一種有效解決內彎變形的高導電陽極裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電解鋁行業(yè)用陽極導電裝置技術領域，具體涉及一種有效解決內彎變形的高導電陽極裝置。
【背景技術】
[0002]鋁電解法生產是一種高能耗過程。據(jù)調查，世界原鋁生產成本組成中，電能占24%，而我國原鋁生產電能消耗占30%?50%。為此，鋁行業(yè)各大制鋁企業(yè)紛紛對電解工藝過程及電解流程進行詳細剖析，研究和探索制鋁過程節(jié)能降耗的方法和途徑。
[0003]經過對鋁電解過程及其關鍵設備分析發(fā)現(xiàn)，電解槽身在安全性能上的要求較高，改造的可能性和經濟性較差；鋁排、母線由于大量使用，其材料的導電性和使用經濟性已屬于最優(yōu)選擇。而陽極裝置的導電性能是鋁電解過程電能消耗和鋁電解效率的一項重要指標。在陽極裝置方面，由于存在陽極導桿與鋼爪、鋼爪與碳塊的異種材料過渡，使得電流在流經該位置時阻抗較為顯著；再加上單槽陽極數(shù)量較多，整個車間因陽極壓降損耗較高。因此，考慮陽極使用的環(huán)境條件限制，需要研究一種高導電率的陽極結構，解決阻抗引起能源浪費的重大問題。
[0004]此外，由于陽極結構應用在高溫環(huán)境下，陽極金屬結構在高熱條件下變形較大，而陽極的另一組成部分炭塊受熱變形較小，從而使陽極裝置在使用過程中發(fā)生鋼爪內彎、橫梁變形、爪頭燒損腐蝕等普遍現(xiàn)象。陽極裝置的后期再循環(huán)使用需要專門設備進行校正處理，設備成本、處理周期等都是一項較大支出。因此，研究高導電性陽極結構的同時，需要開發(fā)一種抗熱變形和可快速更換的陽極爪結構。
[0005]鋁電解槽用陽極鋼爪是電解鋁生產的主要消耗部件之一。目前國內外大多數(shù)電解鋁生產主要使用鋁導桿鑄鋼爪陽極結構。該結構由鋁導桿、鋁鋼爆炸焊接復合片、鑄鋼爪組合而成，其結構決定了其導電性能有較大提升空間。
[0006]同時，市場上也出現(xiàn)了一批鋼殼鋁芯復合結構陽極裝置的試驗結構，在導電性能上有較大提高，但生產成本較高、使用壽命較差、結構抗熱變形、鋁芯熔化滲漏等問題較為嚴重；長期使用后，鋁芯會因熔化與鋼殼分離，導致導電性大幅度降低，并且無法修復。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種既能有效解決鋼爪內彎問題，又能減少焊接量，可更換性優(yōu)越，同時導電性明顯高于鑄鋼爪的高效陽極裝置。
[0008]為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案，本發(fā)明包括支撐橫梁，其特征在于:所述支撐橫梁包括第一U形鋼板，第一U形鋼板中部內通過螺栓組件設置有鋁凸臺，鋁凸臺上端由支撐橫梁上方伸出；所述第一U形鋼板兩端內均設置有活動橫梁，所述活動橫梁包括同第一 U形鋼板端部套接的第二 U形鋼板，第二 U形鋼板通過第一 U形鋼板上長條孔內的螺栓組件同第一 U形鋼板相連；所述第一 U形鋼板的底部兩端分別設置有鋼爪頭；所述第二 U形鋼板不與第一 U形鋼板相連的一端設置有鋼爪頭；所述鋁凸臺底部通過第一螺栓壓板組件設置有導電橫梁，所述導電橫梁下方相應于每個鋼爪頭均通過第二螺栓壓板組件設置有導電螺桿，導電螺桿同鋼爪頭上的螺紋孔相配合。
[0009]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述第一 U形鋼板上方設置有與鋁凸臺伸出支撐橫梁部分的兩側貼合的鋼夾板，兩鋼夾板之間通過螺栓組件相連。
[0010]作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述支撐橫梁的第一 U形鋼板上方設置有蓋板；所述活動橫梁的第二 U形鋼板的上方設置有與蓋板配合的導向板。
[0011]作為本發(fā)明的第三種優(yōu)選方案，所述活動橫梁的第二 U形鋼板的兩端均設置有連接鋼板。
[0012]作為本發(fā)明的第四種優(yōu)選方案，所述導電橫梁和導電螺桿設置為耐熱高導電材料。如銅等。
[0013]本發(fā)明的有益效果:1、本發(fā)明由活動橫梁和支撐橫梁構成的橫梁結構，在長度方向上能在一定范圍內變化長度，以釋放橫梁和炭塊受熱膨脹量不等而產生的應力集中，從而有效解決橫梁和鋼爪頭內彎變形的問題。從而大大降低了鋼爪頭和陽極橫梁修復的設備投入成本，減少了陽極結構重復再利用周期，大大提高了陽極組裝生產線效率。
[0014]2、本發(fā)明的鋁凸臺與橫梁內的導電橫梁直接連接，導電橫梁再通過連接螺桿將電流傳遞到鋼爪頭上。從而實現(xiàn)了凸臺至鋼爪頭的高導電性能。此外，橫梁內的高導電性材料設置為銅，銅在高溫狀態(tài)下為柔性結構，可防止使用過程中受熱膨脹發(fā)生過變形而影響導電效果。
[0015]3、本發(fā)明結構主體為可拆式方式連接，局部結構可采用焊接連接。與全鑄鋼結構和熱浸復合結構相比，大大降低了能耗、生產周期，同時更有利于環(huán)保和不同批次陽極裝置的質量穩(wěn)定性保證。
[0016]4、本發(fā)明減少了陽極組裝車間在線修復設備數(shù)量，有效節(jié)約了廠房空間，從而大大降低廠房建筑成本和設備購置成本。
[0017]5、本發(fā)明通過鋼夾板與鋁凸臺相連，可提高本發(fā)明鋁凸臺的強度的強度；本發(fā)明通過在第一 U形鋼板上方設置蓋板；在第二 U形鋼板的上方設置有導向板，實現(xiàn)筒形的套接連接結構，有益于活動橫梁伸縮運動的順暢；本發(fā)明通過在第二 U形鋼板的兩端設置連接鋼板可增加活動橫梁的強度。
[0018]6、經試驗，本發(fā)明單個陽極工作壓降降低13.24mV，與鑄鋼陽極裝置相比，按一個車間100臺電解槽，每個槽56組陽極計算，單個陽極爪按電耗為83.27KW.h/t-Al,電解鋁產能100kt/a計算，僅節(jié)電一項指標約8327000KW.h電量，按每度電0.3元計算，約合250
萬元每年。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0020]圖2是圖1的俯視圖。
[0021]圖3是本發(fā)明的側面剖視圖。
[0022]圖4是本發(fā)明的外部結構示意圖。
[0023]圖5是本發(fā)明支撐橫梁的結構示意圖。
[0024]圖6是本發(fā)明支撐橫梁的俯視圖。
[0025]圖7是本發(fā)明活動橫梁的結構示意圖。
[0026]圖8是本發(fā)明活動橫梁的俯視圖。
[0027]附圖中1為鋼爪頭、2為導電螺桿、3為連接鋼板、4為活動橫梁、5為支撐橫梁、6為弧形豁口、7為第一螺栓壓板組件、8為鋁凸臺、9為鋼夾板、10為第一 U形鋼板、11為蓋板、12為導向板、13為第二 U形鋼板、14為導電橫梁、15為第二螺栓壓板組件、16為長條孔。
【具體實施方式】
[0028]本發(fā)明包括支撐橫梁5，其特征在于:所述支撐橫梁5包括第一