一种阳极导杆组件的制作方法

本实用新型属于铝冶炼技术领域，尤其涉及一种阳极导杆组件。

背景技术：

铝是应用最广的有色金属材料，现代铝工业普遍采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产，经直流电流由阳极导杆钢爪导入，通过消耗与阳极导杆钢爪连接的炭素材料阳极块，在阴极作用下产生铝液，铝溶液浇铸成铝锭，型材等。阳极的大量使用，使得铝电解阳极消耗成为铝产品一项不容忽视的成本，更是电解铝过程的一项重要隐性能耗。铝用阳极块被誉为“电解的心脏”，而作为阳极组装质量的主要指标铁碳压降的高低，在一定程度上决定着吨铝电耗的高低。

在现今铝冶炼过程中，全世界铝工业阳极导杆均采用铝导杆、爆炸片(铝跟钢通过炸药爆破连接)、钢爪间的焊接形成的阳极导杆组件；在日常的工作中，各大铝厂对组装阳极块的考核指标只有铁碳压降，并没有把铝碳压降作为一个重要指标来进行考核，究其原因，均采用传统的焊接模式，无法逾越传统思维，即钢爪与爆炸片电焊焊接、爆炸片与铝导杆采用氩氟焊焊接惯有模式。

该模式生产出的产品，存在以下缺陷：

1、生产成本高，即爆炸片、电耗、焊接设备、铝焊丝等；

2、人工成本高，即要打磨抛光、电焊工、氩氟焊工都是特殊工种技术含量高工资待遇就高；

3、维修成本高且维修量大即爆炸片开裂更换成本、铝铝焊开裂焊接成本；

4、职业危害大，即产生的粉尘、噪音、有害气体和辐射较多；

5、产量低废品率高，即一个人两个小时才能完成一组导杆，焊接高温易使爆炸片开裂造成废品；

6、使用周期短，一搬铝铝焊在电解使用4-5个周期就开始开裂需要维修；

7、现有技术中的阳极导杆组件在生产过程中还存在能耗高(即电耗高)的缺陷。

爆炸焊块是钢铝合成，众所周知钢的导电性能差、电阻高，爆炸片质量好坏决定电耗高低，在日常生产测量中铁碳压降在60mv左右，而铝碳压降在120-200mv之间，差异如此巨大，究其原因：主要是爆炸焊块的导电性能差和焊接质量造成。对铝电解生产来说如果每吨铝降低1mv电压即节约3.3度电，大大节约用电成本。目前，就如何降低阳极导杆压降成为世界性的难题，各企业及科研机构正在不断努力创新，寻找好办法。

现有技术中，钢爪梁与钢爪一般通过爆炸片的方式进行连接，采用这种方式，存在导电效率低、生产成本高、人工成本高、职业危害大、安全性能差、产量低废品率高、使用周期短、电耗高以及铁碳压降高等问题。

技术实现要素：

鉴于现有技术所存在的问题，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种阳极导杆组件，通过连接件的设置以及第三凹槽和第四凹槽的设置，具有导电性能好、降低铁碳压降、连接更紧密、更牢固、生产效率高、用工成本低、生产成本更节约、维修量基本不存在、无污染、节能降耗等优点。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种阳极导杆组件，包括阳极导杆、连接件和钢爪组件；连接件的底部与钢爪组件的上部连接；连接件具有槽状结构，阳极导杆的底部位于槽状结构内并通过浇铸的方式与槽状结构连接；

所述钢爪组件包括钢爪梁和至少一个钢爪，钢爪位于钢爪梁的底部，钢爪梁具有第三凹槽，连接件的底部位于第三凹槽内，钢爪具有第四凹槽，第三凹槽的内部与第四凹槽的内部连通，所述连接件、钢爪梁和钢爪通过第三凹槽的内部和第四凹槽的内部填充的铝溶液浇铸的方式固定连接在一起。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所述阳极导杆组件通过连接件的设置以及第三凹槽和第四凹槽的设置，具有导电性能好、安全性能好、降低铁碳压降、连接更紧密更牢固、生产效率高、用工成本低、生产成本更节约、维修量基本不存在、无污染、节能降耗等优点。

本实用新型是采用钢爪组件通过连接件与阳极导杆构件连接并浇铸而成的产品，与传统的组件需要爆炸块焊接不同，本实用新型在原有的钢爪上增加连接件与阳极导杆底部配合相连接。本实用新型与现有技术相比，构件结构不同、连接方式方法不同，使用效果不同。

现有技术中采用爆炸块进行连接，存在上述背景技术中涉及的诸多缺陷；本实用新型取消了爆炸块焊块及焊接程序，采用连接件和浇铸工艺进行连接，可以避免现有技术中存在的缺陷，使阳极导杆与钢爪组件连接更紧密更牢固，生产效率高，用工成本低，生产成本更节约，并且还具有维修量基本不存在，无污染；将阳极导杆与钢爪组件直接连接，降低用爆炸片的电压降60-140mv左右。本实用新型还可以杜绝不合格的阳极导杆组件进入后续工序,减少检验人员,生产更直观，产量更高，提高车间的生产成品率，为企业节能降耗实现科技创新等优点。

本实用新型所述的阳极导杆组件还进一步设置了第三凹槽和第四凹槽，第三凹槽和第四凹槽均用于填充铝溶液。与传统的钢爪梁与钢爪通过爆炸片的连接结构不同，本实用新型设置的第三凹槽和第四凹槽在使用时可以随时调整其容积用于容纳合适的量的铝溶液，通过用铝溶液浇铸进行连接的方式，有利于进一步提高阳极导杆组件的导电性能，使连接件、钢爪梁和钢爪各部分之间连接的更牢固。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述第三凹槽的顶端为开口端，该开口端位于钢爪梁的上表面，第三凹槽的底端具有至少一个孔；第四凹槽位于第三凹槽的下方，第四凹槽的开口端朝上并与第三凹槽的孔连通。

采用上述进一步方案的有益效果是：第三凹槽的开口端位于钢爪梁的上表面有利于方便填充铝溶液、捣固糊料和炭素材料等，通过铝溶液、捣固糊料和炭素材料等将连接件、钢爪梁和钢爪各部分之间牢固的连接在一起，同时可以进一步提高导电性能。

进一步，所述连接件整体呈箱式结构，连接件的内部中空形成槽状结构，槽状结构用于容纳阳极导杆的底部及浇铸时用的浇铸液，连接件的上端具有供阳极导杆穿过的第一开口，连接件的前后以及左右两侧均具有第二开口。

采用上述进一步方案的有益效果是：槽状结构的作用为用于容纳阳极导杆的底部，在浇铸时，可以容纳一定量的浇铸用的浇铸液(例如：铝溶液)。

位于上表面的第一开口和位于侧面的第二开口的作用为便于注入浇铸液，同时起到浇铸液冷却后加强阳极导杆与槽状结构紧密连接作用。

进一步，在槽状结构的内部，所述槽状结构的底面上具有向上凸起的凸台，阳极导杆的底部与凸台的顶部接触。

采用上述进一步方案的有益效果是：凸台的设置，一方面具有隔热的效果，另一方面有利于在用浇铸液浇铸时，浇铸液可以在凸台周围流通，使浇铸后连接件与阳极导杆的连接更紧密，提高连接件与阳极导杆的连接性能。

进一步，在槽状结构的内部，所述槽状结构的底面上具有第一凹槽。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一凹槽的设置，有利于提高浇铸后连接件与阳极导杆的连接性能。

采用上述进一步方案的有益效果是：方便浇铸浇铸液，有利于提高连接件与阳极导杆的连接性能。

进一步，在连接件的底部与钢爪组件的上部连接后，连接件通过垫板、螺栓与阳极导杆进行二次固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用垫板、螺栓与阳极导杆二次固定连接，可以进一步提高连接件与阳极导杆之间的连接性能，使它们连接更牢固。

进一步，所述连接件的材质为钢。

进一步，所述阳极导杆的材质为铝。

采用上述方案的有益效果是：使用过程中，连接件的温度一般在100-600℃之间，采用该材质具有耐高温的优点；铝材质的阳极导杆熔化温度偏低，铝制品熔化温度一般为660℃左右，固采用材质为铝的阳极导杆，且铝阳极导杆具有导电性能好等优点。

进一步，连接件、钢爪梁和钢爪还通过第三凹槽的内部和第四凹槽的内部填充的捣固糊料或炭素材料通过扎紧的方式固定连接在一起。

采取上述方案的有益效果为：第三凹槽和第四凹槽除了填充有铝溶液外还可以填充有捣固糊料或炭素材料。捣固糊料可以采用冷捣固糊料也可以采用热捣固糊料，优选为含有炭素的捣固糊料，例如含有石墨制品的捣固糊料，有利于进一步提高导电性能。使连接件、钢爪梁和钢爪各部分之间连接的更牢固。

进一步，阳极导杆的底部与槽状结构浇铸连接时，采用的浇铸液为铝溶液。

采用上述方案的有益效果是：使用过程中，连接件的温度一般在100-600℃之间，采用该材质具有耐高温的优点；铝材质的阳极导杆熔化温度偏低，铝制品熔化温度一般为660℃左右，故采用材质为铝的阳极导杆，且铝阳极导杆具有导电性能好等优点。

附图说明

图1为本实用新型所述连接件和钢爪组件的主视图；

图2为本实用新型所述连接件和钢爪组件的俯视图(还未填充铝溶液和捣固糊料)；

图3为本实用新型所述连接件和钢爪组件的侧视图；

图4为本实用新型所述阳极导杆的主视图；

图5为本实用新型所述连接件的主视图；

图6为本实用新型所述连接件的俯视图；

图7为图3的连接件的局部放大图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、阳极导杆，11、第二凹槽，2、连接件，21、槽状结构，22、第一开口，23、第二开口，24、凸台，25、第一凹槽，26、凸台，3、钢爪组件，31、钢爪梁，32、钢爪,33、第三凹槽，34、第四凹槽。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1-7所示，一种阳极导杆组件，包括阳极导杆1、连接件2和钢爪组件3；连接件2的底部与钢爪组件3的上部连接；连接件2具有槽状结构21，槽状结构21可以位于连接件2的中部，阳极导杆1的底部位于槽状结构21内并通过浇铸的方式与槽状结构21连接。在具体使用时，所述连接件2的材质可以为钢；所述阳极导杆1为铝阳极导杆；阳极导杆1与槽状结构21浇铸时采用的浇铸液可以为铝溶液。在具体设置时，连接件2可以位于钢爪组件3的中部。

如图1所示，所述钢爪组件3包括钢爪梁31和钢爪32；钢爪32可以根据具体的使用情况设置成一个或多个，图1中示例的钢爪32为4个，当然也可以设置成其他数目的钢爪，例如：适用于冶炼铝行业的三爪、六爪、八爪等。相应的，本实用新型所述的阳极导杆组件也适用于铝行业三爪、四爪、六爪、八爪等阳极导杆组件。

钢爪32位于钢爪梁31的底部，钢爪梁31具有第三凹槽33，连接件2的底部位于第三凹槽33内，钢爪32具有第四凹槽34，第三凹槽33的内部与第四凹槽34的内部连通，第三凹槽33的内部与第四凹槽34的内部均用于填充铝溶液。所述连接件2、钢爪梁31和钢爪32通过第三凹槽33的内部和第四凹槽34的内部填充的铝溶液浇铸的方式固定连接在一起。第三凹槽33的内部和第四凹槽34的内部还可以填充有捣固糊料或炭素材料。连接件2、钢爪梁31和钢爪32还通过第三凹槽33的内部和第四凹槽34的内部填充的捣固糊料或炭素材料通过扎紧的方式固定连接在一起。

在具体设置时，所述第三凹槽33的顶端为开口端，该开口端位于钢爪梁31的上表面，第三凹槽33的底端具有至少一个孔；第四凹槽34位于第三凹槽33的下方，第四凹槽34的开口端朝上并与第三凹槽33的孔连通。

第三凹槽33和第四凹槽34的容积可以根据具体使用要求进行合理设置，以便第三凹槽33和第四凹槽34可以容纳合适量的填充物，填充物可以为铝溶液、捣固糊料和炭素材料等。采用铝溶液有利于提高导电性能、降低铁碳压降、使各部件之间的连接更牢靠。捣固糊料可以采用冷捣固糊料也可以采用热捣固糊料，优选为含有炭素的捣固糊料，例如含有石墨制品的捣固糊料，有利于进一步提高导电性能、降低铁碳压降、使各部件之间的连接更牢靠。采用炭素材料有利于进一步提高导电性能、降低铁碳压降、使各部件之间的连接更牢靠。

第三凹槽33和第四凹槽34的形状可以根据具体情况进行合理设置。例如图1和图2中示例的，第三凹槽33包括横向槽和竖直槽，横向槽的底端有孔，横向槽沿着钢爪梁31的长度方向设置，竖直槽沿着钢爪梁31的高度方向设置。竖直槽位于横向槽的下方，竖直槽的顶端和底端均有孔，竖直槽顶端的孔与横向槽底端的孔连通，从而使竖直槽的内部与横向槽的内部连通，竖直槽的数目可以与钢爪的数目一致。第四凹槽34沿着钢爪32的高度方向设置，第四凹槽34的开口端朝上并与竖直槽底端的孔连通，从而使第四凹槽34的内部与竖直槽的内部连通。连接件2的底部位于横向槽内。第四凹槽34的数目可以与钢爪32的数目一致。

现有技术中，在钢爪32与钢爪梁31在进行连接时，一般通过爆炸片焊接的方式进行连接，如果需要连接连接件2，之后再将连接件2与钢爪梁31固定连接，工艺比较复杂，生产效率比较低。

而本申请在制作本实用新型所述阳极导杆组件时，可以将预先将钢爪梁31设置有第三凹槽33，钢爪32设置有第四凹槽34(第三凹槽33和第四凹槽34可以在制作钢爪梁31或者钢爪32时设计模具直接形成，也可以在制作出钢爪梁31或者钢爪32后加工形成)，在连接时，将第四凹槽34的开口端对准第三凹槽33的孔，具体的，第四凹槽34对准竖直槽底端的孔，从而使第三凹槽33和第四凹槽34的内部是连通的，将连接件2的底部置于横向槽内，将铝溶液灌入至横向槽内，由于连接件2的底部位于横向槽内，横向槽、竖直槽以及第四凹槽34均是连通的，并且第四凹槽34位于钢爪32内、第三凹槽33位于钢爪梁31内，所以可以通过铝溶液浇铸的方式将连接件、钢爪梁31和钢爪32一次连接成一体，具有工艺简便、生产效率高等优点。除了用铝溶液浇铸还可以用糊捣料或炭素材料扎紧，主要增加导电性能，降低铁碳压降，提高部件之间连接的牢靠性。

连接件2在具体设置时，可以采用下面的设置方式。

如图1、2、3、5、6、7所示，所述连接件2整体呈箱式结构，连接件2的内部中空形成槽状结构21，槽状结构21用于容纳阳极导杆1的底部及浇铸时用的浇铸液，连接件2的上端具有供阳极导杆1穿过的第一开口22，连接件2的侧面具有第二开口23，优选的，连接件2的前后以及左右两侧均具有第二开口23。当利用铝溶液浇铸连接件2和阳极导杆1时，铝溶液可以从第一开口22注入，也可以从第二开口23注入。

位于侧面的第二开口23可以对应着第三凹槽33的开口设置，这样，将铝溶液注入槽状结构21时，如果有多余的铝溶液可以从第二开口流入第三凹槽33内，进一步流入第四凹槽34内，从而实现连接件2与阳极导杆1连接的同时也可以实现连接件2、钢爪梁31和钢爪32三者之间的连接，有利于节省工艺的程序、节约时间和提高工作效率。

使用时，阳极导杆1的底部可以从第一开口22放入槽状结构21内，为了保证上述过程的顺利实施，第一开口22的面积可以大于阳极导杆1的底部的面积。槽状结构21的内表面(优选为槽状结构21的底部的内表面)可以具有向上凸起的凸台24，当把阳极导杆1放入槽状结构21后，阳极导杆1的底部与凸台24的顶部接触。阳极导杆1的底部的面积可以比凸台24的顶面的面积大，有利于铝溶液的流通，浇铸完成后，可以使阳极导杆1与连接件2的连接更紧密。

槽状结构21的内表面(优选槽状结构21底部的内表面)具有第一凹槽25。第一凹槽25可以为一个，也可以为多个。

具体的，在符合本实用新型的其中一个实施例中，连接件2整体呈方形的箱式结构，包括前后左右这四个侧壁、一个底面26和一个上表面。上表面的开口为第一开口22，箱式结构的前后左右这四个侧壁均具有第二开口23。底面26与钢爪梁31浇铸成一体。为了连接的牢固，底面26的边长可以大于上表面的边长，底面26可以部分或全部位于钢爪梁31内。

前后左右这四个侧壁、一个底面26和一个上表面围成的箱式结构的内部是中空的，该中空的结构形成了容纳阳极导杆1的底部及浇铸液的槽状结构21。阳极导杆1的底部可以从第一开口22置于槽状结构21内。

位于上表面的第一开口22呈整体为“十”字型的开口。第一开口22将连接件2的上表面平均分成四个部分，在第一开口22处还具有一个方形的开口，相应的，阳极导杆1的底部优选为方形，方形的开口的中心与上表面的开口的中心位于同一处。位于侧壁的第二开口23呈条形，沿着侧壁的高度方向设置。第二开口23与第一开口22连通。所述连接件2的底面26上具有向上凸起的凸台24，当阳极导杆1的底部插入槽状结构21后，阳极导杆1的底部与凸台24的顶部接触，所述连接件2的底面上具有第一凹槽25，通过凸台24以及第一凹槽25的设置，有利于在浇铸后，连接件2与阳极导杆1连接的更紧密牢靠。本实用新型对于凸台24以及第一凹槽25的形状、尺寸并无特别限制，本领域技术人员可以根据具体的使用需求进行适当选择，例如：凸台24为方形，数量为一个，第一凹槽25为圆形，数量为四个，四个第一凹槽25均匀分布在凸台24周围。

如图3和图4所示，所述阳极导杆1的整体呈杆状结构，例如：圆柱形的杆或棱柱形的杆。

为了方便浇铸铝溶液，阳极导杆1的靠近底部处的侧壁具有第二凹槽11，本实用新型对于第二凹槽11的形状以及数量并无特殊的限制。例如：第二凹槽11可以为圈状，第二凹槽11沿着阳极导杆1的侧壁周向设置，可以为圆圈状也可以为方形圈状，如果阳极导杆1的底部尺寸够长，也可以增加一道第二凹槽11。在第二凹槽11处的阳极导杆1的直径要小于其他部分的直径，第二凹槽11的设置有利于容纳浇铸用的铝溶液，有利于浇铸。使用时，可以将阳极导杆1的底部从第一开口22插入连接件2的槽状结构21内。第二凹槽11可以位于槽状结构21内，可以位于槽状结构21外，也可以刚好位于槽状结构21的上表面处，将第二凹槽11与槽状结构21可以保留一定空间，从而方便铝溶液的灌入。优选的，第二凹槽11位于槽状结构21内，第二凹槽11与槽状结构21顶面的距离可以为2cm左右，有利于铝溶液的注入。

考虑到进一步提高铸铁与铝的粘接的紧密性和牢靠性，在连接后，连接件2还可以通过垫板、螺栓与阳极导杆1进行二次固定连接。垫板可采用铝制板。具体连接的方法可以为：在连接件的外侧面，例如前侧面、后侧面、左侧面和右侧面加装垫板，垫板的大小可以略小于连接件的侧面，可中间钻通阳极导杆、连接件和垫板，利用螺栓依次穿过垫板、连接件和阳极导杆，拧紧即可，从而保证垫板四周与连接件侧面钻眼固定。

上述的阳极导杆组件可以通过以下方法制作：将连接件2的底部与钢爪组件3的上部固定连接后，将阳极导杆1的底部放入连接件2的槽状结构21内并通过浇铸的方式将其与连接件2连接。

在具体实施时，还可以进行如下操作：将连接件2的底部与钢爪组件3的上部固定连接，将阳极导杆1的靠近底部处的侧壁铣切出第二凹槽11，将阳极导杆1的底部插入槽状结构21中，之后套模，再之后利用铝溶液浇铸将阳极导杆1与连接件2连接。

本实用新型在研发时主要考虑铝碳压降，即组装成品阳极、铝阳极导杆跟阳极碳块之间的电压降。本实用新型提出制作方法或生产程序，是一种阳极组装车间阳极导杆钢爪组件的生产工序，该工序涉及结构型钢爪(即具有连接件的钢爪组件，连接件与钢爪组件整体浇铸而成)、结构型铝阳极导杆(铝阳极导杆底部经过铣切处理)、套模、铝溶液浇铸连接。

本实用新型在研究时取消了爆炸焊块及焊接工序，使铝阳极导杆、钢爪梁、钢爪连接更紧密更牢固，生产效率高，用工成本低，生产成本更节约，维修量基本不存在，无污染；主要是使铝导杆与钢爪连接降低用爆炸焊块的电压降60-140mv左右，为企业节能降耗实现科技创新。

本实用新型是一种采用钢爪组件通过连接件与阳极导杆浇铸而成的产品，与传统的组件焊接不同，在原有的钢爪组件上增加连接件、第三凹槽以及第四凹槽，并将连接件与阳极导杆底部的通过浇铸的方式相连接，与现有技术相比，构件结构不同、连接方式方法不同，使用效果不同。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。