[发明专利]电解铝用预焙阳极变形钢爪冷态校直机与热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体地说是电解铝用预焙阳极变形钢爪冷态校直的方法与设备。

背景技术

随着铝电解技术的迅速发展，电解铝所使用的阳极也从自焙阳极过渡到预焙阳极，而作为预焙阳极的主要构件——阳极钢爪，主要作用是导电和承重。因此，阳极钢爪的外型尺寸、机械性能在铝电解生产中都有严格的要求，因为钢爪在热负荷、重负荷和腐蚀性物质的作用下，使用一段时间之后，其变形和腐蚀是不可避免的，因此必须对变形钢爪进行维修，这样势必会影响正常生产，增加成本，从而这也成为多年来困扰电解铝行业的难题之一。目前国内外普遍采取的做法：一方面从材料入手，增大钢爪的耐热强性，另一方面对变形钢爪进行矫直。现在大多数厂家采用热校，即将内弯变形的钢爪用中频炉或其它装置加热到750-850℃，在外力作用下通过热挤压对钢爪进行校直。对变形的钢爪采用热态校直，需要加热装置，耗费电能，同时占用较大的场地。最大的缺点是热态校直时会产生钢爪脱碳和氧化问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电解铝用预焙阳极变形钢爪冷态校直的方法与设备。校直后的钢爪不产生裂纹，也不产生弯曲变形，其导电率也不降低。

本发明技术方案为：

1、电解铝用预焙阳极变形钢爪冷态校直方法(即冷态校直后的钢爪热处理工艺)是先将钢爪在校直设备中校直后，立即进入浇铸工序，即校直后的钢爪立即进入浇铸工序，钢爪插入阳极炭块的炭碗内，通过在炭碗内注入高温铁水凝固，使带导杆的钢爪与合格炭块组装为一体，从而使校直后的钢爪校直量(即冷态变形量)被暂时固定，在电解槽中，随着阳极的消耗，钢爪逐渐接近高温电解质，此钢爪经高温电解质传来的热量，逐渐被加热到500～650℃时，钢爪发生去应力退火，随着时间的延长，钢爪的温度逐渐升到650～700℃时，钢爪发生再结晶退火，在换极时，钢爪和残极一同从高温电解质中被提出，又缓慢冷却至室温，钢爪热处理过程完毕，从而保持了钢爪的物理和化学性质。(注：退火是将钢加热至临界点以上或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺，其主要目的是均匀钢的化学成份及组织，细化晶粒，调整硬度，消除应力和加工硬化。)

2、钢爪冷态校直机的结构：由校直冲头、校直油缸、校直平台、冲头导轨、升降油缸、平衡装置、基座和液压系统组成；置放于冲头导轨内的校直冲头通过螺纹连接在校直油缸的活塞杆上，校直油缸底座和冲头导轨通过螺杆固定在校直平台上，校直平台与基座通过升降油缸和平衡装置相连接，液压系统通过油管与校直油缸和升降油缸相连。基座固定在地面上。

本发明的钢爪冷态校直机具有以下优点：

(1)设备投资和运行费用低，投资少，见效快。

(2)设备占用的场地小。

(3)校直时设备结构简单，易于安装和操作。

(4)间短，生产效率高。

(5)采用冷态校直法，减少了加热装置，节约了能源，避免了钢爪热校时产生的氧化和脱碳问题。

钢爪通过冷态校直机校直后，利用电解过程产生的热量对钢爪进行热处理，从而满足钢爪的使用性能。在钢爪冷态校直过程中，由于无需加热，大大提高了钢爪校直的速度，20秒即可校直一个爪头，提高了生产效率，同时，避免了校直过程中因加热带来的能源消耗、钢爪氧化和脱碳等问题。本发明对校直后钢爪的使用情况进行了跟踪，钢爪没有产生裂纹，也没有产生较大的弯曲变形，钢爪的导电率也没有降低，使用情况良好。

附图说明

图1是本发明的钢爪冷态校直机结构图；

图2是图1的侧视(右视)图；

图3是图1的俯视图。

图4是钢爪校直机液压工作原理图。

图1、2、3中，1-钢爪，2-校直冲头，A-校直油缸，4-校直平台，5-冲头导向轨，6-升降油缸，7-平衡装置，8-基座。

图4中，A-校直油缸，2′-校直平台升降油缸，3-液控单向阀，4′-单向节流阀，5′-电磁换向阀，6′-单向阀，7′-油泵-电机，8′-电磁溢流阀，9-吸油过滤器，10-冷却器，11-回油过滤器，12-压力表。

具体实施方式

1、冷态校直机的构成：

如图1-3所示，本实用新型的钢爪冷态校直机由校直冲头2、校直油缸3、校直平台4、冲头导轨5、升降油缸6、平衡装置7、基座8组成，置放于冲头导轨内的校直冲头通过螺纹连接在校直油缸的活塞杆上，校直油缸底座和冲头导轨通过螺杆固定在校直平台上，校直平台与基座通过升降油缸和平衡装置相连接。基座固定在地面上。液压系统(如图4所示，现有技术)通过油管与校直油缸和升降油缸相连。

2、冷态校直后的钢爪进入电解工艺时的热处理：校直后的钢爪立即进入浇铸工序，钢爪插入阳极炭块的炭碗内，通过在炭碗内注入高温铁水凝固，使带导杆的钢爪与合格炭块组装为一体，从而使校直后的钢爪的校直量(即冷态变形量)被暂时固定，在电解槽中，随着阳极的消耗，钢爪逐渐接近高温电解质，此钢爪经高温电解质传来的热量，逐渐被加热到500～650℃时，钢爪发生去应力退火，随着时间的延长，钢爪的温度逐渐升到650～700℃时，钢爪发生再结晶退火，在换极时，钢爪和残极一同从高温电解质中被提出，又缓慢冷却至室温，钢爪热处理过程完毕，从而保持了钢爪的物理和化学性质。