節(jié)能環(huán)保的鋼鋁合金結(jié)構(gòu)陽極鋼爪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電解鋁行業(yè)冶金鑄造【技術(shù)領域】，特別涉及一種節(jié)能環(huán)保的鋼鋁合金結(jié)構(gòu)陽極鋼爪。陽極鋼爪的制造材料的特征是：1.使經(jīng)過吹氧技術(shù)處理后陽極鋼爪的制造材料中的C含量和Si含量都降至0.03-0.10%；2.通過鋁鋼加熱滲鋁技術(shù)，鋁的加入量為前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料總重量的2.5～4.0%進行熔融；3.再加入前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料總重量的0.3-0.5%的稀土硅，熔融并混合均勻；4.陽極鋼爪的制造使用鋼模澆鑄。優(yōu)點是電阻率大大降低、導電性能大大提高，它的電壓降可降低至少30mV，節(jié)能效果十分明顯，經(jīng)濟效益十分顯著，大大提高了企業(yè)的競爭能力和生存能力，經(jīng)濟和社會效益十分顯著。
【專利說明】節(jié)能環(huán)保的鋼鋁合金結(jié)構(gòu)陽極鋼爪
[0001]一、【技術(shù)領域】:本發(fā)明屬于電解鋁行業(yè)冶金鑄造【技術(shù)領域】，特別涉及一種節(jié)能環(huán)保的鋼鋁合金結(jié)構(gòu)陽極鋼爪。
[0002]二、【背景技術(shù)】:
電解鋁行業(yè)是耗電大戶，電能消耗的高低是制約電解鋁企業(yè)發(fā)展的關鍵因素，因此電解鋁的生產(chǎn)管理部門都把降低電耗作為企業(yè)技術(shù)進步和提高生產(chǎn)管理水平的重要技術(shù)經(jīng)濟指標之一。眾所周知，鋁電解生產(chǎn)供電系統(tǒng)是直流、低電壓、大電流回路，在電解槽的供電回路采用的是低電阻設計，以降低電解槽外部電壓降是鋁電解節(jié)能的有效途徑之一。我們在研究中發(fā)現(xiàn)，作為鋁電解槽的主要導電部件之一的陽極鋼爪，其電阻值應越小越好，只有這樣才能有效降低電流在傳導過程中的損耗，目前通用的鋁電解陽極鋼爪都是采用中碳鑄鋼鑄造而成，采用鋁鋼復合爆炸焊片過渡與鋁導桿焊接組合成為陽極導電裝置，主要起傳導電流和承載陽極碳塊重量的作用，以導電為主。
[0003]現(xiàn)有使用的普通鑄鋼陽極鋼爪由于在材料、結(jié)構(gòu)以及連接工藝設計的局限，存在著鋁電解生產(chǎn)過程中的電流損耗較大.它在電解生產(chǎn)中鋼爪的電壓降一般在58mV左右， 為改變這一現(xiàn)狀，本發(fā)明經(jīng)過長期、多次、反復的研究和實驗，終于研制成功了這種鋼鋁合金結(jié)構(gòu)陽極鋼爪，根據(jù)測算它的電壓降可降低至少30mV，每降低Imv就可節(jié)電3.3度，噸鋁就可節(jié)電達90kWh以上，其節(jié)能效果十分明顯。
[0004]三、
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而研究設計一種節(jié)能環(huán)保的鋼鋁合金結(jié)構(gòu)陽極鋼爪，該節(jié)能環(huán)保的鋼鋁合金結(jié)構(gòu)陽極鋼爪是在取得大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)的基礎上， 對使用工況進行綜合分析，并綜合考慮其它影響導電性能的各種因素，參照原設計的結(jié)構(gòu)， 對鑄鋼陽極鋼爪進行了以降低內(nèi)電阻，提高使用可靠性為目標的設計研制，在滿足生產(chǎn)的使用功能及可靠性的前提下，通過降低陽極鋼爪電阻的方法，實現(xiàn)了節(jié)電降耗的目的。
技術(shù)方案是:本發(fā)明的節(jié)能環(huán)保的鋼鋁合金結(jié)構(gòu)陽極鋼爪是采用對陽極鋼爪的制造材料的替換而實現(xiàn)的，陽極鋼爪的制造材料的特征是:(I).采用吹氧技術(shù)處理降低鋼 中的C 含量和Si含量，使經(jīng)過吹氧技術(shù)處理后陽極鋼爪的制造材料中的C含量和Si含量都降至
0.03-0.10% ； (2).通過鋁鋼加熱滲鋁技術(shù)，在前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料中添加鋁，鋁的加入量為前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料總重量的2.5~4.0%，進行熔融；
(3).在前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料中，再加入前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料總重量的0.3-0.5%的稀土硅，熔融并混合均勻，得到陽極鋼爪的制造材料；(4).陽極鋼爪的制造使用鋼模澆鑄，其表面極冷，易使得鋼爪表面的晶粒細化，從而提高了導電率， 降低了電阻值。目前陽極鋼爪的制造采用的是消失模澆鑄，其缺點是內(nèi)部疏松、導電率降低，電阻值大。采用吹氧技術(shù)處理后經(jīng)過化驗，應使經(jīng)過吹氧技術(shù)處理后陽極鋼爪的制造材料中的C含量和Si含量達到0.03-0.10%, C含量和Si含量的會明顯降低鋼的電阻率，能有效提高它的導電率，吹氧技術(shù)處理為現(xiàn)有技術(shù)，這里不在多述。通過鋁鋼加熱滲鋁技術(shù)， 在前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料中添加鋁，鋁的加入量為前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料總重量的2.5~4.0%，進行熔融，由于鋁的電阻率為2.83 X IO-8 Qm,目前使用的45號、35號普通鋼的電阻率為9.78 X 10_8 Q m，鋁的電阻率還不到鋼的1/3，這樣就能有效提高它的導電率、降低電阻值，進而降低電壓降，同時也提高了陽極鋼爪的制造材料的耐腐蝕性。在前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料中，再加入前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料總重量的0.3-0.5%的稀土硅熔融并混合均勻，其作用是充分細化晶粒，提高了導電率，降低了電阻值，進而降低電壓降，同樣又提高了陽極鋼爪的制造材料的耐腐蝕性。
[0005]本發(fā)明在經(jīng)過以上一系列的處理后，新的陽極鋼爪的制造材料跟以前的普通鑄鋼相比，在性能方面得到了很大改觀，優(yōu)點是主要表現(xiàn)在提高耐高溫、耐腐蝕的性能，電阻率大大降低、導電性能大大提高，根據(jù)反復多次的測算，現(xiàn)有的電解鋁生產(chǎn)中鋼爪的電壓降一般在58mV左右，本發(fā)明電解鋁生產(chǎn)中鋼爪電壓降一般在28mV左右，它的電壓降可降低至少 30mV，其降低幅度達50%以上，據(jù)計算每降低Imv就可節(jié)電3.3度，噸鋁就可節(jié)電達90kWh 以上，以年產(chǎn)30萬噸鋁的中型生產(chǎn)企業(yè)計算，年節(jié)電達2700萬度，其節(jié)能效果十分明顯，經(jīng)濟效益十分顯著，大大提高了企業(yè)的競爭能力和生存能力，其環(huán)保效果也十分明顯，經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著。
[0006]客觀地講，它也會帶來一點不足，其缺點是在鋼中添加鋁和降低C、Si含量后，其鋼爪的強度(硬度)會略有降低，但不會影響電解的正常生產(chǎn)。本發(fā)明的節(jié)能環(huán)保的鋼鋁合金結(jié)構(gòu)陽極鋼爪是采用對陽極鋼爪的制造材料的替換和鑄造進行改進而實現(xiàn)的，沒有對現(xiàn)有的陽極鋼爪的形狀和結(jié)構(gòu)進行改進，故將其視圖予以省略。
[0007]四、【具體實施方式】:
實施例1:節(jié)能環(huán)保的鋼鋁合金結(jié)構(gòu)陽極鋼爪，陽極鋼爪的制造材料的特征是:1.采用吹氧技術(shù)處理降低鋼中的C含量和Si含量，經(jīng)過吹氧技術(shù)處理后陽極鋼爪的制造材料經(jīng)過化驗，應使吹氧技術(shù)處理后陽極鋼爪的制造材料中的C含量和Si含量都降至0.03%; 2.通過鋁鋼加熱滲鋁技術(shù)，在前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料中添加鋁，鋁的加入量為前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料總重量的2.5%，進行熔融；3.在前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料中，再加入前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料總重量的0.3%的稀土硅，熔融并混合均勻，得到陽極鋼爪的制造材料；4.陽極鋼爪的制造使用鋼模澆鑄。
[0008]實施例2:節(jié)能環(huán)保的鋼鋁合金結(jié)構(gòu)陽極鋼爪是采用對陽極鋼爪的制造材料的替換而實現(xiàn)的，陽極鋼爪的制造材料的特征是:1.采用吹氧技術(shù)處理降低鋼中的C含量和Si 含量，經(jīng)過吹氧技術(shù)處理后陽極鋼爪的制造材料經(jīng)過化驗，應使吹氧技術(shù)處理后陽極鋼爪的制造材料中的C含量和Si含量都降至0.10%; 2.通過鋁鋼加熱滲鋁技術(shù)，在前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料中添加鋁，鋁的加入量為前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料總重量的4.0%，進 行熔融；3.在前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料中，再加入前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料總重量的0.5%的稀土硅，熔融并混合均勻，得到陽極鋼爪的制造材料；4.陽極鋼爪的制造使用鋼模澆鑄。
[0009]實施例3:節(jié)能環(huán)保的鋼鋁合金結(jié)構(gòu)陽極鋼爪是采用對陽極鋼爪的制造材料的替換而實現(xiàn)的，陽極鋼爪的制造材料的特征是:1.采用吹氧技術(shù)處理降低鋼中的C含量和Si 含量，經(jīng)過吹氧技術(shù)處理后陽極鋼爪的制造材料經(jīng)過化驗，應使吹氧技術(shù)處理后陽極鋼爪的制造材料中的C含量和Si含量都降至0.07%; 2.通過鋁鋼加熱滲鋁技術(shù)，在前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料中添加鋁，鋁的加入量為前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料總重量的3.5%，進行熔融；3.在前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料中，再加入前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料總 重量的0.4%的稀土硅，熔融并混合均勻，得到陽極鋼爪的制造材料；4.陽極鋼爪的制造使用鋼模澆鑄。
【權(quán)利要求】
1.一種節(jié)能環(huán)保的鋼鋁合金結(jié)構(gòu)陽極鋼爪，它是采用對陽極鋼爪的制造材料的替換而實現(xiàn)的，陽極鋼爪的制造材料的特征是:(1).采用吹氧技術(shù)處理降低鋼中的C含量和Si含量，使經(jīng)過吹氧技術(shù)處理后陽極鋼爪的制造材料中的C含量和Si含量都降至0.03-0.10% ；(2).通過鋁鋼加熱滲鋁技術(shù)，在前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料中添加鋁，鋁的加入量為前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料總重量的2.5~4.0%，進行熔融；(3).在前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料中，再加入前工序處理后的陽極鋼爪的制造材料總重量的.0.3-0.5%的稀土硅，熔融并混合均勻，得到陽極鋼爪的制造材料；(4).陽極鋼爪的制造使用鋼模澆鑄。
【文檔編號】C22C33/02GK103603011SQ201310630756
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】高西勝, 潘文兵, 陳亮初, 韓宗才, 趙有望 申請人:青海金潤冶金礦業(yè)有限公司