RU35115U1

RU35115U1 - Self-baking anode aluminum anode pin

Info

Publication number: RU35115U1
Application number: RU2003108648/20U
Authority: RU
Inventors: В.В. Веселков; А.Е. Черных; Б.И. Зельберг; Л.В. Рагозин; А.Н. Юрлов; И.Н. Бубнов; С.А. Мангараков; С.П. Коробейников; К.Ю. Волков
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2003-12-27

Description

5 /5 /

Анодный штырь алюминиевого электролизера с самообжигающимся аиодомAnode pin of aluminum electrolyzer with self-baking aiod

Предложение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия в электролизерах с верхним токоподводом и самообжигающимся анодом.The proposal relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the production of aluminum in electrolyzers with a top current lead and a self-baking anode.

Для поддержания самообжигающегося анода и передачи к нему электрического тока используют различные конструкции анодных штырей. Наибольшее распространение получили сталеалюминиевые штыри. Известен анодный штырь алюминиевого электролизера по патенту РФ №2118407, кл. С 25 С 3/12, 1998 г. (1). Известный анодный штырь является наиболее близким к предлагаемому и поэтому принят за прототип. Он содержит алюминиевую штангу и составной стальной стержень из жестко соединенных между собой верхней и нижней частей. При этом верхняя часть стержня выполнена пустотелой и снабжена сердечником из металла с повышенной по отношению к стали электропроводностью.To maintain a self-baking anode and transmit an electric current to it, various designs of anode pins are used. The most common steel-aluminum pins. Known anode pin of an aluminum electrolyzer according to the patent of the Russian Federation No. 2118407, class. C 25 C 3/12, 1998 (1). Known anode pin is the closest to the proposed and therefore adopted as a prototype. It contains an aluminum rod and a composite steel rod from rigidly interconnected upper and lower parts. In this case, the upper part of the rod is hollow and equipped with a core of metal with increased electrical conductivity with respect to steel.

Изготовление штыря такой конструкции предусматривает две операции: опрессовку сердечника в пустотелую стальную обечайку и сварку верхней части стержня с нижней. В другом варианте соединение разнородных металлов сердечника со стальной обечайкой может быть выполнено сваркой взрывом с помощью взрывчатого вещества, установленного в углублении сердечника или последовательной сваркой биметаллической вставки к сердечнику и составным частям стержня.The manufacture of a pin of this design involves two operations: crimping the core into a hollow steel shell and welding the upper part of the rod from the bottom. In another embodiment, the connection of the dissimilar metals of the core with the steel shell may be performed by explosion welding using explosives installed in the recess of the core or by sequential welding of a bimetallic insert to the core and the components of the rod.

Таким образом недостатком данного штыря является повышенное электросопротивление в верхней части стержня из-за присутствия в этой части стали и это приводит к потере электроэнергии. Кроме того, сложная конструкция стержня требует сложного изготовления.Thus, the disadvantage of this pin is the increased electrical resistance in the upper part of the rod due to the presence of steel in this part of the rod and this leads to a loss of electricity. In addition, the complex design of the rod requires complex manufacturing.

МПК: С25С 3/12IPC: S25C 3/12

Техническим результатом данного нредложения является снижение потерь электроэнергии, упрощение конструкции стержня и его изготовления.The technical result of this proposal is to reduce energy losses, simplifying the design of the rod and its manufacture.

Технический результат достигается тем, что в анодном штыре алюминиевого электролизера, содержащем алюминиевую штан1у и составной металлический стержень, состоящий из жестко связанных между собой верхней и нижней частей, выступающая над поверхностью конуса спекания верхняя часть стержня целиком выполнена и 5 алюминия или его сплавов, а нижняя из стали, и обе части связаны между собой сваркой взрывом, при этом соединение сваркой взрывом стальной и алюминиевой частей стержня может быть выполнено через биметаллический Clалеалюминиевый переходник, изготовленный сваркой взрывом, а в переходнике граница раздела сталь-алюминий может быть снабжена чередующимися линейными выступами и впадинами в виде ласточкина хвоста со стороны стальной и алюминиевой частей, причем верхняя часть стержня составляет 1/2-1/3 общей длины стержня.The technical result is achieved by the fact that in the anode pin of an aluminum electrolyzer containing an aluminum rod and a composite metal rod, consisting of upper and lower parts rigidly connected to each other, the upper part of the rod protruding above the surface of the sintering rod is made entirely of 5 aluminum or its alloys, and the lower made of steel, and both parts are interconnected by explosion welding, while the connection by explosion welding of the steel and aluminum parts of the rod can be performed through a bimetallic Cl-aluminum explosion welder, and in the adapter the steel-aluminum interface can be equipped with alternating linear protrusions and depressions in the form of a dovetail on the side of the steel and aluminum parts, and the upper part of the rod is 1 / 2-1 / 3 of the total length of the rod.

Сущность предложения заключается в следующем. Анодный штырь должен отвечать двум основным требованиям. С одн1)й стороны он должен быть прочным, чтобы выдержать массу гела анода, а с другой стороны он должен обладать высокой электропроводностью, чтобы иметь как можно меньще потерь электроэнергии. Этим требованиям i5 наибольщей степени отвечают сталеалюминиевые щтыри. Они, как правидо, состоят из двух частей - нижней и верхней. Нижняя часть во всех вариагтгах стальная, а верхняя может быть комбинированной из стали и алюминия, как например у прототипа со стальной оболочкой и сердечником из металла с повыщенной электропроводимостью. Такой щтырь имеет дос аточно высокую прочность, но недостаточно высокую проводимость, а кроме того имеет сложную конструкцию стержня и сложность его изготовления.The essence of the proposal is as follows. The anode pin must meet two basic requirements. On the one hand, it must be strong to withstand the mass of the gel of the anode, and on the other hand, it must have high electrical conductivity in order to have as little energy loss as possible. These i5 requirements are met to the greatest extent by steel-aluminum pins. They, as a matter of fact, consist of two parts - lower and upper. The lower part in all variagts is steel, and the upper part can be combined of steel and aluminum, as for example in the prototype with a steel shell and a metal core with increased electrical conductivity. Such a pin has rather high strength, but not high enough conductivity, and in addition it has a complex rod design and the complexity of its manufacture.

в предложенном варианте исполнения верхняя част ь стержня целиком выполнена из алюминия. Такой штырь имеет меньше потерь электроэнергии, а для его изготовления достаточно выполнит), только одну операцию - соединить верхнюю часть с нижней.in the proposed embodiment, the upper part of the shaft is entirely made of aluminum. Such a pin has less energy loss, and for its manufacture it will be enough to perform), only one operation is to connect the upper part to the lower.

Сравнение предлагаемой конструкции шгыря с проютипом показывает, что она отличается от прототипа:Comparison of the proposed design of the bolt with the computer shows that it differs from the prototype:

-тем, что верхняя часть стержня выполнена целиком нз алюминия или его сплавов и связана с нижней стальной час гью сваркой взрывом;- the fact that the upper part of the rod is made entirely of aluminum or its alloys and is connected with the lower steel part by explosion welding;

-соединением нижней стальной и верхней алюминиевой частей стержня через биметаллический сталеалюминиевый ь виде переходник, изготовленный сваркой взрывом;-connection of the lower steel and upper aluminum parts of the rod through a bimetal steel-aluminum type adapter, made by explosion welding;

-выполнением границы раздела сталь-алюминий в стержне в виде развитой поверхности с чередующимися линейными выступами и впадинами типа ласточкина хвоста,- the implementation of the steel-aluminum interface in the rod in the form of a developed surface with alternating linear protrusions and depressions such as dovetail,

-а также тем, что верхняя часть стержня составляет 1 2-2/3 общей длины стержня.-Also the fact that the upper part of the rod is 1 2-2 / 3 of the total length of the rod.

Из этого следует, что данное техническое рещение обладает новизной.It follows from this that this technical solution has novelty.

Сравнение предлагаемой конструкции анодного щтыря не только с прототипом, но и с другими известными решениями показ1,1вает следующее.Comparison of the proposed design of the anode pin not only with the prototype, but also with other known solutions, shows the following.

Известен Токоподвод для электролизеров алюминия по патенту РФ № 2165482 С2, кл. С25С 3/16, 1999г. (2).Known current lead for aluminum electrolyzers according to the patent of the Russian Federation No. 2165482 C2, class. C25C 3/16, 1999 (2).

В известном техническом рещении стальная и aлюм н иeвaя части токоподвода соединены через биметаллический сталеалюминиевый переходник, изготовленный сваркой взрывом. При этом граница раздела стальалюминий имеет развитую поверхность с чередующимися линейными выступами и впадинами в виде ласточкина хвоста .In a known technical solution, the steel and aluminum parts of the current lead are connected through a bimetallic steel-aluminum adapter made by explosion welding. In this case, the steel-aluminum interface has a developed surface with alternating linear protrusions and depressions in the form of a dovetail.

Указанное техническое решение, также как и предложенное, направлено на повышение надежности контактного соединения разнородных металлов и снижения потерь электроэнергии и поэтому его целесообразно использовать в данной разработке.The specified technical solution, as well as the proposed one, is aimed at improving the reliability of contact joints of dissimilar metals and reducing energy losses and therefore it is advisable to use it in this development.

В целом совокупность признаков как известных, зая11ляемых в ограничительной части формулы, так и неизвестных, а именно выполнение верхней части стержня целиком из алюминия, соединенных сваркой взрывом позволяет достичь более высокий технико-экономический уровень по сравнению с известными, т.е. уменьшить потери электроэнергии, упростить конструкцию штыря и его изготовление.On the whole, the totality of the signs, both known, claimed in the restrictive part of the formula, and unknown, namely, the execution of the upper part of the rod entirely of aluminum, connected by explosion welding, makes it possible to achieve a higher technical and economic level compared to the known ones, i.e. reduce energy losses, simplify the design of the pin and its manufacture.

Учитывая изложенное, можно сделать вывод о том. что данное предложение отвечает условиям патентоспособности изооретательский уровень и промышленная применимость.Given the foregoing, we can conclude that. that the proposal meets the conditions of patentability and the level of isoretical and industrial applicability.

Предложение поясняется чертежом, где на фигЛ показан обший вид анодного штыря, на фиг.2-вариант исполнения штыря.The proposal is illustrated by a drawing, where FIG. Shows a general view of the anode pin, and FIG. 2 shows an embodiment of the pin.

Анодный штырь содержит алюминиевую 1итаигу 1, жестко прикрепленную к верхней части 2 составного металлического стержня. К верхней части 2, выполненной целиком из алюминия или его сплавов, жестко сваркой взрывом прикреплена нижняя стальная часть 3 составмого стержня. Верхняя часть 2 имеет приваренную или выполненную за одно целое со стержнем головку 4.The anode pin contains aluminum 1itigu 1, rigidly attached to the upper part 2 of the composite metal rod. To the upper part 2, made entirely of aluminum or its alloys, the lower steel part 3 of the component rod is rigidly attached by explosion welding. The upper part 2 has a head 4 welded or made integrally with the rod.

В другом варианте соединение сваркой взрывом нижней 3 стальной и верхней 2 алюминиевой частей выполнено через биметаллический сталеалюминиевый в виде диска переходник 5, изготовленный сваркой взрывом.In another embodiment, the connection by explosion welding of the lower 3 steel and upper 2 aluminum parts is made through a bimetallic steel-aluminum adapter in the form of a disk 5, made by explosion welding.

Граница раздела 6 сталь-алюминий как в первом варианте (фиг. 1). так и в переходнике 5 во втором варианте (фиг 2) может иметь развитую поверхность, например в виде чередующихся линейных выступов и впадин типа ласточкин хвост как со стороны стальной 3, так и алюминиевой 2 частей.The interface is 6 steel-aluminum as in the first embodiment (Fig. 1). so in the adapter 5 in the second embodiment (FIG. 2), it can have a developed surface, for example, in the form of alternating linear protrusions and hollows such as a dovetail, both from the side of steel 3 and aluminum 2 parts.

Верхняя часть стержня составляет 1/2-1/3 общей длины стержня.The upper part of the rod is 1 / 2-1 / 3 of the total length of the rod.

Увеличение указанного предела более 1/2 может привести к образованию интерметаллических соединений на границе стал,-алюминий и нарушению контактного соединения, а уменьшение менее 1/3 теряется смысл практического использования предложения, т.е. потере электроэнергии.An increase in the indicated limit of more than 1/2 can lead to the formation of intermetallic compounds at the boundary of steel, β-aluminum and a contact compound, and a decrease of less than 1/3 makes the practical use of the proposal impossible, i.e. loss of electricity.

Анодный штырь в процессе эксплуатации работает следующим образом. Электрический ток через алюминиевую шгапгу 1, прикрепленную к анодной ошиновке, поступает в верхнюю часть 2 составного стержня, а затем в нижнюю 3 и далее в скоксованную часть тела анода. По мере погружения штыря в тело анода его периодически штыревым краном переставляют с нижнего горизонта на верхний. При этом штырю сначала придают вращательное движение для ослабления сцепления с анодной массой, а затем поступательное.The anode pin during operation works as follows. Electric current through an aluminum pin 1 attached to the anode busbar enters the upper part 2 of the composite rod, and then into the lower 3 and then into the coked part of the anode body. As the pin is immersed in the body of the anode, it is periodically interchanged with a pin valve from the lower to the upper horizon. In this case, the pin is first given a rotational movement to weaken adhesion to the anode mass, and then translational.

Таким образом данное предложение позволяет снизить затраты на эксплуатацию штыря снижением потерь электроэнергии, а также упростить конструкцию штыря и его изготовление. Зав. патентно-лицензионным отделом ОАО СибВАМИ Thus, this proposal allows to reduce the cost of operating the pin by reducing energy losses, as well as to simplify the design of the pin and its manufacture. Head Patent and Licensing Department of SibVAMI OJSC

--J В. Т. Степанов--J V.T. Stepanov

Claims

1. Anode pin of an aluminum electrolyzer with a self-baking anode, including a steel rod, the lower part of which is made conical and the upper part is cylindrical, and provided with a contact part of a more electrically conductive material, characterized in that at least one of the cylindrical part of the steel rod is made a recess in which the contact part is located in the form of at least one plate of aluminum or its alloy, connected to the rod by explosion welding.

2. The anode pin according to claim 1, characterized in that the plate is made with a cross section in the form of a curved segment with a length of a larger arc equal to 0.33-0.40 of the diameter of the cylindrical part of the steel rod, with a thickness of up to 0.10 of its diameter and length, equal to 0.30-0.50 of the total length of the steel rod.

3. The anode rod according to claims 1 and 2, characterized in that the interface between the plate and the steel rod is made with a developed surface.