CN110846683A - 铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构 - Google Patents

铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构 Download PDF

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曹曦
刘雅锋
胡红武
刘铭
邹智勇
殷小宝
王旋
周东方
陈端
张健
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China Aluminum International Engineering Corp Ltd
Shenyang Aluminum and Magnesium Engineering and Research Institute Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes

Abstract

本发明涉及一种钢棒与阴极母线的连接结构，尤其涉及一种铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构。铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构，阴极钢棒端部内嵌入导电体，在阴极钢棒的导电体端面与槽周围阴极母线之间设有阴极软带，每条阴极软带一端与导电体端面焊接，每条阴极软带的另一端与槽周围阴极母线压接或者焊接。本发明的优点效果：取消了传统的连接形式采用的爆炸焊块，减少了施工过程中焊接的工作量，同时节省了爆炸焊块材料，提高了施工的可操作性和便捷性；并且有利于减少电解槽长期运行的能耗。本发明适合于电流强度为160~800kA的电解槽。

Description

铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构
技术领域
本发明涉及一种钢棒与阴极母线的连接结构，尤其涉及一种铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构。
背景技术
上世纪90年代以来，铝电解槽技术发展迅猛，大型和特大型预焙电解槽成为工业铝电解的发展趋势。在不断追求技术指标的同时，吨铝的投资成本、施工的便捷程度以及大修电解槽时施工难易程度等问题越来越受到业内人士的关注。
国家环境保护形势愈加严重，节能和环保已经成为行业共同面对的问题。目前先进的铝电解工艺能量利用率也只50%左右，有一半左右的电能转变成了热量散发流失了，必须改进和优化电解槽结构以减少能量损耗。降低电解槽电压，进而降低铝电解工艺直流电耗是一条重要解决途径。
铝电解槽内的电流流动方向：电流经上游槽（连接母线）流入本槽立柱母线，立柱母线通过阳极大母线将电流导入阳极组，阳极组置于电解槽的电解质中，电流从阳极经由电解质和铝液进入阴极组，再由阴极组内的钢棒导出到本槽槽周围阴极母线，通过槽周围阴极母线导入到下游槽的立柱母线。如图1和2所示，目前阴极钢棒与槽周围阴极母线之间的连接形式有两种：（a）一种是焊接的形式；（b）一种是压接的形式。这两种连接形式由于连接件多、焊缝多，造成这一区域电压降较大，造成电能的空耗损失。但目前运行的电解系列基本都采用的是焊接的形式，这种阴极钢棒与母线的连接形式有较大的优化创新空间。
国内槽大修出于工期和成本的考虑，多采用槽内焊接阴极钢棒的形式，也即是在电解槽大修刨槽时，在电解槽槽壳内部将阴极钢棒切断，然后将废旧内衬从电解槽中刨出。这样做一方面可以利用槽壳的屏蔽磁场作用减少强磁场下的焊接难度，另一方面钢棒端头部分可以重复利用，减少大修成本。
在这种行业背景下，需要有在不改变电解槽阴极设计形式和大修形式的条件下，降低电解槽长期运行的电压降，同时能够减少投资成本、降低施工难度的技术，进而降低电解槽整体投资和能耗。
发明内容
为了解决上述问题本发明提供一种铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构，目的是在大幅度降低投资成本和施工难度的同时，减少电解槽长期运行能耗。
为达上述目的本发明提供了一种铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构，阴极钢棒端部内嵌入导电体，在阴极钢棒的导电体端面与槽周围阴极母线之间设有阴极软带，每条阴极软带一端与导电体端面焊接，每条阴极软带的另一端与槽周围阴极母线压接或者焊接。
所述的每条阴极软带两端与导电体端面和槽周围阴极母线采用铝-铝焊缝连接。
所述的铝-铝焊缝的截面形状为三角形，阴极软带的端面和导电体的端面为三角形的两个边。
所述的阴极软带的数量为6~20束。
所述的阴极软带中部为两块压接块压接在一起。
所述的每块压接块形状为直角形，两块压接块扣接在一起，压接块上设有压板，紧固件将压板和两块压接块固定在一起。
所述的导电体的导电性能大于阴极钢棒的导电性能。
所述的导电体的材质为银、铜或铝，导电体端露出阴极钢棒。
所述的导电体端面与阴极软带之间设有铝压接板。
所述的阴极软带与铝压接板通过铝-铝焊缝连接。
本发明的优点效果：本发明采用导电体直接嵌入到阴极钢棒端头内，然后将阴极软带与阴极钢棒端头嵌入内的导电体、槽周围阴极母线之间压接或者焊接，这样将阴极钢棒与槽周围阴极母线连接在一起。取消了传统的连接形式采用的爆炸焊块10，减少了施工过程中焊接的工作量，同时节省了爆炸焊块材料，提高了施工的可操作性和便捷性；并且有利于减少电解槽长期运行的能耗。本发明适合于电流强度为160~800kA的电解槽。
以年产50万吨的电解系列为例，采用本发明，可以节省投资约1220万元（如包含节省的焊接费用，再节省15%），系列运行每年可节约用电1600万kwh。
附图说明
图1是现有技术焊接的示意图。
图2是现有技术压接的示意图。
图3是本发明实施例1的结构示意图。
图4是本发明实施例2的结构示意图。
图5是本发明实施例3的结构示意图。
图6是本发明阴级钢棒与导电体的结构示意图。
图中：1、阴极钢棒；2、导电体；3、阴极软带；4、槽周围阴极母线；5、铝-铝焊缝；6、压接块；7、压板；8、紧固件；9、铝压接板；10、爆炸焊块。
具体实施方式
下面对本发明的实施例结合附图加以详细描述，但本发明的保护范围不受实施例所限。
实施例1
如图3所示，铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构，阴极钢棒1端部内嵌入导电体2，导电体端露出阴极钢棒，在阴极钢棒1的导电体2端面与槽周围阴极母线4之间设有阴极软带3，每条阴极软带3一端与导电体2端面焊接，每条阴极软带3的另一端与槽周围阴极母线4焊接。
每条阴极软带3两端与导电体2端面和槽周围阴极母线4采用铝-铝焊缝5连接。铝-铝焊缝5的截面形状为三角形，阴极软带3的端面和导电体2的端面为三角形的两个边。阴极软带的数量为6~20束。导电体2的导电性能大于阴极钢棒1的导电性能。导电体2的材质为铝。
实施例2
实施例1中的阴极软带3中部为两块压接块6压接在一起。
所述的每块压接块6形状为直角形，两块压接块6扣接在一起，压接块6上设有压板7，紧固件8将压板7和两块压接块6固定在一起。导电体2的材质为铜。其它同实施例1。
实施例3
实施例1中的导电体2端面与阴极软带3之间设有铝压接板9，阴极软带3与铝压接板9通过铝-铝焊缝5连接。导电体2的材质为银。其它同实施例1。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构，其特征在于阴极钢棒端部内嵌入导电体，在阴极钢棒的导电体端面与槽周围阴极母线之间设有阴极软带，每条阴极软带一端与导电体端面焊接，每条阴极软带的另一端与槽周围阴极母线压接或者焊接。
2.根据权利要求1所述的铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构，其特征在于每条阴极软带两端与导电体端面和槽周围阴极母线采用铝-铝焊缝连接。
3.根据权利要求2所述的铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构，其特征在于铝-铝焊缝的截面形状为三角形，阴极软带的端面和导电体的端面为三角形的两个边。
4.根据权利要求3所述的铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构，其特征在于阴极软带的数量为6~20束。
5.根据权利要求4所述的铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构，其特征在于阴极软带中部为两块压接块压接在一起。
6.根据权利要求5所述的铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构，其特征在于每块压接块形状为直角形，两块压接块扣接在一起，压接块上设有压板，紧固件将压板和两块压接块固定在一起。
7.根据权利要求1所述的铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构，其特征在于导电体的导电性能大于阴极钢棒的导电性能。
8.根据权利要求7所述的铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构，其特征在于导电体的材质为银、铜或铝，导电体端露出阴极钢棒。
9.根据权利要求1所述的铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构，其特征在于导电体端面与阴极软带之间设有铝压接板。
10.根据权利要求9所述的铝电解槽阴极钢棒与槽周围阴极母线的连接结构，其特征在于所述的阴极软带与铝压接板通过铝-铝焊缝连接。
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