CN209702876U - 一种新型电解槽阳极炭块组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电解槽阳极炭块组，包括阳极炭块、阳极钢爪、导杆和爆炸块，阳极炭块包括两块平行间隔设置的炭块本体，炭块本体的上表面设置有梯形凸台，梯形凸台上设置有多个碳碗，碳碗的底部放置有薄铝片；阳极钢爪包括横梁和爪臂，爪臂的下端插装在碳碗内并与薄铝片接触，碳碗与爪臂之间浇铸有磷生铁；横梁上表面的凸起的两侧设置有导电凸台，爆炸块焊接连接在凸起上，导杆的下端焊接连接在爆炸块上，导杆侧面与导电凸台之间设置有填塞块，填塞块与导杆侧面之间采用焊接连接，填塞块与导电凸台之间通过定位销连接。本实用新型不仅能够降低炭块本体的消耗，提高炭块本体的利用率；而且能够降低电压压降，防止导杆脱极现象的发生。

Description

一种新型电解槽阳极炭块组

技术领域

本实用新型属于铝电解生产技术领域，具体涉及一种新型电解槽阳极炭块组。

背景技术

现代电解铝工业，铝电解槽的阳极炭块组一般由阳极炭块、导杆、爆炸块和阳极钢爪组成，其工作原理是电流通过电解槽母线，经导杆传递到阳极炭块，与电解槽中的阴极导通形成回路，通过电化学反应将氧化铝电解成金属铝。在现有的技术中，阳极炭块在铝电解槽中起导电和参与电化学反应的双重作用，在使用的过程中除了电解消耗还包括空气氧化、二氧化碳氧化或者机械脱落在内的额外消耗，阳极炭块的消耗会显著的影响阳极炭块的使用寿命，需要频繁的更换阳极炭块的来保证电解铝的质量，同时，阳极钢爪连接着阳极导杆和阳极炭块，不但要承担阳极炭块重量，还要输送大功率电流，且还要承担着承受电磁力、振动力、热应力以及碰撞力，由于导杆与阳极炭块之间仅仅是依靠爆炸块焊接连接固定，其连接强度较差，在电解铝的过程中，受高温环境的影响，经常会出现导杆与钢爪脱落的现象，造成脱极事故，另外，由于阳极炭块和钢爪之间的接触性能较差，导致阳极炭块与钢爪之间的电阻较大，使得消耗阳极炭块上的电压降也较大，严重影响电解槽的稳定生产。因此，研制开发一种结构设计新颖、容易实施、既能防止导杆脱极、延长炭块使用寿命、又能降低电解能耗的新型电解槽阳极炭块组是客观需要的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构设计新颖、容易实施、既能防止导杆脱极、延长炭块使用寿命、又能降低电解能耗的新型电解槽阳极炭块组。

本实用新型的目的是这样实现的，包括阳极炭块、阳极钢爪、导杆和爆炸块，阳极炭块包括两块平行间隔设置的炭块本体，所述炭块本体为长方体结构，两炭块本体之间的间隙为10～15mm，每个炭块本体的上表面设置有梯形凸台，梯形凸台的高度E为75～80mm，梯形凸台上沿着梯形凸台的长度方向间隔设置有多个碳碗，碳碗的底部放置有薄铝片；阳极钢爪包括横梁，横梁的两侧间隔安装有多个位置和数量与碳碗位置和数量相匹配的爪臂，爪臂的下端插装在碳碗内并与薄铝片接触，碳碗与爪臂之间的空隙内浇铸有磷生铁；横梁的上表面沿着横梁的长度方向上设置有凸起，凸起的两侧设置有固定安装在横梁上的导电凸台，爆炸块焊接连接在凸起上，导杆的下端焊接连接在爆炸块上，导杆侧面与导电凸台之间设置有填塞块，填塞块与导杆侧面之间采用焊接连接，填塞块与导电凸台之间通过定位销连接。

进一步的，碳碗内壁的高度方向上倾斜设置有多条加固槽，每根爪臂的端部加工有与加固槽数量和斜度相配合的卡条，优选地，加固槽的数量为6～8条，加固槽与碳碗竖向中心轴线的夹角A为14～16°，加固槽的宽度为18～20mm，深度为10～15mm。

进一步的，在未插装在碳碗内的爪臂的表面上涂有2～3mm厚的防腐层。

进一步的，相邻两碳碗竖直中心轴线之间的间距F为300±2mm，碳碗的顶面加工有内径大于碳碗内径的台阶孔，台阶孔的高度B为10mm，台阶孔的内径为210±2mm，碳碗的底面设置成中间高四周低的结构，台阶孔底面距离碳碗底面最高处的垂直高度C为85mm，台阶孔底面距离碳碗底面最低处的垂直高度D为85mm，碳碗的内径为180±2mm，碳碗底面高起部分的外径为80±2mm。

进一步的，炭块本体底部的每个边缘都加工成50×45°的倒角。

进一步的，爆炸块与横梁凸起之间的焊接坡口为V字型坡口，爆炸块与导杆之间的焊接坡口为U字型坡口。

本实用新型产生的有益效果如下:一是两个炭块本体共用一套阳极钢爪，在节省材料的同时，容易掌控阳极炭块与阳极炭块之间的距离，保证电解过程中电流均匀分布；二是在碳碗底部放置薄铝片，使得电解的过程中，随着电解时阳极炭块的温度升高，薄铝片就会融化，进而能够提高爪臂与阳极炭块之间的导电接触，降低阳极炭块上的电阻，进而降低阳极炭块的消耗，提高炭块本体的利用率；三是采用导电凸台配合爆炸块与导杆进行连接固定，由于导电凸台的截面尺寸由导杆向横梁逐渐增大，增大了横梁与导杆的接触面积，均化了电流的走向，使得在向导电槽输送电流时，能够进一步使导杆向横梁的电流分布均匀分散，让电流高效稳定的传递给阳极炭块，从而能降低电压的压降、达到节约电耗的效果，同时，进一步的增强了导杆与横梁之间的连接强度，避免在电解时发生导杆脱极的现象，有效的延长了阳极炭块组的使用寿命。本实用新型具有结构设计合理、容易实施、能够大度提高阳极炭块的利用率、降低运营成本，提高企业效益的优点，易于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的主视结构示意图；

图2为本实用新型的侧视结构示意图；

图3为炭块本体的结构示意图；

图4为碳碗与爪臂的连接结构示意图；

图中:1-炭块本体，2-梯形凸台，3-磷生铁，4-防腐层，5-横梁，6-导电凸台，7-定位销，8-导杆，9-填塞块，10-爆炸块，11-爪臂， 12-薄铝片，13-碳碗，14-加固槽，15-卡条。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变更或改进，均属于本实用新型的保护范围。

如图1～4所示，本实用新型包括阳极炭块、阳极钢爪、导杆8和爆炸块10，所述阳极炭块包括两块平行间隔设置的炭块本体1，所述炭块本体1为长方体结构，两炭块本体1之间的间隙为10～15mm，每个炭块本体1的上表面设置有梯形凸台2，梯形凸台2的高度E为75～80mm，所述梯形凸台2上沿着梯形凸台2的长度方向间隔设置有多个碳碗13，炭块本体1采用这样的结构设计，是为了在进行电解时，能够最大程度的降低铝液对炭块本体1的腐蚀速率，保证炭块本体1上每个方位上的消耗量相同，所述碳碗13的底部放置有薄铝片12，通过薄铝片12的设置能够降低爪臂11和炭块本体1之间的连接电阻，进一步的降低炭块本体1的消耗；所述阳极钢爪包括横梁5，所述横梁5的两侧间隔安装有多个位置和数量与碳碗13位置和数量相匹配的爪臂11，所述爪臂11的下端插装在碳碗13内并与薄铝片12接触，所述碳碗13与爪臂11之间的空隙内浇铸有磷生铁3，通过磷生铁3能够保证爪臂11与炭块本体1之间的连接强度；所述横梁5的上表面沿着横梁5的长度方向上设置有凸起，所述凸起的两侧设置有固定安装在横梁5上的导电凸台6，所述爆炸块10焊接连接在凸起上，所述导杆8的下端焊接连接在爆炸块10上，所述导杆8侧面与导电凸台6之间设置有填塞块9，所述填塞块9与导杆8侧面之间采用焊接连接，所述填塞块9与导电凸台6之间通过定位销7连接，导杆8与横梁5采用导电凸台6和爆炸块10相配合的连接方式，不仅能使导杆8向横梁5的电流分布均匀分散，让电流高效稳定的传递给炭块本体1，从而能降低电压的压降、达到节约电耗的效果，而且能增强导杆8与横梁5之间的连接强度，避免在电解时发生导杆8脱极的现象，有效的延长了阳极炭块组的使用寿命。

本实用新型在使用时，先将爆炸块10的下表面与横梁5的凸起进行焊接，焊接完成后，再将导杆8下端与爆炸块10的上表面进行焊接，焊接完成后，再将填塞块9安装在导杆8与导电凸台6之间的空隙内，利用定位销7将填塞块9与导电凸台6固定后，再将填塞块9与导杆8之间焊接固定，导杆8与横梁5连接固定后，再在炭块本体1上的碳碗13底部放置薄铝片12，之后再将横梁5上的相对应的爪臂11插装到碳碗13内，让导杆8与薄铝片12接触，最后在爪臂11与碳碗13之间的间隙内浇铸熔融的磷生铁3，待磷生铁3冷却后即可进行电解工作。

进一步的，所述碳碗13内壁的高度方向上倾斜设置有多条加固槽14，每根爪臂11的端部加工有与加固槽14数量和斜度相配合的卡条15，是为了增加爪臂11放入与碳碗13内的接触面积，能够加强爪臂11与碳碗13的连接强度，避免爪臂11从碳碗13内脱落的现象，且在能提高爪臂11与炭块本体1的连接强度，使得在电解的过程中电流能够平均分布，避免炭块本体1大量掉渣，从根本上降低了炭块本体1的消耗，提高了炭块本体1的利用率，降低电解铝的生产成本，优选地，所述加固槽14的数量为6～8条，所述加固槽14与碳碗13竖向中心轴线的夹角A为14～16°，所述加固槽14的宽度为18～20mm，深度为10～15mm。

进一步的，在未插装在碳碗13内的爪臂11的表面上涂有2～3mm厚的防腐层4，是为了能够提高爪臂的抗腐蚀性能，进而可以有效的延长炭块本体及铝电解槽的使用寿命。

为了能够进一步的减缓炭块本体1的侵蚀速度，使炭块本体1的每个方位的腐蚀速度接近，且在保证炭块本体1导电的均匀性的前提下，既能提高电解槽的工况稳定性，又能将电损降至最低，优选地，相邻两碳碗13竖直中心轴线之间的间距F为300±2mm，所述碳碗13的顶面加工有内径大于碳碗内径的台阶孔，所述台阶孔的高度B为10mm，台阶孔的内径为210±2mm，所述碳碗13的底面设置成中间高四周低的结构，所述台阶孔底面距离碳碗13底面最高处的垂直高度C为85mm，所述台阶孔底面距离碳碗13底面最低处的垂直高度D为85mm，所述碳碗13的内径为180±2mm，碳碗13底面高起部分的外径为80±2mm。

为了能进一步的减少炭块本体1的消耗，所述炭块本体1底部的每个边缘都加工成50×45°的倒角。

进一步的，为了能够增加爆炸块10与导杆8及横梁5之间的焊接强度，所述爆炸块10与横梁5凸起之间的焊接坡口为V字型坡口，所述爆炸块10与导杆8之间的焊接坡口为U字型坡口。

Claims (7)

1.一种新型电解槽阳极炭块组，包括阳极炭块、阳极钢爪、导杆（8）和爆炸块（10），其特征在于：所述阳极炭块包括两块平行间隔设置的炭块本体（1），所述炭块本体（1）为长方体结构，两炭块本体（1）之间的间隙为10～15mm，每个炭块本体（1）的上表面设置有梯形凸台（2），梯形凸台（2）的高度E为75～80mm，所述梯形凸台（2）上沿着梯形凸台（2）的长度方向间隔设置有多个碳碗（13），所述碳碗(13)的底部放置有薄铝片（12）；所述阳极钢爪包括横梁（5），所述横梁（5）的两侧间隔安装有多个位置和数量与碳碗（13）位置和数量相匹配的爪臂（11），所述爪臂（11）的下端插装在碳碗（13）内并与薄铝片（12）接触，所述碳碗（13）与爪臂（11）之间的空隙内浇铸有磷生铁（3）；所述横梁（5）的上表面沿着横梁（5）的长度方向上设置有凸起，所述凸起的两侧设置有固定安装在横梁（5）上的导电凸台（6），所述爆炸块（10）焊接连接在凸起上，所述导杆（8）的下端焊接连接在爆炸块（10）上，所述导杆（8）侧面与导电凸台（6）之间设置有填塞块（9），所述填塞块（9）与导杆（8）侧面之间采用焊接连接，所述填塞块（9）与导电凸台（6）之间通过定位销（7）连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型电解槽阳极炭块组，其特征在于：所述碳碗（13）内壁的高度方向上倾斜设置有多条加固槽（14），每根爪臂（11）的端部加工有与加固槽（14）数量和斜度相配合的卡条（15）。

3.根据权利要求2所述的一种新型电解槽阳极炭块组，其特征在于：所述加固槽（14）的数量为6～8条，所述加固槽（14）与碳碗（13）竖向中心轴线的夹角A为14～16°，所述加固槽（14）的宽度为18～20mm，深度为10～15mm。

4.根据权利要求1所述的一种新型电解槽阳极炭块组，其特征在于：在未插装在碳碗（13）内的爪臂（11）的表面上涂有2～3mm厚的防腐层（4）。

5.根据权利要求1所述的一种新型电解槽阳极炭块组，其特征在于：相邻两碳碗（13）竖直中心轴线之间的间距F为300±2mm，所述碳碗（13）的顶面加工有内径大于碳碗内径的台阶孔，所述台阶孔的高度B为10mm，台阶孔的内径为210±2mm，所述碳碗（13）的底面设置成中间高四周低的结构，所述台阶孔底面距离碳碗（13）底面最高处的垂直高度C为85mm，所述台阶孔底面距离碳碗（13）底面最低处的垂直高度D为85mm，所述碳碗（13）的内径为180±2mm，碳碗（13）底面高起部分的外径为80±2mm。

6.根据权利要求1所述的一种新型电解槽阳极炭块组，其特征在于：所述炭块本体（1）底部的每个边缘都加工成50×45°的倒角。

7.根据权利要求1所述的一种新型电解槽阳极炭块组，其特征在于：所述爆炸块（10）与横梁（5）凸起之间的焊接坡口为V字型坡口，所述爆炸块（10）与导杆（8）之间的焊接坡口为U字型坡口。