[实用新型]一种阳极钢爪的结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种阳极钢爪的结构，属于电解铝行业阳极钢爪技术领域。

背景技术

阳极钢爪是电解铝企业在日常生产中必须使用的装置，阳极钢爪包括钢爪本体，在钢爪本体上排列有钢爪头。阳极钢爪为整体铸钢件，常用的阳极钢爪有两种，一种是在钢爪本体上单排排列有四个钢爪头，另一种是在钢爪本体上双排排列有六个钢爪头，四个钢爪头的阳极钢爪适用于单阳极电解槽，六个钢爪头的阳极钢爪适用于双阳极电解槽。在电解铝生产中钢爪头的烧损是一种普遍存在的问题，阳极钢爪的任一钢爪头的烧损，都会使钢爪无法再次使用，如果报废，将极大的增加电解铝的生产成本。所以在电解铝企业，任一钢爪头烧损都会进行修复。由于阳极钢爪的钢爪头间的间距不足20㎝，修复时会相互干扰，所以无法用机加的方法进行修复。

传统的修复方法是围焊法，围焊法是用气焊将烧损的钢爪头部分割掉，将原钢爪头切割面与钢爪补料件（一段圆柱形钢棒）对接，然后用二氧化碳气体保护焊沿着两者对接后的接口围焊一圈，将二者焊接在一起。此种粗放的维修方法存在以下问题：1、钢爪头烧损部分用气焊割下后切割面凹凸不平，钢爪补料件与钢爪头切割面的接触不是紧密接触，钢爪补料件端面虽然平整但是与钢爪头切割面接触后，接触面存在很大的缝隙。围焊后，只是周边一圈可以达到导电效果，里面因两面凹凸不平接触不好、导电面积大大减少，导电性极差，所以会造成维修后的阳极钢爪与新阳极钢爪相比压降增高很多，电耗也随之增大；2、围焊焊接只是将切割后的钢爪头与钢爪补料件接触部位的周边围焊一圈，焊肉较少，强度不够，在电解铝生产中钢爪补料件很容易脱落，掉入工作的电解槽中，引发生产事故；3、一般情况下，铝厂在采用围焊法维修同一钢爪的半数爪头后，该钢爪就会报废，这主要是因为采用此种方法增加的压降很多，如果全部爪头都用此方法修复后，核算其耗电的成本就会远远大于更换新钢爪的成本，所以采用围焊法也只能是短暂的延长钢爪寿命，达不到根本解决钢爪烧损问题的目的。

由于围焊法存在诸多缺陷，近年有机构设计了一种熔铸焊技术来维修阳极钢爪，熔铸焊技术是用气焊将烧损的钢爪头部分割掉，然后将需要修复的钢爪放置在特制的工装之上，在切割后的钢爪头上设置一个结晶器，结晶器内放置一段钢棒，采用熔铸焊设备，将钢棒融化，利用结晶器将融化的钢水与损坏的钢爪头熔铸在一起，直至达到钢爪头所需的高度。熔铸焊修复技术存在以下的问题：1、熔铸焊设备较大，场地要求严格。熔铸焊整套设备是一个占地约80平的大型设备，所以对场地的大小有严格的要求，因为熔铸焊设备需要配套大型的水冷系统，所以要求场地配备较大容量的电源以及上下水；2、设备投入大，运行成本高。该设备因配套设施较多，主体设备较大，所以设备的投入较大，而且在运行中需要大量的电力支持，耗电量大，所需原材物料价值高；3、安全性不高。该设备主体为钢结构架构，钢制的工作台下是繁杂的电气设施，一旦发生碰撞、重物跌落的意外就有可能产生漏电事故，对工作人员的人身安全有极大威胁。

电解铝行业是高耗能行业，在电解铝生产中电耗是构成电解铝成本的重要组成，所以不论采用哪种修复方法，铝厂在排除修复方法本身的缺陷之外，最值得铝厂关注的就是修复后的钢爪的压降问题，如果压降增大很多，就意味着电耗会大大增加，这对电解铝行业是最为不利的，因为电耗增加会极大的增加电解铝的成本。所以，将用上面介绍的两种方法修复的钢爪进行压降测试（同一位置，同一温度下），再与新钢爪比较得出以下数据：

由数据可见，采用围焊工艺法修复后的钢爪的压降增加较高，压降每增加0.1毫伏，耗电就会增加很多，所以采用围焊工艺法修复后的钢爪对电解铝生产的影响最大。而熔铸焊技术修复后的钢爪的压降增加较围焊工艺法修复后的要低一些，所以被认为是目前国内外领先的修复技术。但从上表可以看出，采用熔铸焊技术修复的钢爪的压降较新钢爪的压降也有明显的增加。为了分析其压降增加的原因，我们对采用熔铸焊技术修复后的钢爪的爪头进行纵剖研究，发现在钢爪头切割面与钢棒热熔后的结合端有裂纹，该裂纹是造成修复后的钢爪导电性能下降的原因。从理论上讲，熔铸焊设备在对钢棒熔化的同时，也会将钢爪头切割面熔化，使二者紧密结合在一起。经过分析我们认为，钢棒在熔化再结晶过程中温度较高，而切割后的钢爪头只是切割面受热熔化，其下部温度较低，所以在钢水结晶过程中由于上下温度差异较大而产生了裂纹。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有钢爪维修方法的缺陷，提供一种阳极钢爪的结构，按照本结构对阳极钢爪进行修复无需专用设备、成本低、修复后的阳极钢爪压降增加小、电耗少、质量好。