[发明专利]铝熔炉用的多层过渡接头及其制造方法

说明书

描述了一种复合过渡接头。该过渡接头包括通过冶金结合在一起的多个金属层。这些金属层包括基层、结合到基层的夹层、以及结合到夹层的顶层。顶层包括铝锰合金并且包括至少15mm的厚度。该复合过渡接头可将电流芯柱结合到铝熔炉的阳极。该过渡接头增加了电流芯柱的长度，而不影响电流芯柱的导电性。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年4月5日提交的美国临时专利申请No.62/653,171的权益，其全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

总体上描述了厚度增加的多层过渡接头。更具体地，本发明涉及一种铝熔炉，该铝熔炉包括具有增加厚度的多层过渡接头的电流芯柱。

背景技术

通常使用电解还原工艺来生产铝。该工艺包括将铝土或氧化铝放置在具有冰晶石电解质的Hall-Heroult还原槽中。还原槽通常在低电压下操作，并且具有非常高的电流。电流首先通过阳极结构进入还原槽，然后穿过冰晶石浴，再进入阴极块。电流穿过还原槽，通过电化学还原氧化铝，通过电解质将其分裂成铝离子和氧离子。氧离子在阳极被还原成氧，而铝离子移动到阴极，在阴极处铝离子接受阴极提供的电子。所得金属铝在阴极表面上积聚为液态金属垫。

阳极结构连接到电流芯柱/母线，这有助于将阳极结构悬挂在还原槽中。电流芯柱通常包括焊接/结合到芯柱的铝侧并结合到与阳极相连的钢侧(或钢轭)的过渡接头。过渡接头包括粘合在一起的两层或更多层不同的金属。每种不同的金属能够保持其各自的机械、电和腐蚀性质。

芯柱的长度也是特别重要的，因为其有助于调整阳极和熔融铝之间的距离。在阳极组件中，过渡接头可被视为机械的和电的熔丝，在一些严重的处理和芯柱的一般磨损和撕裂之后，有时需要更换。更换涉及通过锯开焊接/结合区域而将过渡接头与芯柱分离，这有时包括切割芯柱底部的一部分。这些重复的修理导致每次更换接头时芯柱变短。经过若干年，阳极组件经历多次过渡接头更换、多次长度减小，直到芯柱变得太短，并且超出要求的公差。

因此，需要较厚/较长的过渡接头，以便于形成铝熔炉用的更长的铝芯柱。还需要具有增加厚度的过渡接头，其在避免由于短的长度而造成的芯柱报废的同时还保持阳极的导电性能。

发明内容

实施例可与多层复合过渡接头有关。所述过渡接头包括可结合在一起的多个金属层。所述金属层可包括基层、邻接所述基层的夹层和邻接所述夹层的顶层。根据一些实施例，所述基层包括钢，所述顶层包括铝锰合金。所述夹层可以夹在所述基层和所述顶层之间，并且可以包括与所述基层或所述顶层中的至少一个不同的金属。所述顶层可包括至少约15mm的厚度，这可有助于增加所述过渡接头的总厚度。

本公开的其他实施例可与用于生产铝的铝熔炉有关。所述铝熔炉可包括槽/室，以及至少部分地设置在所述槽中的若干个部件。这样的部件可包括导电阴极，该导电阴极包括形成所述槽的基部的多个阴极块。根据一个方面，所述铝熔炉还包括悬挂在所述槽内的至少一个阳极。所述阳极可通过连接到从电母线系统延伸到所述槽中的电流棒/芯柱而被悬挂，其中所述阳极在其最远离所述电母线系统的端部处被连接。所述芯柱可以包括与所述母线系统相邻的一层或多层的导电金属以及在所述导电金属和所述阳极之间的多层过渡接头。所述复合过渡接头可包括具有至少约15mm厚度的金属顶层。所述金属顶层是铝锰合金。增加过渡接头的厚度有助于增加电流芯柱的长度，并降低其更换的频率。

本公开的实施例还涉及一种用于制造在铝熔炉中使用的多层复合过渡接头的方法。该方法包括将多个金属层定位在槽/室/封装中。所述金属层可包括包含钢的基层、包含与所述基层不同的金属的夹层、以及包含铝锰合金且厚度为至少约15mm的顶层。可以与所述基层间隔开的构造定位所述夹层，并且可以与所述夹层间隔开的构造放置所述顶层。一旦所述基层、所述夹层和所述顶层被定位在所述槽中，它们就被结合在一起。将这些层结合的步骤可以根据任何已知的结合技术来执行，如爆炸结合、辊压结合和任何已知的机械或化学结合技术。

附图说明