CN219586201U - 铝电解槽用阴极方钢与铝软带的连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种铝电解槽用阴极方钢与铝软带的连接结构，包括连接方钢、铝软带和阴极方钢，其中连接方钢一端设有铝层、另一端与设于阴极炭块组中的对应的阴极方钢全截面焊接相连，铝软带一端与对应连接方钢上的铝层焊接相连，另一端与槽周铝母线相连。本实用新型可以有效保证阴极方钢与铝软带连接后的导电面积，同时也能够保证焊接质量。

Description

铝电解槽用阴极方钢与铝软带的连接结构

技术领域

本实用新型涉及铝电解生产领域，具体地说是一种铝电解槽用阴极方钢与铝软带的连接结构。

背景技术

在铝电解生产中，阴极方钢是铝电解槽的关键导电部件，电解槽内部电流通过阴极钢棒和铝软带导通至槽周母线，因此阴极方钢与软带的连接好坏对于电流传递有巨大影响。现有技术中二者的连接方式主要包括以下两种：

一、铝钢复合块过渡连接。

目前大多数企业采取铝钢复合块过渡连接的方式，如图2所示，铝钢复合块通过爆炸焊或铝钢复合工艺提前制备好，在电解槽内进行焊接时，阴极方钢与铝钢复合块的钢侧通过多个连接钢片实现连接，而铝软带焊接或压接在铝钢复合块的铝侧，从而实现阴极方钢与铝软带之间的连接。但此种连接方式下，由于阴极方钢截面较大(25000mm²以上)，需要连接片数量较多，并且实际连接片的有效导电面积远小于阴极方钢截面积，这会导致压降高、电耗大。为了解决上述问题，授权公告号为CN203866387U的中国实用新型专利中公开了一种电解槽用阴极钢棒与铝软带的焊接结构，其在阴极钢棒与钢铝复合块的钢侧之间采用堆焊焊接连接，以使焊接面的导电面积大于连接片焊接的方式。但由于铝钢复合块受热性能较差，阴极方钢和铝钢复合块之间实际上无法实现全截面焊接，比如上述CN203866387U专利中还是需要在阴极钢棒与钢铝复合块的钢部分的最小距离的边缘间连接有钢片，另外上述CN203866387U专利在堆焊焊接区域时，因为需要考虑钢铝复合块的耐热度，不能一次性将焊肉补充空间堆焊完毕，需要采用间歇堆焊，在某铝厂的实际操作中，综合考虑气温、堆焊面积及堆焊的温度等问题，其分六次将焊肉补充空间堆焊完毕，而且每次间隔一个小时以上，操作较为繁琐。另外阴极方钢与铝软带通过铝钢复合块焊接的焊接电阻也较大。

二、钢-铝熔钎焊焊接。

部分企业采取钢-铝熔钎焊焊接方式进行阴极方钢与软带之间连接，该方法先分别在阴极方钢和铝软带表面进行预处理，然后分别在阴极钢棒和铝软带的表面均匀涂覆一层厚度为80～150μm的助焊剂，然后阴极方钢采用钎焊工艺、铝软带采用熔化焊的焊接工艺将阴极钢棒与铝软带进行连接。

此种焊接方式相比于铝钢复合块过渡连接，其解决了阴极方钢与铝软带直接直连的问题，但是实际操作中存在以下问题。

(1)阴极方钢和铝软带在电解槽槽内焊接时，空间狭小，同时电解槽为异型结构，阴极方钢的钎焊及铝软带的弧焊工艺均依靠人工完成，效率很低，同时人工焊接操作质量一致性很差，焊接后脱落风险很大。

(2)阴极钢棒和铝软带焊接时，阴极方钢钎焊要求温度很低，而铝软带熔化焊要求温度较高，因此在阴极方钢和软带结合处直接进行焊接，仅靠温度监测很难实现二者平衡，同时焊接方式为人工焊接，焊接过程管控难度很大，焊接合格率低。

因此基于上述问题，此种连接方式并未得到大规模应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种铝电解槽用阴极方钢与铝软带的连接结构，可以有效保证阴极方钢与铝软带连接后的导电面积，同时也能够保证焊接质量。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种铝电解槽用阴极方钢与铝软带的连接结构，包括连接方钢、铝软带和阴极方钢，其中连接方钢一端设有铝层、另一端与设于阴极炭块组中的对应的阴极方钢全截面焊接相连，铝软带一端与对应连接方钢上的铝层焊接相连，另一端与槽周铝母线相连。

所述连接方钢与对应的阴极方钢之间设有焊缝。

所述阴极方钢与连接方钢相连的一端由所述阴极炭块组一侧伸出。

所述铝层是在连接方钢端部表面通过铝钢焊接增材制造形成。

本实用新型的优点与积极效果为：

1、本实用新型利用连接方钢代替现有的铝钢复合块，其与阴极方钢连接后可视为阴极方钢的一部分，并且连接方钢与阴极方钢材质和截面积相同，可以实现全截面焊接，从而有效保证连接后的导电面积，降低电耗。

2、本实用新型的连接方钢在远离阴极方钢一端通过铝钢焊接增材制造形成铝层用于与铝软带连接，并且由于连接方钢具有一定长度，连接方钢与阴极方钢焊接时不会影响到铝层，进而可以充分保证焊接质量，另外也解决了现有铝钢复合块焊接电阻大等问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图，

图2为现有技术中利用铝钢复合块连接的结构示意图。

其中，1为铝层，2为连接方钢，3为方钢焊缝，4为铝软带，5为阴极炭块组，6为槽周铝母线，7为阴极方钢，8为钢铝复合块，9为连接片。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1所示，本实用新型包括连接方钢2、铝软带4和阴极方钢7，其中连接方钢2截面积与阴极方钢7截面积相同，并且连接方钢2一端设有铝层1、另一端与对应的阴极方钢7全截面焊接相连，铝软带4一端与对应连接方钢2上的铝层1熔焊焊接相连，另一端与槽周铝母线6熔焊焊接相连。

如图1所示，所述连接方钢2与对应的阴极方钢7之间设有焊缝3。本实施例中，所述连接方钢2与阴极方钢7之间预留25～35mm间隙的焊缝3，并且采用窄间隙焊接技术全截面焊接将两者连为一体。

如图1所示，本实施例中，所述阴极方钢7通过磷生铁浇筑或糊料扎固等方式与阴极炭块组5连为一体，并且所述阴极方钢7与连接方钢2相连的一端由阴极炭块组5一侧伸出。

本实施例中，所述铝层1是在连接方钢2端部表面通过铝钢焊接进行增材制造形成，其中先将所述连接方钢2靠近铝软带4一侧钢表面进行预处理，然后利用铝钢焊接技术，用焊接机器人在钢侧进行增材制造，焊接一层和铝软带材质相同的铝层，铝层厚度10～15mm，增材铝层后的连接方钢7冷却后进行质量检测，检测合格后，再采用焊接机器人，将铝软带4和铝层1利用熔焊技术焊接为一体。

本实用新型的工作原理为：

如图2所示，现有技术中大多数企业采取铝钢复合块8实现阴极方钢7与铝软带4的连接，其中铝钢复合块8采用爆炸焊等方式提前制备，其一侧为铝，另一侧为钢，铝软带4与铝钢复合块8的铝侧焊接或压接，阴极方钢7则通过若干个连接片9与铝钢复合块8的钢侧连接，该结构需要连接片9数量较多，并且其有效导电面积远小于阴极方钢7截面积，这会导致压降高、电耗大，同时由于铝钢复合块受热性能较差，阴极方钢7和铝钢复合块8之间实际上无法实现全截面焊接。

如图1所示，本实用新型利用连接方钢2代替现有的铝钢复合块8，其与阴极方钢7连接后可视为阴极方钢7的一部分，所述连接方钢2与阴极方钢7材质和截面积相同，可以实现全截面焊接，从而有效保证连接后的导电面积，降低电耗，同时连接方钢2远离阴极方钢7一端通过铝钢焊接增材制造形成铝层1用于与铝软带4连接，并且由于连接方钢2具有一定长度，连接方钢2与阴极方钢7焊接时不会影响到铝层1，进而可以保证焊接质量，同时也解决了现有铝钢复合块8焊接电阻大等问题。

本实用新型焊接过程具体为：先将阴极方钢7与阴极炭块组5在组装车间通过磷铁浇筑或糊料扎固方式连接为一体，再将连接方钢2一侧端面除锈打磨平整，露出金属光泽，利用铝钢焊接技术，用焊接机器人在该端面进行增材制造焊接一层材质为纯铝的铝层1，增材铝层1后的连接方钢2冷却后用超声波探伤仪进行质量检测，检测合格后，采用焊接机器人并选取纯铝实芯焊丝，将铝软带4和连接方钢2上的铝层1利用熔焊技术焊接为一体，然后将组装阴极方钢7的阴极炭块组5放置在电解车间电解槽内设计位置，将与铝软带4焊接完成的连接方钢2放置在相应阴极方钢窗口部位，然后将连接方钢2上的铝软带4与槽周母线6采用熔焊技术焊接为一体，将连接方钢2与阴极方钢7相邻端面对齐，预留焊缝3间隙，采用电熔焊接或热熔焊接等窄间隙焊接技术将两者全截面焊接为一体，焊接完成后进行焊缝3表面打磨和现场清理。

Claims (4)

1.一种铝电解槽用阴极方钢与铝软带的连接结构，其特征在于：包括连接方钢(2)、铝软带(4)和阴极方钢(7)，其中连接方钢(2)一端设有铝层(1)、另一端与设于阴极炭块组(5)中的对应的阴极方钢(7)全截面焊接相连，铝软带(4)一端与对应连接方钢(2)上的铝层(1)焊接相连，另一端与槽周铝母线(6)相连。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽用阴极方钢与铝软带的连接结构，其特征在于：所述连接方钢(2)与对应的阴极方钢(7)之间设有焊缝(3)。

3.根据权利要求1所述的铝电解槽用阴极方钢与铝软带的连接结构，其特征在于：所述阴极方钢(7)与连接方钢(2)相连的一端由所述阴极炭块组(5)一侧伸出。

4.根据权利要求1所述的铝电解槽用阴极方钢与铝软带的连接结构，其特征在于：所述铝层(1)是在连接方钢(2)端部表面通过铝钢焊接增材制造形成。