新型结构的嵌铜阴极钢棒的制作方法

本实用新型涉及一种阴极钢棒，具体地说，涉及了一种新型结构的嵌铜阴极钢棒。

背景技术：

电解铝生产需要消耗大量的电力能源，每生产一吨铝约需消耗13000～14500kw.h的电力，电解铝生产的主要设备为铝电解槽，其电耗主要由3部分构成：阳极系统电压、电解电压和阴极系统电压，要想实现电解铝的节能降耗，必须从以上3部分着手。

阴极系统电压由阴极炭块电压、阴极钢棒电压和接触电压3部分组成。阴极钢棒自身压降属于阴极系统电压的重要组成部分，约占阴极系统电压的1/3，最高达100mv，并且随着电解槽使用年限的增长、阴极钢棒渗碳量的增加，阴极钢棒自身压降仍有不断增长的趋势。

因此，在社会和企业对节能降耗日益重视的今天，开展新型结构的嵌铜阴极钢棒研究，可以有效降低电解槽阴极系统的电压降，实现降低吨铝电耗的目的。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种提高铜棒与钢棒贴合度的新型结构的嵌铜阴极钢棒，以及一种降低铜棒用量、降低成本、缓解铜棒轴向的受热膨胀问题的嵌铜阴极钢棒。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种新型结构的嵌铜阴极钢棒，包括沿钢棒的中心轴向开设的盲孔，所述盲孔的开口端设置端盖；所述盲孔开口端的其中一侧开设浇铸工艺孔，所述盲孔另一端的相同侧开设排气孔；所述盲孔内填充浇铸铜棒。

基上所述，所述端盖与所述盲孔的开口端焊接固定。

基上所述，所述钢棒为低碳质阴极钢棒。

基上所述，所述钢棒为型钢。

基上所述，所述端盖伸出所述钢棒一段距离。

一种新型结构的嵌铜阴极钢棒，包括沿钢棒的中心轴向开设的盲孔、填于所述盲孔内的铜棒、用于顶压所述铜棒的顶杆和用于封堵所述盲孔的端盖，所述顶杆的一端与所述端盖固定，所述顶杆的另一端与所述铜棒的一端留有间隙。

基上所述，所述顶杆的数量大于等于一根。

基上所述，所述端盖焊接固定在所述盲孔的开口端。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体地说，本实用新型在钢棒上钻孔，填入铜棒，以抑制电解槽水平电流，降低电解槽的阴极电解压降，有助于降低吨铝电能消耗，提高企业经济效益。

进一步的，采用浇铸铜水的方式填入铜棒，可大幅提升铜棒与钢棒的贴合度，有效提升性能。

另外，也可采用填塞式结构，然后用顶杆和端盖封堵，该种结构可以降低铜料用量，降低成本，同时不会显著影响阴极钢棒的性能。

附图说明

图1是本实用新型实施例1中新型结构的嵌铜阴极钢棒的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2中新型结构的嵌铜阴极钢棒的结构示意图。

图3是图2的a-a向剖视图。

图中：1.钢棒；2.浇铸铜棒；3.盲孔；4.浇铸工艺孔；5.排气孔；6.端盖；7.顶杆；8.铜棒。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，一种新型结构的嵌铜阴极钢棒，包括沿钢棒1的中心轴向开设的盲孔3，所述盲孔3的开口端设置端盖6；所述盲孔3开口端的其中一侧开设浇铸工艺孔4，所述盲孔3另一端的相同侧开设排气孔5；所述盲孔3内填充浇铸铜棒2。

本方案所述的浇铸铜棒2，是指通过浇铸手段成型的钢棒。

所述端盖与所述盲孔的开口端焊接固定，实现浇铸盲孔的密封。所述端盖伸出所述钢棒一段距离，方便后期维护和拆装。所述钢棒为低碳质阴极钢棒，所述钢棒为型钢，不可采用铸钢。

具体的制造过程：

第一步：将阴极钢棒1沿长度方向中心位置钻孔，具体尺寸根据电解槽槽型确定，阴极钢棒1上开设有浇铸工艺孔、排气孔且浇铸孔与排气孔方向一致；

第二步：焊接阴极钢棒端盖6，端盖6与阴极钢棒1连续焊接且尺寸大小与阴极钢棒1开槽孔面积一致，端盖3伸出阴极钢棒一段距离。

第三步：采用中频炉熔化一定量的铜质材料，必须满足1根阴极钢棒的用量，一般一炉能够浇铸10～30根阴极钢棒的用量；

第四步：将阴极钢棒1水平放置，保持一定的垂直度且浇铸孔与排气孔朝上放置，然后将铜质材料注入阴极钢棒的盲孔内，待其凝固，凝固期间保持阴极钢棒为水平状态，不得随意移动。

最终成型该阴极钢棒。

采用该手段成型的阴极钢棒，将盲孔中的空气完全挤出，实现了铜棒和盲孔的充分贴合，没有空隙，能够显著提升阴极钢棒的性能，相对于填塞式的阴极钢棒而言，间隙配合更优，且成型成本不高。

新型结构的嵌铜阴极钢棒，可以有效抑制电解槽水平电流，降低电解槽的阴极电解压降，有助于降低吨铝电能消耗，提高企业经济效益。

实施例2

如图2和图3所示，一种新型结构的嵌铜阴极钢棒，包括沿钢棒1的中心轴向开设的盲孔3、填于所述盲孔3内的铜棒8、用于顶压所述铜棒8的顶杆7和用于封堵所述盲孔3的端盖6，所述顶杆7的一端与所述端盖6固定，所述顶杆7的另一端与所述铜棒8的一端留有间隙。所述顶杆的数量大于等于一根，本实施例中，使用4-5根。所述端盖焊接固定在所述盲孔的开口端。所述铜棒的长度小于所述盲孔的长度，目的是为了节省材料，降低成本。

具体的制造过程：

第一步：将阴极钢棒1沿长度方向中心位置钻孔，具体尺寸根据电解槽槽型确定；

第二步：使用加工好的铜棒8人工缓慢的插入阴极钢棒1的盲孔3内，插入过程不得有机械设备的干预及用液压机械或敲击；

第三步：铜棒1插到位置后，在其盲孔位置采用顶杆7和端盖6封闭盲孔，顶杆的数量1-5个。端盖6具体尺寸跟槽面积有关，端盖6伸出阴极钢棒一部分，端盖要确保焊接牢靠。

采用这种结构的阴极钢棒用料更少，成本更低，能够有效提升企业的竞争力，且性能并未大幅降低；另外，由于顶杆7段留有间隙，缓解了铜材料受热后，轴向膨胀对钢棒造成的影响。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。