一种用于铝电解槽的阴极导电棒

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1.本实用新型属于铝电解设备技术领域，尤其涉及一种用于铝电解槽的阴极导电棒。

背景技术：

2.国内铝电解企业的电力成本约占总成本的40％左右。电解铝行业要提高市场竞争力，节能降耗非常重要。吨铝直流电耗与槽平均电压成正比，与电流效率成反比。因此，降低压降是降低铝液直流电耗的重要途径在铝电解槽大型化过程中，有效降低单位生产能耗既是铝电解生产企业追求经济效益的重要抓手，电解铝企业一直致力于调整生产工艺、采用低温度、低电压的新技术，以实现在生产过程中的节能减排。
3.铝电解行业传统的阴极导电棒一般有两种，一种是用电阻较低的钢棒制作，一种是在电阻较低的钢棒内嵌入铜棒。第一种方法用电阻较低的钢棒制作相对于嵌入铜棒的钢棒，电阻还是比较大的。第二种方法虽然在钢棒内嵌入铜棒，阴极导电棒电阻大幅度下降，降低电耗非常明显，但这种钢棒内嵌入铜芯的方法的工艺步骤是：首先，在钢棒上钻孔，对钻孔的圆柱度、直线度和光洁度要求很高，同样，对铜棒的圆柱度、直线度和光洁度要求也很高，导致这些高精度要求的机加过程，加工成本很高，限制了该技术的推广。

技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种用于铝电解槽的阴极导电棒，采用铸造成型的方法制作阴极导电棒，大幅度降低机械加工成本，有利于降低投资，更有利于嵌入铜芯钢棒技术推广。
5.一种用于铝电解槽的阴极导电棒，包括铜芯、带凹槽的钢棒体及钢封板，所述带凹槽的钢棒体中部开设有凹槽，凹槽的顶部开设有止口，铜芯浇铸在凹槽内，钢封板焊接在止口内；所述铜芯为等截面或变截面铜芯。
6.当工艺对电流分布无要求时，所述铜芯为等截面铜芯。
7.当工艺对电流分布有要求时，所述铜芯为变截面铜芯，且凹槽上表面及铜芯下表面皆呈阶梯型分布或凹槽上表面及铜芯下表面皆具有坡度。
8.本实用新型的有益效果是：
9.1.本实用新型采用铜水直接浇铸形成铜芯的方式制作阴极导电棒，通过焊接钢封板对铜芯进行保护，整个加工过程无加工精度要求，加工容易，制造成本极低。
10.2.本实用新型提供的一种用于铝电解槽的阴极导电棒是铜芯钢棒，能够有效降低阴极组电压降，可有效降低电解槽运行成本。
11.3.本实用新型中的凹槽通过机械加工成型，无较高的加工精度要求。
附图说明
12.图1为本实用新型实施例1提供的用于铝电解槽的阴极导电棒的结构示意图；
13.图2为图1的a-a向视图；
14.图3为本实用新型实施例2提供的用于铝电解槽的阴极导电棒的结构示意图；
15.图4为图3的b-b向视图；
16.图5为图3的c-c向视图；
17.图6为图3的d-d向视图；
18.图7为本实用新型实施例3提供的用于铝电解槽的阴极导电棒的结构示意图；
19.图8为图7的e-e向视图；
20.其中，
21.1-钢封板，2-铜芯，3-带凹槽的钢棒体。
具体实施方式
22.为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案和效果作详细描述。
23.实施例1
24.如图1-2所示，一种用于铝电解槽的阴极导电棒，安装于阴极块上，包括铜芯2、带凹槽的钢棒体3及钢封板1，所述带凹槽的钢棒体3中部开设有凹槽，凹槽的顶部开设有止口，铜芯2浇铸在凹槽内，钢封板1焊接在止口内。本实施例中工艺对电流分布无要求，所述铜芯2为等截面铜芯，即铜芯2沿纵向的横截面积大小相等，不发生变化。
25.上述用于铝电解槽的阴极导电棒的制作方法，包括以下步骤：
26.步骤一：在钢棒体上开设凹槽制作带凹槽的钢棒体3，凹槽通过机械加工成型，具体采用的是铣削加工；所述凹槽为等横截面凹槽；
27.步骤二：浇铸前，对带凹槽的钢棒体3进行预热，本实施例中达到800℃时，将铜水浇铸在带凹槽的钢棒体3的凹槽内；
28.步骤三：本实施例中，浇铸后冷却至260℃；
29.步骤四：将钢封板1焊接至凹槽外即凹槽顶部的止口内，对铜芯2进行保护。
30.实施例2
31.如图3-6所示，一种用于铝电解槽的阴极导电棒，安装于阴极块上，包括铜芯2、带凹槽的钢棒体3及钢封板1，所述带凹槽的钢棒体3中部开设有凹槽，凹槽的顶部开设有止口，铜芯2浇铸在凹槽内，钢封板1焊接在止口内。本实施例中工艺对电流分布有要求，需要对铝电解过程中的电流分布状况进行限制，因此凹槽截面大小不同，即所述铜芯2为变截面铜芯，即铜芯2沿纵向的横截面积大小不等，铜芯2的横截面就越大，电阻越小，工艺要求电流分布越大；凹槽上表面及铜芯2下表面皆呈阶梯型分布。
32.上述用于铝电解槽的阴极导电棒的制作方法，包括以下步骤：
33.步骤一：在钢棒体上开设凹槽制作带凹槽的钢棒体3，凹槽通过机械加工成型，具体采用的是铣削加工；所述凹槽上表面为阶梯型；
34.步骤二：浇铸前，对带凹槽的钢棒体3进行预热，达到750℃，将铜水浇铸在带凹槽的钢棒体3的凹槽内；
35.步骤三：浇铸后冷却至200℃；
36.步骤四：将钢封板1焊接至凹槽外即凹槽顶部的止口内，对铜芯2进行保护。
37.实施例3
38.如图7-8所示，一种用于铝电解槽的阴极导电棒，安装于阴极块上，包括铜芯2、带凹槽的钢棒体3及钢封板1，所述带凹槽的钢棒体3中部开设有凹槽，凹槽的顶部开设有止口，铜芯2浇铸在凹槽内，钢封板1焊接在止口内。本实施例中工艺对电流分布有要求，所述铜芯2为具有锥度的变截面铜芯，即铜芯2沿纵向的横截面积大小相等，铜芯2的横截面就越大，电阻越小，工艺要求电流分布越大；凹槽上表面及铜芯2下表面皆具有斜度，与水平面的夹角大于0
°
。
39.上述用于铝电解槽的阴极导电棒的制作方法，包括以下步骤：
40.步骤一：在钢棒体上开设凹槽制作带凹槽的钢棒体3，凹槽通过机械加工成型，具体采用的是铣削加工；所述凹槽上表面具有斜度；
41.步骤二：浇铸前，对带凹槽的钢棒体3进行预热，达到850℃时，将铜水浇铸在带凹槽的钢棒体3的凹槽内；
42.步骤三：浇铸后冷却至300℃时；
43.步骤四：将钢封板1焊接至凹槽外即凹槽顶部的止口内，对铜芯2进行保护。
44.实施例2提供的阶梯型及实施例3提供的斜坡型，实质是一样的，都是通过调整铜芯的横截面大小调整电阻大小，进一步调整电流分布。因此，在工艺对电流分布有要求时，选择这两种方式其中一种均可。

技术特征：

1.一种用于铝电解槽的阴极导电棒，其特征在于：包括铜芯、带凹槽的钢棒体及钢封板，所述带凹槽的钢棒体中部开设有凹槽，凹槽的顶部开设有止口，铜芯浇铸在凹槽内，钢封板焊接在止口内；所述铜芯为等截面或变截面铜芯。2.根据权利要求1所述的一种用于铝电解槽的阴极导电棒，其特征在于：当工艺对电流分布无要求时，所述铜芯为等截面铜芯。3.根据权利要求1所述的一种用于铝电解槽的阴极导电棒，其特征在于：当工艺对电流分布有要求时，所述铜芯为变截面铜芯，且凹槽上表面及铜芯下表面皆呈阶梯型分布或凹槽上表面及铜芯下表面皆具有坡度。

技术总结

本实用新型涉及一种用于铝电解槽的阴极导电棒，包括铜芯、带凹槽的钢棒体及钢封板，所述带凹槽的钢棒体中部开设有凹槽，凹槽的顶部开设有止口，铜芯浇铸在凹槽内，钢封板焊接在止口内；所述铜芯为等截面或变截面铜芯。本实用新型采用铸造成型的方法制作阴极导电棒，大幅度降低机械加工成本，有利于降低投资，更有利于嵌入铜芯钢棒技术推广。利于嵌入铜芯钢棒技术推广。利于嵌入铜芯钢棒技术推广。