陽極鋼爪張緊機構的製作方法
2023-05-10 05:51:06
本發明涉及一種陽極鋼爪附件，特別是一種陽極鋼爪張緊機構。
背景技術：
現代電解鋁工業，普遍採用預焙陽極生產電解鋁。在陽極炭塊上表面設有2～4個直徑為160～180mm，深為80～110mm的圓槽，俗稱炭碗，在陽極組裝時炭碗用來安裝陽極爪頭，並用磷生鐵將陽極爪頭澆鑄在炭碗內，陽極爪頭和鋁導電桿通過鋁鋼爆炸焊連接，繼而使鋁導電桿與陽極炭塊緊密連接，組成陽極炭塊組。在電解鋁生產過程中，陽極炭塊會因其與氧化鋁電解分解出來的氧氣在高溫下不斷反應釋放二氧化碳而不斷消耗，因此陽極炭塊需定期連接，連接後殘餘的炭塊俗稱陽極殘極。目前該生產工藝主要存在以下缺點，1）連接新的陽極炭塊處於常溫態，要放入電解槽內經約24小時預熱後才能導電，因此連接陽極炭塊會使熱損失增大，且換極時對電解槽的工作平穩衝擊很大；2）陽極的連接會對鋁電解生產形成周期性的影響，破壞電解槽的能量和物料平衡，影響電流效率，增大電耗率；3）為了將陽極爪頭與陽極殘極分離，需要將磷生鐵澆鑄處的炭碗敲碎，使陽極殘極從陽極爪頭脫落以實現分離，該過程不僅耗時，而且工人勞動強度大、效率低；4）連接下的陽極殘極產生量一般為鋁錠產量的10%～15%，按我國鋁錠產量為2600萬～2700萬噸/年計算，每年產生的陽極殘極為260萬～390萬噸/年，按照陽極炭塊2700元/噸計算，每年我國會浪費價值達百億元的陽極炭塊；4）因陽極炭塊本身有15%～18%的孔隙率，因此陽極殘極內吸附了大量的電解質，電解質的主要成分是氟化鹽，含有大量氟化鹽的陽極殘極對環境汙染十分嚴重；5）在將將陽極爪頭澆鑄在炭碗內時，為了減少陽極殘極浪費，必須儘量把陽極殘極燒薄，在陽極炭塊壽命末期，陽極炭塊的頂面十分接近電解質水平面，受磁場和氣流影響，電解質表面不斷有強烈的波浪產生，在實際生產過程中，陽極爪頭常被電解質侵蝕，陽極爪頭的鐵元素溶入電解質中，隨即進入鋁錠，影響成品品質；陽極爪頭一般使用壽命在3年左右，這也使生產成本相應增加，且在陽極炭塊壽命末期，過薄的陽極殘極厚度，必然帶來炭極導電不均，進而導致電解槽工況波動，電耗增加。要想改進現有陽極炭塊的使用方式，實現無殘極的生產，以降低成本，不僅僅是改進陽極炭塊，必須是將陽極炭塊相關的整套系統進行改進，而現有的鋁電解槽如果要停槽改造，電解槽上部結構及底部槽殼內的耐火保溫結構、陽極棒、陰極炭塊等完全報廢，損失巨大，而電解槽上方的母線、龍門架等結構重新製造的費用也十分高昂。申請人之前也做了大量研究，並申請了一系列的專利，將陽極炭塊與鋼爪的連接採用機械連接，用於實現陽極炭塊的連續使用。但仍然存在陽極炭塊和鋼爪結構改動大，使用不方便的缺點。
技術實現要素：
本發明的目的在於，提供一種陽極鋼爪張緊機構。本發明具有結構簡單，改造成本低，實現鋼爪與陽極炭塊機械式連接的功能，達到無殘極生產等特點。
本發明的技術方案：陽極鋼爪張緊機構，包括與鋼爪連接的卡件，卡件上設有插入炭碗的緊固塊，卡件連接用於移動緊固塊的支架。
前述的陽極鋼爪張緊機構，所述卡件和緊固塊置於鋼爪內的安裝槽內。
前述的陽極鋼爪張緊機構，所述支架連接轉杆，支架和轉杆的連接部分別設有嚙合的鋸齒帶和鋸齒端，所述支架連接滑動杆，滑動杆通過支架連接卡件。
所述卡件為轉動軸，轉動軸下方連接支架上端，支架下端設有緊固塊。
前述的陽極鋼爪張緊機構，所述支架和緊固塊置於鋼爪內的安裝槽內。
與現有技術相比，本發明張緊機構能夠實現鋼爪與陽極炭塊機械式連接，使用時，將陽極炭塊與鋼爪的連接改為鋁水澆鑄，由於鋁的熔點在660度，而電解槽中溫度高達950度，隨著鋁電解工藝的進行，陽極炭塊不斷消耗，通過陽極炭塊的熱傳導，使得炭塊本體炭碗中的鋁融化，把輔助的張緊機構收緊後，即可將鋼爪及張緊機構整體取出，此時的陽極炭塊，通過炭塊四周的覆蓋料與電解質的凝結層承重固定。通過新炭塊本體底部的固定凸頭和舊炭塊本體的炭碗將新舊炭塊本體連接，鋼爪通過鋁水澆鑄固定在新炭塊本體的炭碗內，此時舊炭塊本體炭碗中的鋁水作為導電材料，提高陽極炭塊的導電率。在舊炭塊本體炭碗中鋁融化過程中，通過鋼爪的張緊機構和炭碗的固定環槽配合進行固定，此時炭塊本體已經大部分燒損，而且有部分浸入電解質中承重，因此張緊機構的承重要求降低。
本發明能夠實現預焙陽極炭塊無殘極生產的連續使用，使用鋼爪的結構和現有的相比，僅增加張緊機構，無需炭塊連接輔助掛鈎等結構；因藉助炭塊四周的覆蓋料與電解質的凝結層承重，無需打殼就可實現接極工作，電解車間的工作量大幅減少，且工作時工人不需面對950℃的高溫工作了。可降低現有鋁電解廠的改造成本，同時可減少電解車間的運營成本，改善工作環境。本發明申請人之前申請的一種預焙鋁電解槽無殘極產生的陽極炭塊結構，申請號為201610104972.4，採用四周裸露的T形連接凸頭，另一件專利一種預焙陽極鋁電解連續生產方法及結構，申請號為201610526791.0，採用內藏式L型連接，鋼爪與陽極炭塊均採用機械式連接，而且需要輔助掛件。本申請進一步簡化了鋼爪的結構，降低了改造成本，使用更加方便。
附圖說明
圖1是本發明張緊機構的一種結構示意圖；
圖2是圖1的俯視圖；
圖3是雙向張緊機構結構示意圖；
圖4是本發明張緊機構的另一種結構示意圖；
圖5是圖4的俯視圖。
附圖中的標記為：501-卡件，502-緊固塊，503-鋸齒帶，504-支架，505-安裝槽，506-鋸齒端，507-轉杆，508-滑動杆。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明，但並不作為對本發明限制的依據。
實施例1。如圖1-3所示，陽極鋼爪張緊機構，包括與鋼爪連接的卡件501，卡件501上設有插入炭碗的緊固塊502，卡件501連接用於移動緊固塊502的支架504。通過支架504移動緊固塊502在炭碗中的行程，完成固定炭塊的功能。
在鋼爪內製作安裝槽505，所述卡件501和緊固塊502置於鋼爪內的安裝槽505內。緊固塊502製作成圓弧形，與炭碗接觸面更大，更加穩固。
所述支架504連接轉杆507，支架504和轉杆507的連接部分別設有嚙合的鋸齒帶503和鋸齒端506，所述支架504連接滑動杆508，滑動杆508通過支架504連接卡件501。滑動杆508與卡件501連接固定，滑動杆508與支架504活動連接，實現支架504的移動。轉動轉杆507，在嚙合的鋸齒帶503和鋸齒端506作用下，帶動支架504移動，實現緊固塊502移動。
使用時，在陽極炭塊的炭碗內加工出環形凹槽，通過移動支架504，將緊固塊502插入環形凹槽，倒入鋁水，將陽極炭塊固定。在電解過程中，陽極炭塊不斷燒損，通過陽極炭塊的熱傳導，使得陽極炭塊本體炭碗中的鋁融化，逆向轉動轉杆507，將緊固塊502收回，即可將鋼爪及張緊機構整體取出。
實施例2。陽極鋼爪張緊機構，如圖4-5所示，包括與鋼爪連接的卡件501，卡件501上設有插入炭碗的緊固塊502，卡件501連接用於移動緊固塊502的支架504，所述卡件501為轉動軸，轉動軸上方與鋼爪連接，可繞連接位置轉動，轉動軸下方連接支架504上端，支架504下端設有緊固塊502。支架504和緊固塊502設置在鋼爪的安裝槽505內。
使用時，在陽極炭塊的炭碗內加工出環形凹槽，通過卡件501轉動軸的轉動，帶動支架504，將緊固塊502插入環形凹槽，倒入鋁水，將陽極炭塊固定。在電解過程中，陽極炭塊不斷燒損，通過陽極炭塊的熱傳導，使得陽極炭塊本體炭碗中的鋁融化，逆向轉動轉動軸，將緊固塊502收回，即可將鋼爪及張緊機構整體取出。