一种有效解决内弯变形的高导电阳极装置制造方法
【专利摘要】一种有效解决内弯变形的高导电阳极装置属于电解铝行业用阳极导电装置【技术领域】，具体涉及一种有效解决内弯变形的高导电阳极装置。本实用新型提供一种既能有效解决钢爪内弯问题，又能减少焊接量，可更换性优越，同时导电性明显高于铸钢爪的高效阳极装置。本实用新型包括支撑横梁，其特征在于：所述支撑横梁包括第一U型钢板，第一U型钢板中部内通过螺栓组件设置有绍凸台，铝凸台上端由支撑横梁上方伸出；所述第一U型钢板两端内均设置有活动横梁，所述活动横梁包括同第一U型钢板端部套接的第二U型钢板，第二U型钢板通过第一U型钢板上长条孔内的螺栓组件同第一U型钢板相连；所述第一U型钢板的底部两端分别设置有钢爪头。
【专利说明】-种有效解决内弯变形的高导电阳极装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于电解铝行业用阳极导电装置【技术领域】，具体涉及一种有效解决内 弯变形的高导电阳极装置。
【背景技术】
[0002] 铝电解法生产是一种高能耗过程。据调查，世界原铝生产成本组成中，电能占24%， 而我国原铝生产电能消耗占30%?50%。为此，铝行业各大制铝企业纷纷对电解工艺过程及 电解流程进行详细剖析，研究和探索制铝过程节能降耗的方法和途径。
[0003] 经过对铝电解过程及其关键设备分析发现，电解槽身在安全性能上的要求较高， 改造的可能性和经济性较差；铝排、母线由于大量使用，其材料的导电性和使用经济性已属 于最优选择。而阳极装置的导电性能是铝电解过程电能消耗和铝电解效率的一项重要指 标。在阳极装置方面，由于存在阳极导杆与钢爪、钢爪与碳块的异种材料过渡，使得电流在 流经该位置时阻抗较为显著；再加上单槽阳极数量较多，整个车间因阳极压降损耗较高。因 此，考虑阳极使用的环境条件限制，需要研究一种高导电率的阳极结构，解决阻抗引起能源 浪费的重大问题。
[0004] 此外，由于阳极结构应用在高温环境下，阳极金属结构在高热条件下变形较大，而 阳极的另一组成部分炭块受热变形较小，从而使阳极装置在使用过程中发生钢爪内弯、横 梁变形、爪头烧损腐蚀等普遍现象。阳极装置的后期再循环使用需要专门设备进行校正处 理，设备成本、处理周期等都是一项较大支出。因此，研究高导电性阳极结构的同时，需要开 发一种抗热变形和可快速更换的阳极爪结构。
[0005] 铝电解槽用阳极钢爪是电解铝生产的主要消耗部件之一。目前国内外大多数电解 铝生产主要使用铝导杆铸钢爪阳极结构。该结构由铝导杆、铝钢爆炸焊接复合片、铸钢爪组 合而成，其结构决定了其导电性能有较大提升空间。
[0006] 同时，市场上也出现了一批钢壳铝芯复合结构阳极装置的试验结构，在导电性能 上有较大提高，但生产成本较高、使用寿命较差、结构抗热变形、铝芯熔化渗漏等问题较为 严重；长期使用后，铝芯会因熔化与钢壳分离，导致导电性大幅度降低，并且无法修复。
【发明内容】
[0007] 本实用新型就是针对上述问题，提供一种既能有效解决钢爪内弯问题，又能减少 焊接量，可更换性优越，同时导电性明显高于铸钢爪的高效阳极装置。
[0008] 为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包 括支撑横梁，其特征在于：所述支撑横梁包括第一 U形钢板，第一 U形钢板中部内通过螺栓 组件设置有铝凸台，铝凸台上端由支撑横梁上方伸出；所述第一 U形钢板两端内均设置有 活动横梁，所述活动横梁包括同第一 U形钢板端部套接的第二U形钢板，第二U形钢板通过 第一 U形钢板上长条孔内的螺栓组件同第一 U形钢板相连；所述第一 U形钢板的底部两端 分别设置有钢爪头；所述第二U形钢板不与第一 U形钢板相连的一端设置有钢爪头；所述 铝凸台底部通过第一螺栓压板组件设置有导电横梁，所述导电横梁下方相应于每个钢爪头 均通过第二螺栓压板组件设置有导电螺杆，导电螺杆同钢爪头上的螺纹孔相配合。
[0009] 作为本实用新型的一种优选方案，所述第一 U形钢板上方设置有与铝凸台伸出支 撑横梁部分的两侧贴合的钢夹板，两钢夹板之间通过螺栓组件相连。
[0010] 作为本实用新型的另一种优选方案，所述支撑横梁的第一 U形钢板上方设置有盖 板；所述活动横梁的第二U形钢板的上方设置有与盖板配合的导向板。
[0011] 作为本实用新型的第三种优选方案，所述活动横梁的第二U形钢板的两端均设置 有连接钢板。
[0012] 作为本实用新型的第四种优选方案，所述导电横梁和导电螺杆设置为耐热高导电 材料。如铜等。
[0013] 本实用新型的有益效果：1、本实用新型由活动横梁和支撑横梁构成的横梁结构， 在长度方向上能在一定范围内变化长度，以释放横梁和炭块受热膨胀量不等而产生的应力 集中，从而有效解决横梁和钢爪头内弯变形的问题。从而大大降低了钢爪头和阳极横梁修 复的设备投入成本，减少了阳极结构重复再利用周期，大大提高了阳极组装生产线效率。
[0014] 2、本实用新型的铝凸台与横梁内的导电横梁直接连接，导电横梁再通过连接螺杆 将电流传递到钢爪头上。从而实现了凸台至钢爪头的高导电性能。此外，横梁内的高导电 性材料设置为铜，铜在高温状态下为柔性结构，可防止使用过程中受热膨胀发生过变形而 影响导电效果。
[0015] 3、本实用新型结构主体为可拆式方式连接，局部结构可采用焊接连接。与全铸钢 结构和热浸复合结构相比，大大降低了能耗、生产周期，同时更有利于环保和不同批次阳极 装置的质量稳定性保证。
[0016] 4、本实用新型减少了阳极组装车间在线修复设备数量，有效节约了厂房空间，从 而大大降低厂房建筑成本和设备购置成本。
[0017] 5、本实用新型通过钢夹板与铝凸台相连，可提高本实用新型铝凸台的强度的强 度；本实用新型通过在第一 U形钢板上方设置盖板；在第二U形钢板的上方设置有导向板， 实现筒形的套接连接结构，有益于活动横梁伸缩运动的顺畅；本实用新型通过在第二U形 钢板的两端设置连接钢板可增加活动横梁的强度。
[0018] 6、经试验，本实用新型单个阳极工作压降降低13. 24mV，与铸钢阳极装置相比，按 一个车间100台电解槽，每个槽56组阳极计算，单个阳极爪按电耗为83. 27KW ? h/t-Al，电 解错产能l〇〇kt/a计算，仅节电一项指标约8327000KW *h电量，按每度电0. 3元计算，约合 250万元每年。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是本实用新型的结构示意图。
[0020] 图2是图1的俯视图。
[0021] 图3是本实用新型的侧面剖视图。
[0022] 图4是本实用新型的外部结构示意图。
[0023] 图5是本实用新型支撑横梁的结构示意图。
[0024] 图6是本实用新型支撑横梁的俯视图。
[0025] 图7是本实用新型活动横梁的结构示意图。
[0026] 图8是本实用新型活动横梁的俯视图。
[0027] 附图中1为钢爪头、2为导电螺杆、3为连接钢板、4为活动横梁、5为支撑横梁、6为 弧形豁口、7为第一螺栓压板组件、8为铝凸台、9为钢夹板、10为第一 U形钢板、11为盖板、 12为导向板、13为第二U形钢板、14为导电横梁、15为第二螺栓压板组件、16为长条孔。
【具体实施方式】
[0028] 本实用新型包括支撑横梁5,其特征在于：所述支撑横梁5包括第一 U形钢板10， 第一 U形钢板10中部内通过螺栓组件设置有铝凸台8,铝凸台8上端由支撑横梁5上方伸 出；所述第一 U形钢板10两端内均设置有活动横梁4,所述活动横梁4包括同第一 U形钢 板10端部套接的第二U形钢板13,第二U形钢板13通过第一 U形钢板10上长条孔16内 的螺栓组件同第一 U形钢板10相连；所述第一 U形钢板10的底部两端分别设置有钢爪头 1 ;所述第二U形钢板13不与第一 U形钢板10相连的一端设置有钢爪头1 ;所述铝凸台8 底部通过第一螺栓压板组件7设置有导电横梁14,所述导电横梁14下方相应于每个钢爪头 1均通过第二螺栓压板组件15设置有导电螺杆2,导电螺杆2同钢爪头1上的螺纹孔相配 合。
[0029] 所述第一 U形钢板10和第二U形钢板13通过两个交错设置的长条孔16及其内 的螺栓组件相连。保证量第二U形钢板13保持水平的伸缩方向。
[0030] 所述第一 U形钢板10和第二U形钢板13均由两平行的钢板和一底板焊接而成。
[0031] 作为本实用新型的一种优选方案，所述第一 U形钢板10上方设置有与铝凸台8伸 出支撑横梁5部分的两侧贴合的钢夹板9,两钢夹板9之间通过螺栓组件相连。
[0032] 作为本实用新型的另一种优选方案，所述支撑横梁5的第一 U形钢板10上方设置 有盖板11 ;所述活动横梁4的第二U形钢板13的上方设置有与盖板11配合的导向板12。
[0033] 作为本实用新型的第三种优选方案，所述活动横梁4的第二U形钢板13的两端均 设置有连接钢板3。
[0034] 作为本实用新型的第四种优选方案，所述导电横梁14和导电螺杆2设置为耐热高 导电材料。如铜等。
[0035] 所述支撑横梁5的第一 U形钢板10底部位于第一 U形钢板10底部的两阳极钢爪 之间设置有弧形豁口 6。弧形豁口 6可减小第一 U形钢板10自身变形所造成的影响。
[0036] 本实用新型的铝凸台8,可直接设置成铝导杆。
[0037] 本实用新型使用时，铝凸台8与铝电解导电杆直接焊接连接；电流由导电杆开始 经铝凸台8、导电横梁14、导电螺杆2最后导入钢爪头1上的石墨炭块上，由于导导电横梁 14和导电螺杆2采用耐热高导电材料，如铜等，并且通过螺栓压板组件相互连接，保证了其 导电率，导电率与钢铝符合阳极装置相仿；但是，本实用新型抗变形能力强，使用一次后，无 需校正即可使用，而且使用寿命长，不会随着使用而导致压降增加。
[0038] 可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非 受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以 对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实 用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种有效解决内弯变形的高导电阳极装置，包括支撑横梁（5)，其特征在于：所述支 撑横梁（5)包括第一 U形钢板（10)，第一 U形钢板（10)中部内通过螺栓组件设置有铝凸台 (8)，铝凸台（8)上端由支撑横梁（5)上方伸出；所述第一 U形钢板（10)两端内均设置有活 动横梁（4)，所述活动横梁（4)包括同第一 U形钢板（10)端部套接的第二U形钢板（13)，第 二U形钢板（13)通过第一 U形钢板（10)上长条孔（16)内的螺栓组件同第一 U形钢板（10) 相连；所述第一 U形钢板（10)的底部两端分别设置有钢爪头（1);所述第二U形钢板（13) 不与第一 U形钢板（10)相连的一端设置有钢爪头（1);所述铝凸台（8)底部通过第一螺栓 压板组件（7 )设置有导电横梁（14)，所述导电横梁（14)下方相应于每个钢爪头（1)均通过 第二螺栓压板组件（15)设置有导电螺杆（2)，导电螺杆（2)同钢爪头（1)上的螺纹孔相配 合。
2. 根据权利要求1所述的一种有效解决内弯变形的高导电阳极装置，其特征在于：所 述第一 U形钢板（10)和第二U形钢板（13)通过两个交错设置的长条孔（16)及其内的螺栓 组件相连。
3. 根据权利要求1所述的一种有效解决内弯变形的高导电阳极装置，其特征在于：所 述第一 U形钢板（10)上方设置有与铝凸台（8)伸出支撑横梁（5)部分的两侧贴合的钢夹板 (9) ，两钢夹板（9)之间通过螺栓组件相连。
4. 根据权利要求1所述的一种有效解决内弯变形的高导电阳极装置，其特征在于：所 述支撑横梁（5)的第一 U形钢板（10)上方设置有盖板（11);所述活动横梁（4)的第二U形 钢板（13)的上方设置有与盖板（11)配合的导向板（12)。
5. 根据权利要求1所述的一种有效解决内弯变形的高导电阳极装置，其特征在于：所 述活动横梁（4)的第二U形钢板（13)的两端均设置有连接钢板（3)。
6. 根据权利要求1所述的一种有效解决内弯变形的高导电阳极装置，其特征在于：所 述导电横梁（14)和导电螺杆（2)设置为耐热高导电材料。
7. 根据权利要求1所述的一种有效解决内弯变形的高导电阳极装置，其特征在于：所 述支撑横梁（5)的第一 U形钢板（10)底部位于第一 U形钢板（10)底部的两阳极钢爪之间 设置有弧形豁口（6)。
8. 根据权利要求1所述的一种有效解决内弯变形的高导电阳极装置，其特征在于：所 述铝凸台（8)，设置为铝导杆。
9. 根据权利要求1所述的一种有效解决内弯变形的高导电阳极装置，其特征在于：所 述第一 U形钢板（10)和第二U形钢板（13)均由两平行的钢板和一底板焊接而成。
【文档编号】C25C3/12GK204022960SQ201420361231
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】李承山, 于冠英, 刘大立, 孙哲, 胡秀芬, 黄浩, 马云飞 申请人:中国有色（沈阳）冶金机械有限公司