Токоподвод для электролизеров алюминия

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для обеспечения работы электролизеров по производству алюминия, преимущественно для соединения катодной шины с катодным стержнем алюминиевого электролизера. Техническим результатом изобретения является снижение электрических потерь в месте контакта токоподвода с катодным стержнем и увеличение механической прочности соединения. Токоподвод содержит токоподводящий спуск, выполненный в виде набора гибких алюминиевых лент, одним концом жестко соединенным с катодной шиной, а другим концом - разъемным соединением со стальным катодным стержнем через переходный элемент с нанесенным на контактирующую поверхность медным слоем. Токоподвод дополнительно снабжен переходным элементом для соединения концов набора гибких алюминиевых лент с катодной шиной и двумя металлическими пластинами. В переходных элементах выполнены П-образные выемки, а концы набора гибких алюминиевых лент соединены между собой нижними плоскостями П-образных выемок и металлическими пластинами сваркой взрывом. Со стороны катодного стержня переходный элемент и металлическая пластина выполнены из стали. Со стороны катодной шины переходный элемент и металлическая пластина выполнены из алюминия. Со стороны катодной шины переходный элемент и металлическая пластина выполнены из стали, а на нижнюю поверхность переходного элемента нанесен слой алюминия. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для обеспечения работы электролизеров по производству алюминия, преимущественно для соединения катодной шины с катодным стержнем алюминиевого электролизера.

Известно соединение шины с катодным стержнем алюминиевого электролизера через медную пластину, жестко связанную с гибким алюминиевым катодным спуском, а со стальным катодным стержнем - крепежными элементами [п.м. №15732, С 25 С 3/16, Бюл. №31, 2000 г.].

Известно контактное соединение узла токоподвода к катодной секции электролизера через наконечник, выполненный из медной и алюминиевой пластин, соединенных между собой внахлест сваркой взрывом [п. РФ №2165483, С 25 С 3/16, Бюл. №11, 2000 г.].

Известно соединение шины с катодным стержнем алюминиевого электролизера через биметаллические пластины, одна из двух частей которых выполнена из алюминия и соединена с гибким катодным спуском [п.м. №15341, С 25 С 3/16, Бюл. №28, 2000 г.].

Недостатком данных решений является ограничение усилий сжатия в разъемных контактных соединениях из-за низкой прочности на смятие алюминия и меди, что приводит к ухудшению электрического контакта.

Наиболее близким техническим решением является соединение шины с катодным стержнем алюминиевого электролизера [п.м. №23880, С 25 С 3/16, Бюл. №20, 2002 г.]. Соединение шины сдержит токоподводящий спуск, выполненный в виде набора гибких алюминиевых лент, одним концом соединенных с шиной через алюминиевую “бобышку”, а другим концом разъемным соединением со стальным катодным стержнем пластиной из алюминиевого сплава с нанесенным на контактирующую поверхность медного слоя толщиной 0,25-0,5 мм, выполненной со скосом и продольным разрезом посредине. На катодный стальной стержень нанесен или напылен слой меди толщиной 0,1-0,15 мм.

Недостатком данного соединения является увеличение падения напряжения в разъемном соединении из-за ограничения усилий сжатия, что в свою очередь определяется низкой прочностью на смятие алюминиевого сплава. Кроме того, присоединение набора гибких алюминиевых лент к пластине и “бобышке” проводится с применением аргонодуговой сварки, что усложняет процесс изготовления, т.к. при обычно применяемом количестве алюминиевых лент 50-70 шт, количество переходов при сварке составляет 10-70. Кроме того, соединение характеризуется низкой механической прочностью.

В алюминиевой промышленности уменьшение энергоемкости электролиза алюминия, увеличение межремонтного цикла катодного узла, экономия расхода материалов за счет многократного использования токоподвода являются большой проблемой.

Техническим результатом изобретения является снижение электрических потерь в месте контакта токоподвода с катодным стержнем и увеличение механической прочности соединения.

Технический результат достигается тем, что в токоподводе для электролизеров алюминия, преимущественно для соединения катодной шины с катодным стержнем алюминиевого электролизера, содержащем токоподводящий спуск, выполненный в виде набора гибких алюминиевых лент, одним концом жестко соединенным с катодной шиной, а другим концом - разъемным соединением со стальным катодным стержнем через переходный элемент с нанесенным на контактирующую поверхность медным слоем, новым является то, что токоподвод дополнительно снабжен переходным элементом для соединения концов набора гибких алюминиевых лент с катодной шиной и двумя металлическими пластинами, при этом в переходных элементах выполнены П-образные выемки, а концы набора гибких алюминиевых лент соединены между собой нижними плоскостями П-образных выемок и металлическими пластинами сваркой взрывом. Переходные элементы выполнены на обоих концах токоподвода. Переходный элемент имеет П-образную выемку, в которой сваркой взрывом закреплены концы набора гибких алюминиевых лент. При этом концы набора лент соединены между собой и с нижней плоскостью выемки, а также с поверхностью полок переходных элементов и металлическими пластинами, что повышает прочность соединения. Кроме того, при сварке взрывом за счет поперечной деформации полок П-образная выемка приобретает трапециевидную форму, что дополнительно увеличивает механическую прочность. Деталь со стороны катодного стержня выполняется из стали, при этом металлическая пластина также стальная. Использование стальной пластины позволяет увеличить усилие сжатия в разъемном соединении катодный стержень-токоподвод, что снижает контактное электросопротивление. Со стороны соединения с шиной переходный элемент с П-образной выемкой может быть выполнен как из алюминия, так и из стали с нанесенным на нее слоем алюминия. В первом случае металлическая пластина - алюминиевая, во втором - стальная.

На фиг.1 представлен токоподвод, где концы набора гибких алюминиевых лент 1 закреплены в П-образной выемке. Со стороны катодного стержня переходный элемент (элемент) 2 выполнен из стали, а крепление верхней поверхности набора лент к поверхности полок детали произведено стальной пластиной 3. Со стороны шины элемент 4 выполнен из алюминия, крепление набора лент к полкам произведено алюминиевой пластиной 5. На нижней плоскости со стороны катодного стержня нанесен слой меди 6.

На фиг.2, в отличие от фиг.1, представлен токоподвод, где со стороны катодной шины элемент 4 выполнен из стали с нанесенным слоем алюминия 7, а крепление набора лент с полками элемента осуществлено стальной пластиной 5.

Электрический ток от катодной шины через элемента 4, набор лент 1 поступает на элемент 2 и далее на катодный стержень. При этом применение стальной пластины 3 позволяет увеличить усилие сжатия в разъемном соединении катодный стержень-токоподвод, что снижает падение электрического напряжения в месте контакта. Соединение набора лент как с нижней плоскостью П-образной выемки, так и с поверхностью полок элементов, и за счет получения трапециевидной формы выемки увеличивает прочность узла в целом.

1. Токоподвод для электролизеров алюминия, преимущественно для соединения катодной шины с катодным стержнем алюминиевого электролизера, содержащий токоподводящий спуск, выполненный в виде набора гибких алюминиевых лент, одним концом жестко соединенным с катодной шиной, а другим концом - разъемным соединением со стальным катодным стержнем через переходный элемент с нанесенным на контактирующую поверхность медным слоем, отличающийся тем, что токоподвод дополнительно снабжен переходным элементом для соединения концов набора гибких алюминиевых лент с катодной шиной и двумя металлическими пластинами, при этом в переходных элементах выполнены П-образные выемки, а концы набора гибких алюминиевых лент соединены между собой, нижними плоскостями П-образных выемок и металлическими пластинами сваркой взрывом.

2. Токоподвод по п. 1, отличающийся тем, что со стороны катодного стержня переходный элемент и металлическая пластина выполнены из стали.

3. Токоподвод по п. 1 или 2, отличающийся тем, что со стороны катодной шины переходный элемент и металлическая пластина выполнены из алюминия.

4. Токоподвод по п. 1 или 2, отличающийся тем, что со стороны катодной шины переходный элемент и металлическая пластина выполнены из стали, а на нижнюю поверхность переходного элемента нанесен слой алюминия.