优化铝电解用阳极钢爪结构降低压降的方法及阳极钢爪与流程

1.本发明涉及铝电解技术领域，具体涉及优化铝电解用阳极钢爪结构降低压降的方法及阳极钢爪。


背景技术：

2.阳极钢爪是电解铝阳极中导杆与炭块之间的重要连接结构，阳极钢爪除了具有连接承受预焙阳极炭块重量外，还承担导电作用。铝电解过程中，阳极钢爪压降一般在30-90mv，造成的吨铝电耗增加100-300kwh。为了降低铝电解能耗，降低电解槽压降是重要的措施，根据安培定律可知，在电流一定的情况下，通过降低阳极钢爪的电阻，可以实现降低电解槽的压降，目前部分研究中通过增大钢爪或者横梁导电截面来降低电阻，但是这种方案增加了阳极钢爪的重量，提高了钢爪的制造成本，也有研究通过缩短钢爪爪头长度来降低电阻，但是这种方案一方面造成了导杆和钢爪连接的爆炸焊偏高，存在脱爪的风险，另一方面，钢爪爪头缩短后，覆盖料覆盖厚度减小，影响上部保温，又增加了电解的能耗。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种优化铝电解用阳极钢爪结构降低压降的方法，以解决现有技术中电解用阳极钢爪压降高导致能耗增加的问题，同时还提供一种阳极钢爪。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.优化铝电解用阳极钢爪结构降低压降的方法，阳极钢爪包括钢梁和爪头，爪头设在钢梁的下端，根据覆盖料添加厚度，确定爪头底面与钢梁顶端的高度；缩短最外侧爪头长度，使各爪头底面与钢梁顶端的高度保持不变。
6.单阳极钢爪，包括钢梁和四个爪头，四个爪头沿钢梁长度方向设在所述钢梁下端，钢梁宽度80mm，爪头直径140mm，其中，最外侧两个爪头高度为110-200mm，钢梁倾斜设置，各爪头底面与钢梁顶端的高度为440mm。
7.进一步优选，最外侧爪头高度为200mm。
8.进一步优选，最外侧爪头高度为160mm。
9.进一步优选，最外侧爪头高度为110mm，钢梁上最外侧爪头对应位置设置覆盖料防溜片，覆盖料防溜片的高度为50-70mm。
10.双阳极钢爪，包括钢梁和六个爪头，其中，钢梁呈六爪形，六个爪头设在钢梁的下端，钢梁宽度100mm，爪头直径175mm；六个爪头的高度为145-195mm，各爪头底面与钢梁顶端的高度为455mm。
11.进一步优选，六个爪头高度均为195mm。
12.进一步优选，最外侧四个爪头高度为195mm。
13.进一步优选，最外侧四个爪头高度为145mm，钢梁上最外侧爪头对应位置设置覆盖料防溜片，覆盖料防溜片的高度为50-70mm。
14.本发明的有益效果：
15.爪头底面与钢梁顶面的高度确定后，通过缩短爪头长度，调整钢梁的形状，使得爪头底面与钢梁顶面的高度仍然与调整前保持一致，从而在不影响阳极钢爪整体强度和确保保温效果的同时，降低了爪头的电阻，达到降低压降的目的，且阳极钢爪的整体用料也有一定的节省，不仅降低了电解铝生产中的能耗，还节约了阳极钢爪材料。
附图说明
16.图1是优化前的单阳极钢爪的示意图；
17.图2是实施例1和实施例2中优化后的单阳极钢爪的示意图；
18.图3是实施例3中优化后的单阳极钢爪的示意图；
19.图4是优化前的双阳极钢爪的俯视图；
20.图5是优化前的双阳极钢爪的主视图；
21.图6是实施例4和实施例5中优化后的双阳极钢爪的主视图；
22.图7是实施例6中优化后的双阳极钢爪的主视图。
23.图中各标记对应的名称：1、钢梁，2、爪头，3、覆盖料防溜片。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
25.实施例1：
26.本发明实施例中优化铝电解用阳极钢爪结构降低压降的方法，是通过适度降低各爪头的高度，调整钢梁的形状，使得阳极钢爪整体电阻降低，从而达到降低压降的目的。
27.阳极钢爪包括单阳极钢爪和双阳极钢爪，本实施例中的单阳极钢爪与覆盖料配合使用，以维持铝电解过程中的保温效果，敷设在钢梁1的上端覆盖料的厚度为200mm。
28.如图1所示，单阳极钢爪包括钢梁1和四个爪头2，四个爪头2均设在钢梁1的下端，其中，钢梁1长1100mm，宽度为80mm，高度140mm，四个爪头2的直径均为140mm，爪头2高度300mm，爪头2底面与钢梁1顶端的高度为440mm。
29.图2所示，对单阳极钢爪进行结构优化，将最外侧的两个爪头2的高度降低至200mm，中间两个爪头2的高度也相应调整，使得四个爪头2的底面平齐，通过调整钢梁1的形状，将钢梁1从中间向两端倾斜向下设置，使四个爪头2的底面与钢梁1顶端的高度保持440mm。
30.结构优化后，经测量，阳极钢爪整体用料降低11.9％，平均钢爪压降由57.3mv降低至54.1mv，降低了5.6％；平均钢爪表面散热由126.5mv降低至106.2mv，降低16.0％。
31.实施例2：
32.本实施例中的单阳极钢爪与覆盖料配合使用，以维持铝电解过程中的保温效果，敷设在钢梁1的上端覆盖料的厚度为200mm。
33.如图1所示，单阳极钢爪包括钢梁1和四个爪头2，四个爪头2均设在钢梁1的下端，其中，钢梁1长1100mm，宽度为80mm，高度140mm，四个爪头2的直径均为140mm，爪头2高度300mm，爪头2底面与钢梁1顶端的高度为440mm。
34.图2所示，对单阳极钢爪进行结构优化，将最外侧的两个爪头2的高度降低至
160mm，中间两个爪头2的高度也相应调整，使得四个爪头2的底面平齐，通过调整钢梁1的形状，将钢梁1从中间向两端倾斜向下设置，使四个爪头2的底面与钢梁1顶端的高度保持440mm。
35.结构优化后，经测量，阳极钢爪整体用料降低16.8％，平均钢爪压降由60.5mv降低至56.3mv，降低了6.9％；平均钢爪表面散热由136.6mv降低至103.4mv，降低24.3％。
36.实施例3：
37.本实施例中的单阳极钢爪与覆盖料配合使用，以维持铝电解过程中的保温效果，敷设在钢梁1的上端覆盖料的厚度为200mm。
38.如图1所示，单阳极钢爪包括钢梁1和四个爪头2，四个爪头2均设在钢梁1的下端，其中，钢梁1长1100mm，宽度为80mm，高度140mm，四个爪头2的直径均为140mm，爪头2高度300mm，爪头2底面与钢梁1顶端的高度为440mm。
39.图3所示，对单阳极钢爪进行结构优化，将最外侧的两个爪头2的高度降低至110mm，中间两个爪头2的高度也相应调整，使得四个爪头2的底面平齐，通过调整钢梁1的形状，将钢梁1从中间向两端倾斜向下设置，使四个爪头2的底面与钢梁1顶端的高度保持440mm，同时，在钢梁1的两端设置高度为50mm的覆盖料防溜片3，避免覆盖料滑移。
40.结构优化后，经测量，阳极钢爪整体用料降低24.2％，平均钢爪压降由55.9mv降低至51.4mv，降低了8.1％；平均钢爪表面散热由118.4mv降低至78.7mv，降低33.5％。
41.实施例4：
42.本实施例中的双阳极钢爪与覆盖料配合使用，以维持铝电解过程中的保温效果，敷设在钢梁1的上端覆盖料的厚度为200mm。
43.图4和图5所示，双阳极钢爪包括六个爪头2和钢梁1，其中，钢梁呈六爪形，六个爪头2设在钢梁1的下端。最外侧的四个爪头的中心形成一个矩形，其中，矩形的宽度为680mm，矩形的长度为900mm,爪头2的直径为175mm，高度为295mm，钢梁1的厚度为100mm，高度160mm，爪头2底面与钢梁1顶端高度为455mm。
44.对双阳极钢爪进行结构优化，图6所示，将六个爪头2的高度均降低至195mm，使得六个爪头2的底面平齐，通过调整钢梁1的形状，将各钢梁1倾斜向下设置，使六个爪头2的底面与钢梁1顶端的高度保持455mm。
45.结构优化后，经测量，阳极钢爪整体用料降低15.4％，平均钢爪压降由65.2mv降低至59.0mv，降低了9.5％；平均钢爪表面散热由129.5mv降低至110.6mv，降低14.6％。
46.实施例5：
47.本实施例中的双阳极钢爪与覆盖料配合使用，以维持铝电解过程中的保温效果，敷设在钢梁1的上端覆盖料的厚度为200mm。
48.图4和图5所示，双阳极钢爪包括六个爪头2和钢梁1，其中，钢梁呈六爪形，六个爪头2设在钢梁1的下端。最外侧的四个爪头的中心形成一个矩形，其中，矩形的宽度为680mm，矩形的长度为900mm,爪头2的直径为175mm，高度为295mm，钢梁1的厚度为100mm，高度160mm，爪头2底面与钢梁1顶端高度为455mm。
49.对双阳极钢爪进行结构优化，图6所示，将最外侧四个爪头2的高度均降低至195mm，另外两个爪头2的高度保持不变，使得六个爪头2的底面平齐，通过调整钢梁1的形状，使六个爪头2的底面与钢梁1顶端的高度保持455mm。
50.结构优化后，经测量，阳极钢爪整体用料降低11.5％，平均钢爪压降由60.4mv降低至57.1mv，降低了5.5％；平均钢爪表面散热由136.5mv降低至120.9mv，降低11.4％。
51.实施例6：
52.本实施例中的双阳极钢爪与覆盖料配合使用，以维持铝电解过程中的保温效果，敷设在钢梁1的上端覆盖料的厚度为250mm。
53.图4和图5所示，双阳极钢爪包括六个爪头2和钢梁1，其中，钢梁呈六爪形，六个爪头2设在钢梁1的下端。最外侧的四个爪头的中心形成一个矩形，其中，矩形的宽度为680mm，矩形的长度为900mm,爪头2的直径为175mm，高度为295mm，钢梁1的厚度为100mm，高度160mm，爪头2底面与钢梁1顶端高度为455mm。
54.对双阳极钢爪进行结构优化，图7所示，将最外侧四个爪头2的高度均降低至145mm，另外两个爪头2的高度保持不变，使得六个爪头2的底面平齐，通过调整钢梁1的形状，将最外侧四个爪头2连接的钢梁1倾斜向下设置，使六个爪头2的底面与钢梁1顶端的高度保持455mm，同时，在最外侧四个爪头2连接的钢梁1的上端边缘处设置高度为50mm的覆盖料防溜片3，避免覆盖料滑移。
55.结构优化后，经测量，阳极钢爪整体用料降低15.2％，平均钢爪压降由64.8mv降低至60.3mv，降低了6.9％；平均钢爪表面散热由124.8mv降低至92.4mv，降低26.0％。
56.在其他实施例中，单阳极钢爪上的覆盖料防溜片3的高度设置为60mm。
57.在其他实施例中，单阳极钢爪上的覆盖料防溜片3的高度设置为70mm。
58.在其他实施例中，双阳极钢爪上的覆盖料防溜片3的高度设置为60mm。
59.在其他实施例中，双阳极钢爪上的覆盖料防溜片3的高度设置为70mm。