CN207276742U - 一种抗弯曲组合式阳极钢爪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抗弯曲组合式阳极钢爪，属于电解铝行业阳极钢爪技术领域，以解决阳极钢爪制造工艺复杂，导电性能与机械性能不匹配，受热容易弯曲的问题。装置包括横梁和爪身，爪身包括抗弯体和导电体，抗弯体和导电体固定连接，横梁与抗弯体固定连接，抗弯体为上大下小的变截面圆柱体，导电体为圆柱体。本实用新型采用多部位不同材质的钢棒材分段连接，横梁采用高强度钢材；抗弯体采用材料和结构两种方式结合抗弯；导电体采用高导电率钢材；各部位钢材均采用轧制棒材，内部致密，无铸造缺陷，节省原材料，更加环保；同时兼顾导电性能、机械性能和抗弯性能，受热不易弯曲，使用寿命长，结构简单、制造方便。

Description

一种抗弯曲组合式阳极钢爪

技术领域

本实用新型属于电解铝行业阳极钢爪技术领域，具体涉及一种抗弯曲组合式阳极钢爪。

背景技术

阳极是铝电解生产中的一种重要原材料，它在铝电解的生产中起着“心脏”的作用，其中，阳极钢爪承担着连接阳极导杆和阳极炭块以及向铝电解槽中输送电流的任务。

阳极钢爪头在电解槽高温环境下，随着钢爪循环使用次数的增加，容易发生弯曲和变形，达到一定程度，就无法使用，必须经更换阳极钢爪或中频加热校正后方可使用，校正失败的就只能报废处理，都是采取事后处理的方法，不能事先预防钢爪内弯。

现有的阳极钢爪多采用同一种材质铸造成型，不能同时兼顾抗弯性能、机械性能和导电性能；铸造成本较高，铸造过程不环保，浪费严重；且铸造钢爪中杂质多，无法消除的内部缺陷，造成机械性能差，电阻率高，严重影响材料的导电性，导致电解铝成本增加；也有部分组合式钢爪，但选材和结构上的单一性仍不能同时兼顾导电性能、机械性能和抗弯性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种抗弯曲组合式阳极钢爪，以解决阳极钢爪制造工艺复杂，导电性能与机械性能不匹配，受热容易弯曲的问题。

为了解决以上问题，本实用新型技术方案为：

一种抗弯曲组合式阳极钢爪，包括横梁和爪身，爪身包括抗弯体和导电体，抗弯体和导电体固定连接，横梁与抗弯体固定连接，抗弯体为上大下小的变截面圆柱体，导电体为圆柱体。

进一步的，抗弯体的下截面为圆形，下截面直径与导电体直径相同。

进一步的，抗弯体的上截面为圆形或椭圆形。

进一步的，抗弯体为中空柱体。

进一步的，抗弯体的下截面为圆环形，下截面外径与导电体直径相同。

进一步的，抗弯体的上截面为圆环形或椭圆环形。

进一步的，抗弯体和导电体之间的外部夹角为135-160°，横梁与抗弯体之间的外部夹角为110-135°。

进一步的，抗弯体和导电体的固定连接方式为电渣焊、过盈配合和摩擦焊接中的一种；横梁与抗弯体固定连接方式为电渣焊、过盈配合和摩擦焊接中的一种。

进一步的，横梁和抗弯体选用屈服强度为295MPa-460MPa的低合金高强钢棒材制成。

进一步的，导电体用碳含量为0.15wt%-0.35wt%的低碳钢棒材或铁纯度为99.6％-99.8％的工业纯铁棒材制成。

弯曲变形是由拉应力造成的，最大拉应力=最大弯矩/截面抗弯系数，因此在最大弯矩处产生最大拉应力，当最大拉应力大于金属的屈服应力时，就发生变形，钢爪抗弯体与横梁接触的位置是弯矩最大的地方，也就是钢爪承受最大拉应力的地方，对于圆截面，截面抗弯系数与直径的三次方成正比，因此，增加截面的直径，就是显著增加截面抗弯系数，从而显著降低最大拉应力，使其不会超过原材料的屈服应力，就可以避免内弯，然而同时增大抗弯体上下截面的面积的话，首先制造成本会大幅增加，其次抗弯体重量会随之增加，给横梁带来新的压力，通过引入变截面的抗弯段，就可以降低钢爪抗弯体承受的最大拉应力，同理，采用其他变截面的形状，比如椭圆截面，将圆形截面置换成环形截面、椭圆环形截面，节省材料，控制抗弯段自重的同时，加大钢爪抗弯体承拉能力，这是从结构方面提高钢爪的抗弯体的抗弯性能。

采用强度更高的钢棒材，从而提高原材料的屈服点，即使产生更大的弯矩，并受到更大的拉应力时，也不会超过原材料的屈服应力，就不会发生变形，这是从材料方面提高钢爪的抗弯体的抗弯性能。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型采用多部位不同材质的钢棒材分段连接，横梁采用高强度钢材；抗弯体采用材料和结构两种方式结合抗弯，抗弯体采用高强度钢材制成，结构上采用变截面柱体或变截面中空柱体；导电体采用高导电率钢材；各部位钢材均采用轧制棒材，内部致密，无铸造缺陷，无需重熔金属原料，无浇冒口等损耗材料，节省原材料，更加环保；同时兼顾导电性能、机械性能和抗弯性能，受热不易弯曲，使用寿命长，结构简单、制造方便。

附图说明

图1为一种抗弯曲组合式阳极钢爪的轴测图；

图2为一种抗弯曲组合式阳极钢爪的制造工艺图；

图3为实施例1的结构示意图；

图4为实施例2的结构示意图；

图5为实施例3的结构示意图；

图6为实施例4的结构示意图；

图7为一种抗弯曲组合式阳极钢爪的实施图。

附图标记如下：1、横梁；2、爪身；3、抗弯体；301、下截面；302、上截面；4、导电体；5、导杆；6、爆炸块；7、阳极炭块。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步的详细说明。

以下实施例中所用到的棒材均为酒钢集团酒钢宏兴公司生产，并公开销售，编号分别为：横梁：GQ1611、抗弯体：TZ1635、导电体：DT1697或CT166-21。

实施例1

如图1、2、3、7所示，一种抗弯曲组合式阳极钢爪，包括横梁1和爪身2，爪身2包括抗弯体3和导电体4，抗弯体3和导电体4焊接，横梁1与抗弯体3焊接，抗弯体3为上大下小的变截面圆柱体，导电体4为圆柱体；抗弯体3的上截面302为圆形；抗弯体3下截面301为圆形，下截面301直径与导电体4直径相同；抗弯体3和导电体4之间的外部夹角为160°，横梁1与抗弯体3之间的外部夹角为110°；横梁1选用GB-T1591-2008《低合金高强度结构钢》中屈服强度为295MPa的低合金高强钢棒材制成，抗弯体3选用GB-T1591-2008《低合金高强度结构钢》中屈服强度为295MPa的低合金高强钢棒材制成，导电体4选用GB/T700-2006《碳素结构钢》中碳含量为0.15wt%的低碳钢棒材制成。

作业前，导电体4插入阳极炭块7中，导电体4与阳极炭块7通过扎固工艺相连接。

作业中，导杆5吊起横梁1、爪身2和阳极炭块7，将导电体4和阳极炭块7插入电解槽中，横梁1承担抗弯体3、导电体4和阳极炭块7的总重，受力大，高强度钢材的使用保证使用过程中横梁1不被破坏；电流流经导杆5、爆炸块6、横梁1、爪身2和阳极炭块7，向铝电解槽中输送电流，导电体4采用高导电率钢材，使爪身2与阳极炭块7之间流经的电流稳定，电能损耗小，发热现象明显减少，向抗弯段传导的热量也明显减少；抗弯体3材料上采用高强度钢材，结构上采用上大下小的变截面柱体，本实施例中为上大下小的圆台形，提高抗弯刚度，从而减少弯曲变形，保证反复多次使用后，钢爪依然不会发生内弯，使钢爪使用寿命增加。

在作业后定期检修的过程中，发现钢爪有损坏或弯曲时，可以直接在生产线上锯切掉损坏部位，重新连接新的替换部位即可。

实施例2

如图1、2、4、7所示，一种抗弯曲组合式阳极钢爪，包括横梁1和爪身2，爪身2包括抗弯体3和导电体4，抗弯体3和导电体4采用电渣焊连接，横梁1与抗弯体3采用电渣焊连接，抗弯体3为上大下小的变截面圆柱体，导电体4为圆柱体；抗弯体3的上截面302为椭圆形；抗弯体3下截面301为圆形，下截面301直径与导电体4直径相同；抗弯体3和导电体4之间的外部夹角为150°，横梁1与抗弯体3之间的外部夹角为120°；横梁1选用GB-T1591-2008《低合金高强度结构钢》中屈服强度为460MPa的低合金高强钢棒材制成，抗弯体3选用GB-T1591-2008《低合金高强度结构钢》中屈服强度为460MPa的低合金高强钢棒材制成，导电体4选用GB/T700-2006《碳素结构钢》中碳含量为0.35wt%的低碳钢棒材制成。

作业前和作业中的操作与实施例1相同。

其中，抗弯体3材料上采用高强度钢材，结构上采用上大下小的变截面柱体，本实施例中为上大下小椭圆台形，增大截面面积，提高抗弯刚度，从而减少弯曲变形，保证反复多次使用后，钢爪依然不会发生内弯，使钢爪使用寿命增加。

在作业后定期检修的过程中，发现钢爪有损坏或弯曲时，可以直接在生产线上锯切掉损坏部位，重新连接新的替换部位即可。

实施例3

如图1、2、5、7所示，一种抗弯曲组合式阳极钢爪，包括横梁1和爪身2，爪身2包括抗弯体3和导电体4，抗弯体3和导电体4采用过盈配合连接，横梁1与抗弯体3采用过盈配合连接，抗弯体3为上大下小的变截面中空圆柱体，导电体4为圆柱体；抗弯体3的上截面302为圆环形；抗弯体3下截面301为圆环形，下截面301外径与导电体4直径相同；抗弯体3和导电体4之间的外部夹角为135°，横梁1与抗弯体3之间的外部夹角为135°；横梁1选用GB-T1591-2008《低合金高强度结构钢》中屈服强度为350MPa的低合金高强钢棒材制成，抗弯体3选用GB-T1591-2008《低合金高强度结构钢》中屈服强度为350MPa的低合金高强钢棒材制成，导电体4选用铁纯度为99.6％的工业纯铁棒材制成。

作业前和作业中的操作与实施例1相同。

其中，抗弯体3材料上采用高强度钢材，结构上采用上大下小的变截面中空柱体，本实施例中为上大下小的中空圆台形，因为同样直径的空心圆柱和实心圆柱，实心圆柱抗弯、抗折、抗敲强度更大，同样截面积的空心圆柱和实心圆柱，空心圆柱抗弯、抗折、抗敲强度更大，也就是在用料相差无几的基础上进一步提高抗弯刚度，从而减少弯曲变形，保证反复多次使用后，钢爪依然不会发生内弯，使钢爪使用寿命增加。

在作业后定期检修的过程中，发现钢爪有损坏或弯曲时，可以直接在生产线上锯切掉损坏部位，重新连接新的替换部位即可。

实施例4

如图1、2、6、7所示，一种抗弯曲组合式阳极钢爪，包括横梁1和爪身2，爪身2包括抗弯体3和导电体4，抗弯体3和导电体4采用摩擦焊接连接，横梁1与抗弯体3采用摩擦焊接连接，抗弯体3为上大下小的变截面中空圆柱体，导电体4为圆柱体；抗弯体3的上截面302为椭圆环形；抗弯体3下截面301为圆环形，下截面301外径与导电体4直径相同；抗弯体3和导电体4之间的外部夹角为160°，所述横梁1与抗弯体3之间的外部夹角为110°；横梁1选用GB-T1591-2008《低合金高强度结构钢》中屈服强度为400MPa的低合金高强钢棒材制成，抗弯体3选用GB-T1591-2008《低合金高强度结构钢》中屈服强度为400MPa的低合金高强钢棒材制成，导电体4选用铁纯度为99.8％的工业纯铁棒材制成。

作业前和作业中的操作与实施例1相同。

其中，抗弯体3材料上采用高强度钢材，结构上采用上大下小的变截面中空柱体，本实施例中为上大下小的中空椭圆台形，因为同样直径的空心圆柱和实心圆柱，实心圆柱抗弯、抗折、抗敲强度更大，同样截面积的空心圆柱和实心圆柱，空心圆柱抗弯、抗折、抗敲强度更大，也就是在用料相差无几的基础上进一步增大截面面积，提高抗弯刚度，从而减少弯曲变形，保证反复多次使用后，钢爪依然不会发生内弯，使钢爪使用寿命增加。

在作业后定期检修的过程中，发现钢爪有损坏或弯曲时，可以直接在生产线上锯切掉损坏部位，重新连接新的替换部位即可。

Claims (9)

1.一种抗弯曲组合式阳极钢爪，包括横梁（1）和爪身（2），其特征在于：所述的爪身（2）包括抗弯体（3）和导电体（4），所述抗弯体（3）和导电体（4）固定连接，所述横梁（1）与抗弯体（3）固定连接，所述抗弯体（3）为上大下小的变截面圆柱体，所述导电体（4）为圆柱体。

2.如权利要求1所述的一种抗弯曲组合式阳极钢爪，其特征在于：所述抗弯体（3）下截面（301）为圆形，所述下截面（301）直径与导电体（4）直径相同。

3.如权利要求2所述的一种抗弯曲组合式阳极钢爪，其特征在于：所述抗弯体（3）的上截面（302）为圆形或椭圆形。

4.如权利要求1所述的一种抗弯曲组合式阳极钢爪，其特征在于：所述抗弯体（3）为中空柱体。

5.如权利要求4所述的一种抗弯曲组合式阳极钢爪，其特征在于：所述抗弯体（3）下截面（301）为圆环形，所述下截面（301）外径与导电体（4）直径相同。

6.如权利要求5所述的一种抗弯曲组合式阳极钢爪，其特征在于：所述抗弯体（3）的上截面（302）为圆环形或椭圆环形。

7.如权利要求3或6所述的一种抗弯曲组合式阳极钢爪，其特征在于：所述抗弯体（3）和导电体（4）之间的外部夹角为135-160°，所述横梁（1）与抗弯体（3）之间的外部夹角为110-135°。

8.如权利要求7所述的一种抗弯曲组合式阳极钢爪，其特征在于：所述抗弯体（3）和导电体（4）的固定连接方式为电渣焊、过盈配合和摩擦焊接中的一种，所述横梁（1）与抗弯体（3）固定连接方式为电渣焊、过盈配合和摩擦焊接中的一种。

9.如权利要求8所述的一种抗弯曲组合式阳极钢爪，其特征在于：所述横梁（1）和抗弯体（3）选用屈服强度为295MPa-460MPa的低合金高强钢棒材制成。