用于浇筑连接预焙阳极炭块和钢爪。
前述的铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法中，所述熔点低于660℃的金属为金属锡。
前述的铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法中，包括有以下步骤：
A、将钢爪连接在浇筑连接预焙阳极炭块的炭碗上，加热熔点低于660℃的金属得到金属熔液，将金属熔液浇筑于预焙阳极炭块的炭碗内，冷却后待用；
B、将浇筑连接铝电解预焙阳极炭块上的钢爪与导杆连接，放置于电解槽上进行电解使用，电解槽的温度为920-950℃；
C、当电解槽上的预焙阳极炭块消耗至250～300mm时，移除钢爪返回步骤A，并通过真空吸管将预焙阳极炭块上炭碗内的金属溶液吸出，待金属溶液冷却后，返回步骤A中进行使用。
实施例2。一种铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法中，采用熔点低于660℃的金属用于浇筑连接预焙阳极炭块和钢爪。
前述的铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法中，所述熔点低于660℃的金属为金属铅。
前述的铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法中，包括有以下步骤：
A、将钢爪连接在浇筑连接预焙阳极炭块的炭碗上，加热熔点低于660℃的金属得到金属熔液，将金属熔液浇筑于预焙阳极炭块的炭碗内，冷却后待用；
B、将浇筑连接铝电解预焙阳极炭块上的钢爪与导杆连接，放置于电解槽上进行电解使用，电解槽的温度为920-950℃；
C、当电解槽上的预焙阳极炭块消耗至250～300mm时，移除钢爪返回步骤A，并通过真空吸管将预焙阳极炭块上炭碗内的金属溶液吸出，待金属溶液冷却后，返回步骤A中进行使用。

Claims (5)

1.一种铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法，其特征在于：采用熔点低于660℃的金属用于浇筑连接预焙阳极炭块和钢爪。
2.根据权利要求1所述的铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法，其特征在于：所述熔点低于660℃的金属为金属锡。
3.根据权利要求1所述的铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法，其特征在于：所述熔点低于660℃的金属为金属铅。
4.根据权利要求1所述的铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法，其特征在于：包括有以下步骤：
A、将钢爪连接在浇筑连接预焙阳极炭块的炭碗上，加热熔点低于660℃的金属得到金属熔液，将金属熔液浇筑于预焙阳极炭块的炭碗内，冷却后待用；
B、将浇筑连接铝电解预焙阳极炭块上的钢爪与导杆连接，放置于电解槽上进行电解使用；
C、当电解槽上的预焙阳极炭块消耗至250～300mm时，移除钢爪返回步骤A，并通过真空吸管将预焙阳极炭块上炭碗内的金属溶液吸出，待金属溶液冷却后，返回步骤A中进行使用。
5.根据权利要求4所述的铝电解预焙阳极炭块和钢爪的浇铸连接方法，其特征在于：所述步骤B中，电解槽的温度为920-950℃。
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