[发明专利]铝电解阳极导电装置的制备方法及装置

说明书

本发明公开一种铝电解中使用的导电阳极装置的制备方法及铝电解阳极导电装置。本发明的铝电解阳极导电装置的制备方法是将铝制导杆与钢制的连接块全断面焊接为一体，再在铝制导杆与连接块焊接缝的一部分外缘和连接块的外缘制出一段外螺纹，所述外螺纹与一段钢套的内螺纹结合，并使钢套的下端与连接块的外端平齐，然后再将连接块的外端连同钢套下端与钢爪横梁上表面间全断面焊接。本发明的铝电解阳极导电装置其导电效果明显要优于现有技术，而且可以充分约束铝‑钢连接面的铝部件在作业时产生大于钢制连接件的热膨胀量，减小钢‑铝结合处产生剪切力，延长其作业寿命。

技术领域

本发明涉及一种铝电解中使用的导电阳极装置的制备方法，以及用这种方法制备的铝电解阳极导电装置。

背景技术

电解铝工业现使用的阳极导电装置由上部铝导杆和下部为钢制的阳极钢爪构成，钢与铝间无法直接焊接，两者间通过一个爆炸焊块相连接。爆炸焊块是运用爆炸焊接技术将钢—铝两种不同材料焊接在一起的，在制作阳极导电装置时，爆炸焊块铝部分通过氩弧焊与阳极导电装置的上部铝导杆部分焊接，爆炸焊块钢制连接件通过气保焊与阳极导电装置的下部阳极钢爪横梁扁钢焊接，其联接方式是中国专利申请2010100007746的附图1公开的内容且不设置加强装置结构。现有的这种阳极导电装置在铝导杆底部与阳极钢爪横梁扁钢顶部间形成铝-铝焊，铝-钢爆炸焊，钢-钢焊。现有技术中除铝-钢爆炸焊是全截面焊接外，铝-铝焊和钢-钢焊在现有技术下，只能实现坡口环焊。现有技术的用爆炸焊块相连接制作的阳极钢爪铝导杆底部与钢爪横梁顶部冷态压降测试数据如下：负荷电流99.8A，冷态压降0.3Mv，冷态电阻3.5u欧姆，这部分压降属于电解铝生产中的无功电压，降低了电流效率。

现有的采用爆炸焊块的阳极导电装置，其爆炸焊块与钢爪横梁间是通过坡口环焊，而环焊的结构中只有焊接部位因冶金联接有较好的导电性，环焊缝之外的部分只能是相互接触，其导电性显然是劣于焊缝处的。这可能是造成其电压降过高的主要因素。

另一方面在铝电解生产过程中，爆炸焊块钢-铝结合处在电解作业中既承受重力载荷，同时又要传导电解时的大电流，因此爆炸焊块钢-铝结合处会因作业温度的作用产生膨胀。钢-铝间的热膨胀系数是不同的，根据测试铝的热膨胀系数为同等温度下钢膨胀系数的2倍左右。因此在电解作业中因钢-铝膨胀系数不同造成爆炸焊块的钢-铝结合处产生剪切力，致使铝-钢焊接面局部开裂，因铝-钢焊接面的开裂降低了承受力面积和导电面积，同时又大大增加了铝-钢焊接面处的电阻和压降，会使其相应位置的温升进一步提高。当开裂失效面积达到相应比例时，铝-钢焊接面或在炭块、钢爪的重量作用产生断裂，或因电阻过大而发热烧毁铝-钢焊接面，造成失效，这是现阶段铝电解作业中导电装置的失效主要原因。

发明内容

本发明提供一种可解决现有技术不足的铝电解阳极导电装置的制备方法和由这一方法制备的铝电解阳极导电装置。

本发明的铝电解阳极导电装置的制备方法是：将铝制导杆与钢制的连接块全断面焊接为一体，再在铝制导杆与连接块焊接缝的一部分外缘和连接块的外缘制出一段外螺纹，所述外螺纹与一段钢套的内螺纹结合，并使钢套的下端与连接块的外端平齐，然后再将连接块的外端连同钢套下端与钢爪横梁上表面间全断面焊接。

本发明的铝电解阳极导电装置的制备方法还可以是：将一段铝棒与钢制的连接块全断面焊接为一体得到钢-铝连接块组件，再在钢-铝连接块组件的外缘制出一段外螺纹，所述外螺纹与一段钢套的内螺纹结合，并使钢套的下端与钢-铝连接块组件的钢制连接件外端平齐，然后再将钢-铝连接块组件的钢制连接件外端连同钢套下端与钢爪横梁上表面间全断面焊接，钢-铝连接块组件的铝棒上端与铝导杆全断面联接。

优选地，本发明的铝电解阳极导电装置的制备方法是在前述方法中，将钢-铝连接块组件的铝棒的外端全断面焊接一块铝板，再将铝板与铝导杆全断面联接。采用这种方法及这种结构将方便与铝导杆焊接。