一種新型的鋁電解槽側(cè)部炭塊壓鐵焊接結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁電解技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型的鋁電解槽側(cè)部炭塊壓鐵焊接結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋁電解技術(shù)大規(guī)模推廣以來，尤其是大型預(yù)焙電解槽的開發(fā)應(yīng)用后，鋁電解槽的結(jié)構(gòu)也在不斷地發(fā)展改進(jìn)，但就其電解槽的側(cè)部炭塊上層的壓鐵結(jié)構(gòu)基本沒有太大的改變，壓鐵的作用主要是防止側(cè)部炭塊裸露在空氣中而發(fā)生氧化，造成側(cè)部炭塊破損；同時壓鐵還有防止側(cè)部炭塊受到高溫熔鹽的熱應(yīng)力向上發(fā)生位移，造成側(cè)部炭塊變形破損。
[0003]傳統(tǒng)鋁電解槽的側(cè)部炭塊的焊接方式時T型焊接，如圖1所示，壓鐵I與鋁電解槽槽殼2是垂直焊接在一起。這種結(jié)構(gòu)下，大修結(jié)束后，電解槽經(jīng)過焙燒、啟動進(jìn)入正常生產(chǎn)，隨著生產(chǎn)的不斷進(jìn)行，高溫的熔鹽應(yīng)力逐步增大，向上的應(yīng)力也會逐步增大，使得側(cè)部炭塊逐步向上發(fā)生位移，進(jìn)而推動側(cè)部炭塊的壓鐵也向上發(fā)生位移，最終使得壓鐵產(chǎn)生翹起。一般在電解槽生產(chǎn)到1000天后大部分壓鐵已經(jīng)完全脫落，起不到保護側(cè)部炭塊的作用，使得電解槽的側(cè)部炭塊破損加劇，影響電解槽的生產(chǎn)壽命和爐膛的形成，進(jìn)而影響電解槽的技術(shù)指標(biāo)。
[0004]圖1所示結(jié)構(gòu)的受力分析如圖2和圖3所示，圖中I為壓鐵長度，q為熱量，鋁電解槽在正常生產(chǎn)時會受到電解槽槽殼的拉力Fp電解槽側(cè)部炭塊的熱應(yīng)力F2的作用，還會有壓鐵受到輻射、傳到等發(fā)生的自身變形的內(nèi)應(yīng)力；在以下的受力分析中主要考慮壓鐵受槽殼的拉力和側(cè)部炭塊的熱應(yīng)力產(chǎn)生的均布載荷，最終形成合力F ;在不考慮壓鐵的內(nèi)應(yīng)力時，以壓鐵的幾何中心為受力點，壓鐵最終受到的力為F，致使壓鐵隨時間的推移發(fā)生位移，最終擺脫電解槽槽殼的拉力束縛而脫落。
[0005]當(dāng)鋁電解槽側(cè)部炭塊上層的壓鐵發(fā)生位移翹起或脫落時，電解槽的側(cè)部炭塊很容易暴露在空氣中，由于電解槽在正常生產(chǎn)時的電解質(zhì)溫度大多在920?960°C之間，炭在900°C左右時很容易與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)生產(chǎn)二氧化碳(C+02=C02);因此電解槽的側(cè)部炭塊會逐步被氧化破損，進(jìn)一步造成槽殼受熱過大，熱應(yīng)力加劇使得槽殼也隨之發(fā)生變形，會加劇電解槽的破損，影響電解槽的生產(chǎn)槽齡。
[0006]當(dāng)電解槽的壓鐵發(fā)生翹起時，側(cè)部炭塊受到熱應(yīng)力的作用位移也會加劇，這種位移會引起側(cè)部炭塊與人造伸腿、陰極等結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使得期間容易產(chǎn)生裂縫，為高溫的鋁液、電解熔體的滲透提供了通道，加劇了電解槽的內(nèi)襯破損的速度，同樣會影響電解槽的生產(chǎn)槽齡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的鋁電解槽側(cè)部炭塊壓鐵焊接結(jié)構(gòu)，可避免或減小鋁電解槽側(cè)部炭塊上部壓鐵變形。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種新型的鋁電解槽側(cè)部炭塊壓鐵焊接結(jié)構(gòu)，包括壓鐵1，壓鐵I 一端焊接于鋁電解槽槽殼2的豎直壁上，另一端懸空，且壓鐵I的焊接一端高于懸空一端。
[0010]優(yōu)選地，所述壓鐵I與水平線夾角為5-15°。
[0011]優(yōu)選地，所述壓鐵I與水平線夾角為10°。
[0012]優(yōu)選地，所述壓鐵I 一端的下側(cè)與鋁電解槽槽殼2的豎直壁焊接，上側(cè)與鋁電解槽槽殼2的豎直壁有間隙。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0014]1、鋁電解槽側(cè)部炭塊壓鐵在改進(jìn)后的受力改變較大，而這種受力的改變可以使得壓鐵發(fā)生位移的幅度會明顯減小，變形會得到大幅減少；那么會直接影響到電解槽側(cè)部炭塊氧化和位移程度。
[0015]2、由于鋁電解槽的側(cè)部炭塊壓鐵的焊接方式的改變，使壓鐵的受力方向發(fā)生大幅的改變，在壓鐵發(fā)生位移的幅度會明顯減小、變形會得到大幅減少時，電解槽側(cè)部炭塊氧化和位移也跟著會大幅減小，側(cè)部炭塊的氧化減少、側(cè)部炭塊與人造伸腿、陰極等間不容易產(chǎn)生裂縫，有效阻礙了電解槽的破損，能夠起到延長鋁電解槽槽齡的作用；同時由于電解槽的內(nèi)襯變形有所減小，電解槽的爐膛內(nèi)型也會更為規(guī)整一些，也會對提高電解槽的各項生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)有一定的幫助。
【附圖說明】
[0016]圖1是傳統(tǒng)焊接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是圖1焊接結(jié)構(gòu)中鋁電解槽在正常生產(chǎn)時受到電解槽槽殼的拉力F1的分析圖。
[0018]圖3是圖1焊接結(jié)構(gòu)中壓鐵最終受到的合力F的分析圖。
[0019]圖4是本發(fā)明焊接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5是圖4中焊接結(jié)構(gòu)壓鐵受槽殼斜向下的壓力和側(cè)部炭塊的熱應(yīng)力產(chǎn)生的向上的應(yīng)力的分析圖。
[0021]圖6是圖5中焊接結(jié)構(gòu)壓鐵受槽殼斜向下的壓力和側(cè)部炭塊的熱應(yīng)力產(chǎn)生的向上的應(yīng)力的合力的分析圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。
[0023]如圖4所示，一種新型的鋁電解槽側(cè)部炭塊壓鐵焊接結(jié)構(gòu)，包括壓鐵I，壓鐵I 一端焊接于鋁電解槽槽殼2的豎直壁上，另一端懸空，且壓鐵I的焊接一端高于懸空一端。其中壓鐵I與水平線夾角最好為5-15°，本實施例選擇夾角為10°。而壓鐵I 一端的下側(cè)與鋁電解槽槽殼2的豎直壁焊接，上側(cè)與鋁電解槽槽殼2的豎直壁之間則可以留有一定的間隙。
[0024]根據(jù)上述的焊接結(jié)構(gòu)，壓鐵I受到鋁電解槽槽殼2斜向下的壓力、電解槽側(cè)部炭塊的熱應(yīng)力的作用，還會受到輻射、傳到等發(fā)生的自身變形的內(nèi)應(yīng)力；同樣在以下的受力分析中主要考慮壓鐵受槽殼斜向下的壓力和側(cè)部炭塊的熱應(yīng)力產(chǎn)生的向上的應(yīng)力，受力分析如圖5和圖6所示，鋁電解槽的側(cè)部炭塊壓鐵的改進(jìn)前后的受力分析對比，如圖3和圖6所示，從圖中可以明顯看出鋁電解槽側(cè)部炭塊壓鐵在改進(jìn)后的受力改變較大，而這種受力的改變可以使得壓鐵發(fā)生位移的幅度會明顯減小，變形會得到大幅減少；那么會直接影響到電解槽側(cè)部炭塊氧化和位移程度。
【主權(quán)項】
1.一種新型的鋁電解槽側(cè)部炭塊壓鐵焊接結(jié)構(gòu)，包括壓鐵(I)，其特征在于，壓鐵(I)一端焊接于鋁電解槽槽殼(2)的豎直壁上，另一端懸空，且壓鐵(I)的焊接一端高于懸空一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型的鋁電解槽側(cè)部炭塊壓鐵焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壓鐵(I)與水平線夾角為5-15°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型的鋁電解槽側(cè)部炭塊壓鐵焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壓鐵(I)與水平線夾角為10°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型的鋁電解槽側(cè)部炭塊壓鐵焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壓鐵⑴一端的下側(cè)與鋁電解槽槽殼⑵的豎直壁焊接，上側(cè)與鋁電解槽槽殼⑵的豎直壁有間隙。
【專利摘要】一種新型的鋁電解槽側(cè)部炭塊壓鐵焊接結(jié)構(gòu)，包括壓鐵，壓鐵一端焊接于鋁電解槽槽殼的豎直壁上，另一端懸空，且壓鐵的焊接一端高于懸空一端，該結(jié)構(gòu)可避免或減小鋁電解槽側(cè)部炭塊上部壓鐵變形。
【IPC分類】C25C3-08
【公開號】CN204455306
【申請?zhí)枴緾N201420713120
【發(fā)明人】周虹, 王林, 張鴻福, 崔亮, 衡茂林, 楊國文, 李積海, 張國林, 周宏
【申請人】中國鋁業(yè)股份有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年11月24日