[发明专利]节能环保的钢铝合金结构阳极钢爪

说明书

一、 技术领域： 本发明属于电解铝行业冶金铸造技术领域，特别涉及一种节能环保的钢铝合金结构阳极钢爪。

二、背景技术：

电解铝行业是耗电大户，电能消耗的高低是制约电解铝企业发展的关键因素，因此电解铝的生产管理部门都把降低电耗作为企业技术进步和提高生产管理水平的重要技术经济指标之一。众所周知，铝电解生产供电系统是直流、低电压、大电流回路，在电解槽的供电回路采用的是低电阻设计，以降低电解槽外部电压降是铝电解节能的有效途径之一。我们在研究中发现，作为铝电解槽的主要导电部件之一的阳极钢爪，其电阻值应越小越好，只有这样才能有效降低电流在传导过程中的损耗，目前通用的铝电解阳极钢爪都是采用中碳铸钢铸造而成，采用铝钢复合爆炸焊片过渡与铝导杆焊接组合成为阳极导电装置，主要起传导电流和承载阳极碳块重量的作用，以导电为主。

现有使用的普通铸钢阳极钢爪由于在材料、结构以及连接工艺设计的局限，存在着铝电解生产过程中的电流损耗较大. 它在电解生产中钢爪的电压降一般在58mV左右，为改变这一现状，本发明经过长期、多次、反复的研究和实验，终于研制成功了这种钢铝合金结构阳极钢爪，根据测算它的电压降可降低至少30mV，每降低1mv就可节电3.3度，吨铝就可节电达90kWh以上，其节能效果十分明显。

三、发明内容：

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述不足，而研究设计一种节能环保的钢铝合金结构阳极钢爪，该节能环保的钢铝合金结构阳极钢爪是在取得大量现场数据的基础上，对使用工况进行综合分析，并综合考虑其它影响导电性能的各种因素，参照原设计的结构，对铸钢阳极钢爪进行了以降低内电阻，提高使用可靠性为目标的设计研制，在满足生产的使用功能及可靠性的前提下，通过降低阳极钢爪电阻的方法，实现了节电降耗的目的。  

技术方案是：本发明的节能环保的钢铝合金结构阳极钢爪是采用对阳极钢爪的制造材料的替换而实现的，阳极钢爪的制造材料的特征是：（1）.采用吹氧技术处理降低钢中的C含量和Si含量，使经过吹氧技术处理后阳极钢爪的制造材料中的C含量和Si含量都降至0.03-0.10%； （2）.通过铝钢加热渗铝技术，在前工序处理后的阳极钢爪的制造材料中添加铝，铝的加入量为前工序处理后的阳极钢爪的制造材料总重量的2.5～4.0%，进行熔融；（3）.在前工序处理后的阳极钢爪的制造材料中，再加入前工序处理后的阳极钢爪的制造材料总重量的0.3-0.5%的稀土硅，熔融并混合均匀，得到阳极钢爪的制造材料； （4）. 阳极钢爪的制造使用钢模浇铸，其表面极冷，易使得钢爪表面的晶粒细化，从而提高了导电率，降低了电阻值。目前阳极钢爪的制造采用的是消失模浇铸，其缺点是内部疏松、导电率降低，电阻值大。采用吹氧技术处理后经过化验，应使经过吹氧技术处理后阳极钢爪的制造材料中的C含量和Si含量达到0.03-0.10%，C含量和Si含量的会明显降低钢的电阻率，能有效提高它的导电率，吹氧技术处理为现有技术，这里不在多述。通过铝钢加热渗铝技术，在前工序处理后的阳极钢爪的制造材料中添加铝，铝的加入量为前工序处理后的阳极钢爪的制造材料总重量的2.5～4.0%，进行熔融，由于铝的电阻率为2.83×10^-8Ωm，目前使用的45号、35号普通钢的电阻率为9.78×10^-8Ωm，铝的电阻率还不到钢的1/3，这样就能有效提高它的导电率、降低电阻值，进而降低电压降，同时也提高了阳极钢爪的制造材料的耐腐蚀性。在前工序处理后的阳极钢爪的制造材料中，再加入前工序处理后的阳极钢爪的制造材料总重量的0.3-0.5%的稀土硅熔融并混合均匀，其作用是充分细化晶粒，提高了导电率，降低了电阻值，进而降低电压降，同样又提高了阳极钢爪的制造材料的耐腐蚀性。

本发明在经过以上一系列的处理后，新的阳极钢爪的制造材料跟以前的普通铸钢相比，在性能方面得到了很大改观，优点是主要表现在提高耐高温、耐腐蚀的性能，电阻率大大降低、导电性能大大提高，根据反复多次的测算，现有的电解铝生产中钢爪的电压降一般在58mV左右，本发明电解铝生产中钢爪电压降一般在28mV左右，它的电压降可降低至少30mV，其降低幅度达50%以上，据计算每降低1mv就可节电3.3度，吨铝就可节电达90kWh以上，以年产30万吨铝的中型生产企业计算，年节电达2700万度，其节能效果十分明显，经济效益十分显著，大大提高了企业的竞争能力和生存能力，其环保效果也十分明显，经济效益和社会效益十分显著。