CN207982599U - 一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪 - Google Patents

Abstract

一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪，包括导杆、切除腐蚀段的阳极钢爪头、圆钢替换头、保护环，阳极钢爪头的下端开设有圆柱凸台，圆钢替换头上端设有圆柱凹槽，圆柱凹槽内壁设有筒状钎料层，圆柱凹槽外的圆钢替换头端面上设置有环状钎料层，圆柱凸台插入圆柱凹槽内，并通过筒状钎料层、环状钎料层将阳极钢爪头和圆钢替换头钎焊连接，保护环设置在圆钢替换头下端；本实用新型的钎焊修复阳极钢爪可以提高焊接的接触面积，增加导电面积，降低了阳极压降、减少电耗，具有电阻率显著降低，导电性好，强度高，使用寿命长的优点。

Description

一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪

技术领域

本实用新型涉及电解铝行业冶金铸造领域，特别涉及一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪。

背景技术

在现代铝电解工业中，阳极使用的是炭阳极，阳极钢爪与铝导杆及阳极炭块构成阳极组装块，电解槽与阳极母线之间，在铝电解过程中承载着大容量的电流。在电解生产过程中，由于阳极钢爪处于腐蚀气氛中，工作面接触的温度大约在350℃～900℃，因此，在高温、大电流作业环境下，钢爪极易受到高温电解液、极上料、空气和电解烟气的侵蚀，同时还要承受热应力、电磁力和碰撞力的破坏，导致钢爪部位腐蚀严重，工作一段时间之后，连接阳极炭块的钢爪就会逐渐变细，导致钢爪变细部位的电阻增大，发热严重，能耗增加，这样反过来又进一步加快了逐步变细钢爪部位的腐蚀，造成钢爪电阻增大，使得电耗增大进而影响电解的效率，而且还可能因为变细的钢爪头无法承受阳极炭块的重量而断裂甚至导致阳极炭块的脱落。因此，当钢爪逐步腐蚀变细到一定程度时就必须报废更换，这就使阳极钢爪消耗量大，修复任务较为繁重。

长期以来，国内电解铝企业对阳极钢爪的修复均采用手工电弧焊方法，即传统围焊法，但因焊件坡口加工及焊接工艺的局限性，该焊接方法不仅效率低，而且焊接接头存在焊接面积小，接头强度低，电阻率大，使用寿命短等缺点，因此严重影响并制约电解铝企业对生产成本的控制。针对阳极钢爪传统围焊法修复的诸多缺陷，近几年一些机构研发了熔铸技术，并已经投入使用。熔铸技术的原理是在切割后的钢爪上设置一个结晶器，结晶器内放置一段圆钢棒，采用熔铸焊设备，将钢棒融化，利用结晶器将融化的钢水与损坏的钢爪头熔铸在一起，直至达到钢爪头所需的高度。该方法在一定程度上解决了围焊接头电阻率较大的问题，但焊接设备占地面积大，灵活性小，一次性投入成本高，也存在一定的安全隐患。为减小修复钢爪的电阻率，提高设备灵活性，降低成本，相关人员提出堆焊法，该方法极大地降低了钢爪的电阻率，但焊接效率低，焊件应力大，易变形。

电解铝行业是高耗能行业，在电解铝生产中电耗是构成电解铝成本的重要组成，电能消耗的高低是制约电解铝企业发展的关键因素，因此电解铝的生产管理部门都把降低电耗作为企业技术进步和提高生产管理水平的重要技术经济指标之一。所以不论采用哪种修复方法，铝厂在排除修复方法本身的缺陷之外，最值得铝厂关注的就是修复后的钢爪的压降问题，如果压降增大很多，就意味着电耗会大大增加，这对电解铝行业是最为不利的，因此本实用新型提出一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供的是一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪，修复后电阻率显著降低，导电性好，强度高，使用寿命长。

本实用新型所采用的技术方案是：一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪，包括导杆、切除腐蚀段的阳极钢爪头、圆钢替换头、保护环，所述阳极钢爪头的下端开设有圆柱凸台，所述圆钢替换头上端设有圆柱凹槽，所述圆柱凹槽内壁设有筒状钎料层，所述圆柱凹槽外的圆钢替换头端面上设置有环状钎料层，所述圆柱凸台插入所述圆柱凹槽内，并通过所述筒状钎料层、环状钎料层将所述阳极钢爪头和所述圆钢替换头钎焊连接，所述保护环设置在所述圆钢替换头下端。

进一步的，所述圆柱凹槽与所述圆柱凸台等长，所述圆柱凹槽的直径大于所述圆柱凸台的直径。

进一步的，所述筒状钎料层由包覆有钎剂层的钎料薄带形成筒状，所述钎料薄带沿着长度方向依次折叠成钎料与钎剂交替的短带状钎料，所述短带状钎料以短边为轴卷绕成筒状钎料层。

进一步的，所述环状钎料层由包覆有钎剂层的钎料薄带形成环状，所述钎料薄带裁成与所述圆柱凹槽外的圆钢替换头端面相匹配的半环状钎料带，所述半环状钎料带叠加多层形成半环状钎料，两个所述半环状钎料拼接成环状钎料层。

进一步的，所述筒状钎料层的厚度为所述圆柱凹槽与所述圆柱凸台的半径差。

进一步的，所述环状钎料层的厚度为圆柱凸台的高度与圆柱凹槽的深度的差。

进一步的，所述阳极钢爪头和所述圆钢替换头焊接处设有耐磨金属层。

进一步的，所述保护环外设有防腐蚀层。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的钎焊修复阳极钢爪电阻率显著降低，导电性好，强度高，使用寿命长，对于腐蚀的阳极钢爪，先将腐蚀段切除，使用圆钢来替补切除段，同时在阳极钢爪头的下端开设有圆柱凸台，在圆钢上端设置圆柱凹槽，通过凸台、凹槽对焊连接，可增加连接稳固性，严格保证了阳极钢爪与圆钢定位牢固、准确，连接质量高，钢爪不易变形，避免了原来修复工艺经常出现的焊接部位变形、脱落事故；

在圆柱凹槽内设有筒状钎料、在凹槽周围设有圆环钎料，筒状钎料层的厚度为圆柱凹槽与圆柱凸台的半径差，环状钎料层的厚度为圆柱凸台的高度与圆柱凹槽的深度的差，整体结构紧凑，在钎料熔化后体积会较固态稍有增加，可以紧密地填充在圆柱凸台与圆柱凹槽的缝隙中，实现阳极钢爪与圆钢替换头的连接固定；同时筒状钎料层及圆环钎料层均由钎料和钎剂层交替设置，与传统的钎料相比较，比表面积增大，在同等的热输入条件下更易于达到熔化温度，钎剂层与钎料交替设置，使用时不用另加钎剂，具有生产效率高、成本低廉、使用方便等优点，在钎焊时借助外部加热工具即可实现阳极钢爪与圆钢替换头的全截面冶金自钎结合，钎缝间隙小，极大地降低了阳极钢爪的电阻率，提高其导电性，同时降低成本，可以提高焊接的接触面积，增加了导电面积，有效降低了阳极压降、减少电耗；

在圆钢替换头的下端还设有保护环，可以降低电解液对阳极钢爪的侵蚀速度，同时增大阳极钢爪与阳极接触处的面积，降低接触压降，减少电耗；在钎焊连接处的表面堆焊耐磨金属层，在保护环外涂覆防腐蚀层，均可保证阳极钢爪的强度和抗腐蚀性，提高阳极钢爪的使用寿命。

附图说明

图1是钎焊修复阳极钢爪的结构示意图；

图2是阳极钢爪头的主视图；

图3是圆钢替换头的结构示意图；

图4是圆钢替换头的主视图；

图5是钎料薄带的结构示意图；

图6是短带状钎料的结构示意图；

图7是筒状钎料层的结构示意图；

图8是筒状钎料层的主视图；

图9是半环状钎料的结构示意图；

附图标记：1、导杆，2、阳极钢爪头，201、圆柱凸台，3、圆钢替换头，301、圆柱凹槽，4、保护环，5、筒状钎料层，6、环状钎料层，7、钎剂层，8、钎料薄带，9、短带状钎料，10、半环状钎料带，11、半环状钎料，12、耐磨金属层，13、防腐蚀层。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的附图、实施例对技术方案进行清楚、完整地描述。下面结合具体实施例详细描述本实用新型的方案：

作为本实用新型的实施例，一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪，包括导杆1、切除腐蚀段的阳极钢爪头2、圆钢替换头3、保护环4，所述阳极钢爪头2的下端开设有圆柱凸台201，所述圆钢替换头3上端设有圆柱凹槽301，所述圆柱凹槽301与所述圆柱凸台201等长，所述圆柱凹槽301的直径大于所述圆柱凸台201的直径，通过圆柱凸台201、圆柱凹槽301对焊连接，可增加连接稳固性，严格保证了阳极钢爪头2与圆钢替换头3定位牢固、准确，连接质量高，阳极钢爪不易变形，避免了原来修复工艺经常出现的焊接部位变形、脱落事故；所述阳极钢爪头2和所述圆钢替换头3焊接处设有耐磨金属层12，可保证阳极钢爪的强度和抗腐蚀性，提高阳极钢爪的使用寿命；

所述圆柱凹槽301内壁设有筒状钎料层5，所述筒状钎料层5的厚度为所述圆柱凹槽301与所述圆柱凸台201的半径差，所述筒状钎料层5由包覆有钎剂层7的钎料薄带8形成筒状，所述钎料薄带8沿着长度方向依次折叠成钎料与钎剂交替的短带状钎料9，所述短带状钎料9以短边为轴卷绕成筒状钎料层5；所述圆柱凹槽301外的圆钢替换头3端面上设置有环状钎料层6，所述环状钎料层6的厚度为圆柱凸台201的高度与圆柱凹槽301的深度的差，所述环状钎料层6由包覆有钎剂层7的钎料薄带8形成环状，所述钎料薄带8裁成与所述圆柱凹槽301外的圆钢替换头端面相匹配的半环状钎料带10，所述半环状钎料带10叠加多层形成半环状钎料11，两个所述半环状钎料11拼接成环状钎料层6；设置两种钎料在圆柱凸台201和圆柱凹槽301的连接处，整体结构紧凑，在钎料熔化后体积会较固态稍有增加，可以紧密地填充在圆柱凸台201与圆柱凹槽301的缝隙中，实现阳极钢爪与圆钢替换头3的连接固定；同时筒状钎料层5及圆环钎料层6均由钎料和钎剂层7交替设置，与传统的钎料相比较，比表面积增大，在同等的热输入条件下更易于达到熔化温度，钎剂层7与钎料交替设置，使用时不用另加钎剂，具有生产效率高、成本低廉、使用方便等优点，在钎焊时借助外部加热工具即可实现阳极钢爪与圆钢替换头3的全截面冶金自钎结合，钎缝间隙小，极大地降低了阳极钢爪的电阻率，提高其导电性，同时降低成本，可以提高焊接的接触面积，增加了导电面积，有效降低了阳极压降、减少电耗；

所述圆柱凸台201插入所述圆柱凹槽301内，并通过所述筒状钎料层5、环状钎料层6将所述阳极钢爪头2和所述圆钢替换头3钎焊连接，所述保护环4设置在所述圆钢替换头3下端，所述保护环4外设有防腐蚀层13，可以降低电解液对阳极钢爪的侵蚀速度，同时增大钢爪与阳极接触处的面积，降低接触压降，减少电耗。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪，其特征在于，包括导杆（1）、切除腐蚀段的阳极钢爪头（2）、圆钢替换头（3）、保护环（4），所述阳极钢爪头（2）的下端开设有圆柱凸台（201），所述圆钢替换头（3）上端设有圆柱凹槽（301），所述圆柱凹槽（301）内壁设有筒状钎料层（5），所述圆柱凹槽（301）外的圆钢替换头（3）端面上设置有环状钎料层（6），所述圆柱凸台（201）插入所述圆柱凹槽（301）内，并通过所述筒状钎料层（5）、环状钎料层（6）将所述阳极钢爪头（2）和所述圆钢替换头（3）钎焊连接，所述保护环（4）设置在所述圆钢替换头（3）下端。

2.根据权利要求1所述的一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪，其特征在于，所述圆柱凹槽（301）与所述圆柱凸台（201）等长，所述圆柱凹槽（301）的直径大于所述圆柱凸台（201）的直径。

3.根据权利要求1所述的一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪，其特征在于，所述筒状钎料层（5）由包覆有钎剂层（7）的钎料薄带（8）形成筒状，所述钎料薄带（8）沿着长度方向依次折叠成钎料与钎剂交替的短带状钎料（9），所述短带状钎料（9）以短边为轴卷绕成筒状钎料层（5）。

4.根据权利要求1所述的一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪，其特征在于，所述环状钎料层（6）由包覆有钎剂层（7）的钎料薄带（8）形成环状，所述钎料薄带（8）裁成与所述圆柱凹槽（301）外的圆钢替换头端面相匹配的半环状钎料带（10），所述半环状钎料带（10）叠加多层形成半环状钎料（11），两个所述半环状钎料（11）拼接成环状钎料层（6）。

5.根据权利要求1所述的一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪，其特征在于，所述筒状钎料层（5）的厚度为所述圆柱凹槽（301）与所述圆柱凸台（201）的半径差。

6.根据权利要求1所述的一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪，其特征在于，所述环状钎料层（6）的厚度为圆柱凸台（201）的高度与圆柱凹槽（301）的深度的差。

7.根据权利要求1所述的一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪，其特征在于，所述阳极钢爪头（2）和所述圆钢替换头（3）焊接处设有耐磨金属层（12）。

8.根据权利要求1所述的一种可提高导电性的钎焊修复阳极钢爪，其特征在于，所述保护环（4）外设有防腐蚀层（13）。