Держатель обожженного анода

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству алюминия электролитическим способом в электролизерах с предварительно обожженными анодами. Техническим результатом изобретения является увеличение эксплуатационной стойкости и снижение расхода электроэнергии. Технический результат достигается тем, что в держателе обожженного анода, содержащего алюминиевую штангу и стальной кронштейн с пазом, соединенные сваркой через биметаллические пластины, установленные в пазу, биметаллические пластины размещены в пазу таким образом, что контактные поверхности соединения разнородных материалов образуют с вертикалью угол, не превышающий 10^o. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при производстве алюминия электролитическим способом в электролизерах с предварительно обожженными анодами.

Известна конструкция держателя многоблочного анода алюминиевого электролизера по а.с. N 395507, содержащего алюминиевую штангу и стальной кронштейн, соединенные сваркой взрывом через накладные алюминиевые пластины, установленные на противоположные боковые стороны штанги и стальной подвески, перекрывающие стык этих деталей.

Недостатком указанной конструкции является низкая эксплуатационная надежность и относительно высокий расход электроэнергии из-за недостаточно жесткого соединения и недостаточного сечения привариваемых взрывом пластин, на которые распределяется вся механическая и электрическая нагрузка.

Также известна конструкция электродержателя по а.с. N 751174, близкая по технической сущности и принятая за прототип настоящего изобретения, содержащего алюминиевую штангу и стальной кронштейн с пазом, соединенные сваркой через вертикально установленные в пазу биметаллические пластины, между которыми помещен нижний конец штанги и приварен к ним.

Недостатками указанной конструкции держателя являются относительно низкая эксплуатационная стойкость и повышенный расход электроэнергии из-за возникающих расслоений контактного соединения разнородных материалов, образующихся в результате значительных усадочных напряжений при эксплуатации в условиях часто изменяющихся температур. Образовавшиеся микротрещины и расслоения биметалла значительно увеличивают электросопротивление, вызывают проскальзывание вертикальных поверхностей контактного соединения от действия вертикальной нагрузки и в итоге приводят к разрушению конструкции держателя.

Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной стойкости и снижения потерь электроэнергии в держателе.

Технический результат достигается тем, что в держателе обожженного анода, содержащего алюминиевую штангу и стальной кронштейн с пазом, соединенные сваркой через биметаллические пластины, установленные в пазу биметаллические пластины, согласно изобретению, размещены в пазу таким образом, что контактные поверхности соединения разнородных материалов образуют с вертикалью угол. Величина наклона угла поверхности контактного соединения разнородных материалов пластин к вертикали не превышает 10^o, предпочтительно 3-5^o. Последний может быть образован при закреплении на конце штанги биметаллических пластин с наклонным контактным соединением, выполненным, например, при сварке заготовок разнородных материалов взрывом с предварительно скошенным (косыми) плоскостями или путем приварки (наплавки) по крайней мере на одну из плоскостей биметаллической пластины или штанги косых промежуточных накладок из соответствующего материала.

Наклонное расположение контактных поверхностей соединения биметаллических пластин, установленных в пазу и соединенных со штангой, обеспечивает устойчивую и длительную, без разрушения соединения, работу держателя. Указанные отличительные признаки не только исключают проскальзывание контактных поверхностей соединения разнородных материалов, но и создают дополнительное прижатие последних, что повышает стойкость и снижает потери электроэнергии держателя, Повышение заданного верхнего предела угла наклона контактной поверхности соединения от вертикали не имеет практического смысла, так как это усложняет технологию изготовления без существенного улучшения эксплуатационных характеристик держателя. При малых габаритных размерах и массе угольного анода технический результат может быть достигнут при угле наклона контактного соединения к вертикали менее 1^o.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид держателя; на фиг.2 вариант исполнения держателя с углом наклона контактного соединения биметалла за счет промежуточных накладок; на фиг.3 сечение по контактному соединению держателя.

Держатель обожженного анода содержит алюминиевую штангу 1 и стальной кронштейн 2, соединенные между собой через биметаллические пластины 3, установленные в пазу кронштейна 2 таким образом, что контактное соединение разнородных материалов образует с вертикалью угол 5^o. Этот угол может быть образован путем установки на противоположные поверхности штанги 1 (и) или биметаллических пластин 3 косых накладок 4.

Сборка держателя осуществляется следующим образом. Биметаллические пластины 3, изготовленные с заданным наклоном контактной поверхности соединения разнородных материалов, полученного, например, путем сварки скошенных заготовок с помощью аргонно-дуговой сварки, закрепляют на боковых гранях нижнего конца штанги 1. Полученное переходное соединение штанги 1 с биметаллическими пластинами 3 устанавливают в пазу стального кронштейна 2 и производят сварку стальной части биметаллических пластин 3 с кронштейном 2.

В другом случае, когда биметаллические пластины 3 (фиг.2) выполнены без наклона контактного соединения, на одну (предпочтительно алюминиевую) или обе поверхности пластин предварительно устанавливают промежуточные косые накладки 4 и далее в указанной выше последовательности производят сборку.

Заданный угол наклона контактного соединения разнородных материалов можно получить и другим способом, например, наплавкой металла на противоположные стороны одной из сопрягаемых поверхностей штанги или биметаллической пластины и др.

При работе держателя расположенное под углом к вертикали контактное соединение биметаллических пластин существенно увеличивает стойкость и термоэлектрические характеристики держателя, исключает преждевременное разрушение контакта и тем самым обеспечивает получение заявленного технического результата.

Формула изобретения

1. Держатель обожженного анода, содержащий токоподводящую штангу, жестко соединенную со стальной траверсой, с ниппелями и пазом, отличающийся тем, что он снабжен биметаллическими вставками, размещенными в пазу так, что контактные поверхности соединения разнородных материалов образуют с вертикалью угол.

2. Держатель по п.1, отличающийся тем, что угол наклона контактной поверхности соединения биметаллических пластин не превышает 10^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3