[go: up one dir, main page]

RU84386U1 - ANODE DEVICE FOR ALUMINUM ELECTROLYZER - Google Patents

ANODE DEVICE FOR ALUMINUM ELECTROLYZER Download PDF

Info

Publication number
RU84386U1
RU84386U1 RU2008150016/22U RU2008150016U RU84386U1 RU 84386 U1 RU84386 U1 RU 84386U1 RU 2008150016/22 U RU2008150016/22 U RU 2008150016/22U RU 2008150016 U RU2008150016 U RU 2008150016U RU 84386 U1 RU84386 U1 RU 84386U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminum
copper
block
layer
steel
Prior art date
Application number
RU2008150016/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Кузьмин
Владимир Ильич Лысак
Олег Витальевич Строков
Виктор Владимирович Литвинов
Евгений Андреевич Никуличев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)
Priority to RU2008150016/22U priority Critical patent/RU84386U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU84386U1 publication Critical patent/RU84386U1/en

Links

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

Анодное устройство алюминиевого электролизера, содержащее алюминиевую шину, монолитный стальной штырь и соединенную сваркой взрывом медно-алюминиевую колодку, отличающееся тем, что колодка выполнена трехслойной, в которой между алюминиевым и медным слоями установлена антидиффузионная прослойка из азотированной стали толщиной 0,5-0,8 мм, причем все слои соединены между собой по всей цилиндрической площади колодки одновременной сваркой взрывом.An anode device of an aluminum electrolyzer containing an aluminum busbar, a monolithic steel pin and a copper-aluminum block connected by explosion welding, characterized in that the block is made of a three-layer one, in which between the aluminum and copper layers there is an anti-diffusion layer made of nitrided steel with a thickness of 0.5-0.8 mm, and all layers are interconnected over the entire cylindrical area of the block by simultaneous explosion welding.

Description

Изобретение относится к цветной металлургии и предназначается для использования в токоподводящем анодном устройстве алюминиевого электролизера.The invention relates to ferrous metallurgy and is intended for use in a current-conducting anode device of an aluminum electrolyzer.

Известна конструкция токоподводящего анодного устройства алюминиевого электролизера (Справочник металлурга по цветным металлам. Производство алюминия. - М.: Металлургия, 1971. - С.178-182), в которой колодка выполнена монолитной из алюминия, а стальной штырь выполнен составным, снабженным медной рубашкой для улучшения контакта с алюминиевой колодкой и снижения перепада напряжения, причем для экономии меди рубашка может быть выполнена комбинированной: одна ее половина по окружности штыря выполнена из меди (медная вставка), а вторая - из стали.A known design of the current-conducting anode device of an aluminum electrolyzer (Metallurgical non-ferrous metals reference book. Aluminum production. - M .: Metallurgy, 1971. - P.178-182), in which the block is made of monolithic aluminum, and the steel pin is made integral, equipped with a copper jacket to improve contact with the aluminum block and reduce the voltage drop, and to save copper, the shirt can be combined: one half of the circumference of the pin is made of copper (copper insert), and the second is made of steel.

Недостатком данной конструкции является низкая прочность и снижение срока службы, связанные с постепенным деформированием колодки и уменьшением ее площади контакта с медно-стальным штырем из-за невозможности очень пластичной алюминиевой колодки, имеющей низкую твердость, противостоять воздействию значительных и длительных по времени прижимных усилий, необходимых для обеспечения плотного контакта. Другим недостатком данной конструкции являются значительные расходы, идущие на изготовление составного штыря, что связано с применением большой по массе дефицитной медной вставки (около 6 кг) и дорогостоящей сварочной проволоки (около 1 кг) для приварки медной вставки к стальному штырю.The disadvantage of this design is the low strength and reduced service life associated with the gradual deformation of the block and a decrease in its contact area with the copper-steel pin due to the inability of a very ductile aluminum block having low hardness to withstand the significant and long-term pressing forces required to ensure tight contact. Another disadvantage of this design is the significant cost involved in the manufacture of the composite pin, which is associated with the use of a large mass of scarce copper insert (about 6 kg) and expensive welding wire (about 1 kg) for welding a copper insert to a steel pin.

Известна конструкция токоподводящего анодного устройства алюминиевого электролизера (пат. РФ №2153028, МПК С25С 3/16, опуб. 20.07.2000), когда колодка и прижимной рычаг выполнены из антимагнитного материала.A known design of the current-conducting anode device of an aluminum electrolyzer (US Pat. RF No. 2153028, IPC C25C 3/16, publ. 20.07.2000), when the block and the pressure lever are made of antimagnetic material.

Недостатком данной конструкции является высокое переходное электросопротивление вследствие отсутствия плотного контакта колодки со штырем и возможности его быстрого загрязнения и окисления в процессе эксплуатации, так как рычаг не позволяет создавать необходимых для хорошего контакта больших прижимных усилий и обеспечивает лишь поверхностный менее плотный контакт по сравнению с традиционным болтовым соединением. Кроме того, снижается срок службы анодного устройства из-за постепенного деформирования и наличия высокого переходного электросопротивления, что характерно для разъемного контакта типа стальантимагнитный материал, переходное электросопротивление которого значительно больше, чем, например, наиболее предпочтительного контакта медь-алюминий, а значит это может привести к перегреву контакта и преждевременному выходу из строя всей конструкции.The disadvantage of this design is the high transient electrical resistance due to the lack of tight contact between the pad and the pin and the possibility of its rapid contamination and oxidation during operation, since the lever does not allow the large pressing forces necessary for good contact and provides only a surface less dense contact compared to traditional bolted contact connection. In addition, the service life of the anode device is reduced due to gradual deformation and the presence of a high transient electrical resistance, which is characteristic of a detachable steel-antimagnetic type contact material, the transient electrical resistance of which is much greater than, for example, the most preferred copper-aluminum contact, which means that contact overheating and premature failure of the entire structure.

Наиболее близкой по технической сущности является конструкция токоподводящего анодного устройства алюминиевого электролизера (пат. РФ №2232831, МПК С25С 3/16, опуб. 20.07.2004 Бюл. №20), в котором штырь выполнен монолитным стальным, а колодка выполнена биметаллической медно-алюминиевой с толщиной медного слоя 1,2-1,5 мм, который соединен с алюминиевым слоем сваркой взрывом по всему радиусу и на участках уклона колодки, где ширина медного слоя составляет не менее 0,6 ширины уклона.The closest in technical essence is the design of the current-conducting anode device of the aluminum electrolyzer (US Pat. RF No. 2232831, IPC С25С 3/16, publ. 07.20.2004 Bull. No. 20), in which the pin is made of monolithic steel, and the block is made of bimetallic copper-aluminum with a thickness of the copper layer of 1.2-1.5 mm, which is connected to the aluminum layer by explosion welding over the entire radius and in the sections of the slope of the block, where the width of the copper layer is not less than 0.6 of the width of the slope.

Недостатком данной конструкции является снижение прочности и переходного электросопротивления, связанные с длительным воздействием высоких температур на анодное устройство (согласно ТУ период эксплуатации узла составляет не менее 5 лет), что приводит к развитию диффузионных процессов и образованию на границе соединения алюминий-медь хрупких интерметаллидов, резко снижающих прочность и электропроводность соединения, что является характерным для данной пары металлов, склонной к образованию химических соединений при ее высокотемпературном нагреве. К другим недостаткам данной конструкции следует отнести увеличение стоимости изготовления колодки, связанные с дополнительными расходами дорогостоящей меди и взрывчатого вещества, необходимые для приварки взрывом меди к алюминию на участках уклона колодки, а также не возможность получения высококачественного сварного соединения по всей площади контакта алюминия с медью из-за образования на участках уклона колодки большого количества хрупкого оплавленного металла, что связано с применением в этих традиционно трудносвариваемых криволинейных участках дополнительных инициаторов детонации из отрезков детонирующего шнура, обладающего стабильной скоростью детонации, но сверхвысоким бризантным действием (скорость детонации детонирующего шнура составляет ~ 6500 м/с, а оптимальная скорость детонации при сварке взрывом меди и алюминия должна находиться в диапазоне 1800-2500 м/с).The disadvantage of this design is the decrease in strength and transient electrical resistance associated with the prolonged exposure to high temperatures on the anode device (according to the technical specifications, the unit is in operation for at least 5 years), which leads to the development of diffusion processes and the formation of brittle intermetallic compounds at the aluminum-copper interface, sharply reducing the strength and conductivity of the compound, which is characteristic of a given pair of metals, prone to the formation of chemical compounds at its high temperature urnom heating. Other disadvantages of this design include the increase in the cost of manufacturing blocks associated with the additional costs of expensive copper and explosives required for welding by explosion of copper to aluminum in the areas of the slope of the block, as well as the inability to obtain a high-quality welded joint over the entire contact area of aluminum with copper from due to the formation of a large amount of brittle molten metal on the slope sections of the shoe, which is associated with the use of these traditionally difficult to weld curves in the linear sections of additional detonation initiators from detonating cord segments having a stable detonation velocity but with an ultrahigh brisant action (the detonation cord detonation velocity is ~ 6500 m / s, and the optimum detonation velocity during copper and aluminum explosion welding should be in the range of 1800-2500 m / from).

Технический результат, который обеспечивается при осуществлении изобретения, - это увеличение прочности и срока службы анодного устройства, а также снижение переходного электросопротивления.The technical result that is ensured by the implementation of the invention is an increase in the strength and service life of the anode device, as well as a decrease in transient electrical resistance.

Поставленный технический результат достигается тем, что в анодном устройстве алюминиевого электролизера, содержащем алюминиевую шину, монолитный стальной штырь и соединенную сваркой взрывом медно-алюминиевую колодку, выполненную трехслойной, в которой между алюминиевым и медным слоями установлена антидиффузионная прослойка из азотированной стали толщиной 0,5-0,8 мм, причем все слои соединены между собой по всей цилиндрической площади колодки одновременной сваркой взрывом.The technical result achieved is achieved by the fact that in the anode device of the aluminum electrolyzer containing an aluminum busbar, a monolithic steel pin and a copper-aluminum block connected by explosion welding, made of a three-layer layer, in which an anti-diffusion layer of nitrided steel 0.5- 0.5 mm thick is installed between the aluminum and copper layers 0.8 mm, with all layers interconnected over the entire cylindrical area of the block by simultaneous explosion welding.

В отличие от прототипа в заявляемом объекте колодка выполнена трехслойной, что позволяет увеличить прочность и срок службы анодного узла за счет введения третьего термостойкого и более прочного (по сравнению с алюминием и медью) материала, способного успешно противостоять длительным по времени эксплуатационным термодеформационным нагрузкам.In contrast to the prototype, in the claimed object, the block is made of three layers, which allows to increase the strength and service life of the anode assembly due to the introduction of a third heat-resistant and more durable (compared to aluminum and copper) material that can successfully withstand long-term operational thermal deformation loads.

Выполнение антидиффузионной прослойки из азотированной стали позволяет повысить термическую прочность и сохранить низкое переходное электросопротивление за счет создания диффузионного барьера в виде азотированного слоя, что не даст в условиях термического воздействия на колодку возможности образования между алюминием и медью хрупких интерметаллидов, резко снижающих прочность и электропроводность композита.The implementation of the anti-diffusion layer of nitrided steel allows one to increase thermal strength and maintain a low transient electrical resistance due to the creation of a diffusion barrier in the form of a nitrided layer, which will not allow the formation of brittle intermetallic compounds between aluminum and copper, which sharply reduce the strength and electrical conductivity of the composite.

Выполнение антидиффузионной прослойки из азотированной стали толщиной 0,5-0,8 мм позволяет повысить прочность и срок службы анодного узла за счет создания возможности успешно противостоять значительным давлениям от прижимного усилия, необходимого для обеспечения плотного контакта колодки со стальным штырем, не пластичным медно-алюминиевым слоям колодки, а более прочному композиту медь-сталь-алюминий, что позволит исключить возможность деформирования такой усиленной композиционной колодки и тем самым обеспечить постоянство исходных размеров колодки, а значит и постоянство электроконтакта "колодка-штырь" в процессе длительного периода эксплуатации узла. При выполнении толщины прослойки из азотированной стали меньше 0,5 мм происходит снижение прочности соединения вследствие образования сварочных дефектов в виде прожогов и непроваров из-за действия кумулятивного эффекта, что является характерным при сварке взрывом металлов малых толщин. Выполнение толщины прослойки из азотированной стали больше 0,8 мм нецелесообразно экономически из-за повышенного расхода азотированной стали, а также возможности деформирования колодки вследствие увеличения высоты заряда взрывчатого вещества, а, следовательно - и его мощности.The implementation of the anti-diffusion layer of nitrided steel with a thickness of 0.5-0.8 mm allows to increase the strength and service life of the anode assembly by creating the ability to successfully withstand significant pressure from the pressing force necessary to ensure tight contact of the block with a steel pin, not plastic copper-aluminum pad layers, and a more durable copper-steel-aluminum composite, which will eliminate the possibility of deformation of such a reinforced composite pad and thereby ensure the constancy of the initial p dimensions of the pads, and hence the constancy of the electrical contact "block-pin" during a long period of operation of the node. When the thickness of the interlayer of nitrided steel is less than 0.5 mm, the strength of the joint decreases due to the formation of welding defects in the form of burn throughs and lack of fusion due to the cumulative effect, which is characteristic of explosion welding of metals of small thicknesses. The thickness of the layer of nitrided steel more than 0.8 mm is not economically feasible due to the increased consumption of nitrided steel, as well as the possibility of deformation of the block due to an increase in the height of the explosive charge, and, consequently, its power.

Выполнение соединений всех слоев между собой по всей цилиндрической площади колодки позволяет повысить прочность соединения за счет упрощения формы контактного медного слоя и тем самым исключения его приварки взрывом на трудносвариваемых участках уклона колодки, имеющих большое количество оплавленного металла. Также существенно уменьшатся расходы дорогостоящей меди и взрывчатого вещества (более чем на 20%) за счет исключения медного слоя и взрывчатого вещества, необходимых в случае сварки взрывом на участках уклона колодки.The implementation of the connections of all layers to each other over the entire cylindrical area of the block allows to increase the strength of the connection by simplifying the shape of the contact copper layer and thereby eliminating its explosion explosion on difficult to weld areas of the slope of the block having a large amount of molten metal. Expenses of expensive copper and explosives will also significantly decrease (by more than 20%) due to the exclusion of the copper layer and explosives necessary in the case of explosion welding in the areas of the slope of the block.

Выполнение соединений всех слоев колодки одновременной сваркой взрывом позволяет получить высокую прочность и качество сварного соединения за счет отсутствия сварочных дефектов типа прожогов, непроваров, оплавленного металла, так как, например, при последовательной сварки взрывом каждого слоя колодки (за две взрывные операции) возможно образование дефектов типа прожогов, непроваров, хрупких оплавов и др. Кроме этого, одновременная сварка взрывом позволяет уменьшить трудоемкость изготовления и расход взрывчатых материалов (взрывчатого вещества, электродеторов, детонационного провода) за счет применения только одной взрывной операции.The connection of all layers of the block with simultaneous explosion welding allows to obtain high strength and quality of the welded joint due to the absence of welding defects such as burn-throughs, lack of fusion, melted metal, since, for example, during sequential welding by explosion of each layer of the block (in two explosive operations), defects can be formed such as burn-throughs, lack of fusion, brittle alloys, etc. In addition, simultaneous explosion welding reduces the complexity of manufacturing and the consumption of explosive materials (explosive of substances elektrodetorov, detonation wires) through the use of only one blasting operation.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид токоподводящего анодного устройства алюминиевого электролизера, на фиг.2 - то же, вид сверху.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the current-conducting anode device of an aluminum electrolyzer, figure 2 is the same, top view.

Анодное устройство алюминиевого электролизера состоит из алюминиевой шины 1, стального штыря 2 и трехслойной колодки, состоящей из основного алюминиевого слоя 3, контактного медного слоя 5 и промежуточной антидиффузионной прослойки из азотированной стали 4 толщиной 0,5-0,8 мм, причем все слои соединены между собой по всей цилиндрической площади колодки одновременной сваркой взрывом, при этом колодка прижимается к штырю с помощью накладки 6, шпилек 7 и гаек 8, что позволяет повысить прочность, срок службы анодного устройства и снизить переходное электросопротивление за счет создания диффузионного барьера в виде азотированного слоя, что не даст в условиях термического воздействия на колодку возможности образования между алюминием и медью хрупких интерметаллидов, резко снижающих прочность и электропроводность композита, а также - снизить трудоемкость изготовления и уменьшить расходы дорогостоящей меди и взрывчатого вещества за счет упрощения формы контактного медного слоя.The anode device of the aluminum electrolyzer consists of an aluminum bus 1, a steel pin 2 and a three-layer block consisting of a main aluminum layer 3, a contact copper layer 5 and an intermediate anti-diffusion layer of nitrided steel 4 with a thickness of 0.5-0.8 mm, all layers being connected between each other over the entire cylindrical area of the block by simultaneous explosion welding, while the block is pressed against the pin with the help of a cover 6, studs 7 and nuts 8, which allows to increase strength, service life of the anode device and reduce transition f electrical resistance due to the creation of a diffusion barrier in the form of a nitrided layer, which will not allow the formation of brittle intermetallic compounds between aluminum and copper, which sharply reduce the strength and conductivity of the composite, and also reduce the complexity of manufacturing and reduce the cost of expensive copper and explosive substances by simplifying the shape of the contact copper layer.

Работа анодного устройства алюминиевого электролизера происходит следующим образом. От общей электрической цепи ток подается на алюминиевую шину 1, затем ток проходит по трехслойной колодке сначала по основному алюминиевому слою 3, далее через промежуточную антидиффузионную прослойку из азотированной стали 4 и медный слой 5 ток подается на стальной штырь 2, который погружен в анодную массу самообжигающегося анода. В процессе эксплуатации анодного узла колодка постоянно подвергается длительному воздействию механических нагрузок в условиях при высоких температурах. Поэтому к конструкции токоподводящего анодного устройства алюминиевого электролизера предъявляются повышенные требования, заключающиеся в обеспечении высокой прочности, долговечности при минимальном переходном электросопротивлении. Эти требования обеспечиваются тем, что колодка выполнена трехслойной, в которой между алюминиевым и медным слоями устанавливают антидиффузионную прослойку из азотированной стали толщиной 0,5-0,8 мм, причем все слои соединены между собой по всей цилиндрической площади колодки одновременной сваркой взрывом.The operation of the anode device of an aluminum electrolyzer is as follows. From the common electric circuit, current is supplied to the aluminum bus 1, then the current passes through a three-layer block, first along the main aluminum layer 3, then through the intermediate anti-diffusion layer of nitrided steel 4 and the copper layer 5, the current is supplied to the steel pin 2, which is immersed in the anode mass of self-calcining anode. During operation of the anode assembly, the block is constantly exposed to prolonged exposure to mechanical stress at high temperatures. Therefore, the design of the current-conducting anode device of an aluminum electrolyzer is subject to increased requirements, which are to provide high strength, durability with minimal transient electrical resistance. These requirements are ensured by the fact that the block is made in three layers, in which an anti-diffusion layer of nitrided steel 0.5-0.8 mm thick is installed between the aluminum and copper layers, and all layers are interconnected over the entire cylindrical area of the block by simultaneous explosion welding.

Сборка предлагаемой конструкции анодного узла алюминиевого электролизера происходит в следующей последовательности. Сначала осуществляют изготовление одновременной сваркой взрывом трехслойной колодки. Для этого трехслойный пакет собирают таким образом, чтобы антидиффузионная прослойка из азотированной стали находилась между алюминиевым и медным слоями, при этом заряд взрывчатого вещества устанавливают сверху контактного медного слоя. Полученная одновременной сваркой взрывом трехслойная (медь-сталь-алюминий) колодка приваривается сваркой плавлением к алюминиевой шине. Затем осуществляют стыковку трехслойной колодки со стальным штырем непосредственно на алюминиевом электролизере, при этом с целью обеспечения стабильного плотного электроконтакта колодка со стороны медного слоя прижимается к стальному штырю с помощью накладки, шпилек и гаек.Assembly of the proposed design of the anode assembly of an aluminum electrolyzer occurs in the following sequence. First, the manufacture is carried out by simultaneous explosion welding of a three-layer block. For this, a three-layer package is assembled so that the anti-diffusion layer of nitrided steel is between the aluminum and copper layers, while the explosive charge is placed on top of the contact copper layer. The three-layer (copper-steel-aluminum) block obtained by simultaneous explosion welding is fusion-welded to an aluminum rail. Then, the three-layer block is docked with the steel pin directly on the aluminum electrolyzer, while in order to ensure a stable tight electrical contact, the block from the side of the copper layer is pressed against the steel pin with the help of plates, studs and nuts.

Пример исполненияExecution example

Исходными материалами для изготовления токоподводящего анодного устройства были: штырь из стали марки Ст.3 диаметром 120 мм; стандартная колодка из алюминия марки А5 размерами 110×200 мм и радиусом 60 мм; антидиффузионная прослойка из азотированной стали марки Ст.3 толщиной 0,2-1,0 мм; прослойка из меди марки M1 толщиной 1,5 мм; стандартная шина из алюминия марки А5 сечением 35×310 мм.The starting materials for the manufacture of the current-carrying anode device were: a pin made of steel of grade St.3 with a diameter of 120 mm; A5 standard aluminum block 110 × 200 mm in size and 60 mm in radius; anti-diffusion layer of nitrated steel grade St.3 with a thickness of 0.2-1.0 mm; 1.5 mm thick copper interlayer; A5 standard aluminum tire with a cross-section of 35 × 310 mm.

На первом этапе осуществлялось изготовление одновременной сваркой взрывом трехслойной (медь-сталь-алюминий) колодки. При этом толщина антидиффузионной прослойки из азотированной стали изменялась в пределах от 0,2 до 1,0 мм. Полученные сваркой взрывом композиционные колодки с разной толщиной азотированной стальной прослойки разрезались на образцы для проведения механических испытаний, металлографических и электрофизических исследований. Данные о влиянии толщины антидиффузионной прослойки на прочность, количество оплавов и переходное электросопротивление трехслойной колодки приведены в табл.1. Полученные результаты исследований показали, что оптимальная толщина антидиффузионной прослойки из азотированной стали составляет 0,5-0,8 мм. При такой толщине антидиффузионной прослойки достигается самая высокая прочность соединения (σсоед.=107-108 МПа) и самое низкое переходное электросопротивление (R=8-10 мкОм·мм2). При выполнении толщины прослойки из азотированной стали меньше 0,5 мм происходит снижение прочности и повышение переходного электросопротивления вследствие образования сварочных дефектов типа прожогов, непроваров, хрупких оплавов, что является характерным при сварке взрывом металлов малых толщин. Выполнение толщины прослойки из азотированной стали больше 0,8 мм нецелесообразно экономически из-за повышенного расхода азотированной стали, а также возможности деформирования колодки вследствие увеличения высоты заряда взрывчатого вещества, а, следовательно - и его мощности.At the first stage, the production of three-layer (copper-steel-aluminum) blocks by simultaneous explosion welding was carried out. In this case, the thickness of the anti-diffusion layer of nitrided steel varied from 0.2 to 1.0 mm. Obtained by explosion welding, composite pads with different thicknesses of nitrided steel layer were cut into samples for mechanical tests, metallographic and electrophysical studies. Data on the effect of the thickness of the anti-diffusion layer on the strength, the number of melts and the transient electrical resistance of a three-layer block are given in Table 1. The obtained research results showed that the optimal thickness of the anti-diffusion layer of nitrided steel is 0.5-0.8 mm. With such a thickness of the anti-diffusion layer, the highest bond strength (σ com. = 107-108 MPa) and the lowest transient electrical resistance (R = 8-10 μOhm · mm 2 ) are achieved. When the thickness of the interlayer of nitrided steel is less than 0.5 mm, there is a decrease in strength and an increase in transient electrical resistance due to the formation of welding defects such as burn-throughs, lack of fusion, brittle alloys, which is typical for explosion welding of metals of small thicknesses. The thickness of the layer of nitrided steel more than 0.8 mm is not economically feasible due to the increased consumption of nitrided steel, as well as the possibility of deformation of the block due to an increase in the height of the explosive charge, and, consequently, its power.

Таблица 1Table 1 Влияние толщины азотированной стальной прослойки на количество оплавов, прочность соединения и переходное электросопротивлениеThe effect of the thickness of the nitrided steel layer on the number of melts, bond strength and transient electrical resistance Толщина азотированной стальной прослойки, ммThe thickness of the nitrided steel layer, mm Свариваемые материалыMaterials to be welded Расход азотированной стальной прослойки, кгConsumption of nitrided steel layer, kg Наличие сварочных дефектовThe presence of welding defects Количество оплавленного металла, %The amount of molten metal,% Прочность соединения, МПаThe strength of the connection, MPa Переходное электросопротивление, мкОм×мм2 Transient electrical resistance, μOhm × mm 2 0,20.2 М1+Ст.3(азот.)+А5M1 + St. 3 (nitrogen.) + A5 0,0280,028 Прожоги, непроварыBurns, lack of fusion 4848 5454 5656 0,30.3 М1+Ст.3(азот.)+А5M1 + St. 3 (nitrogen.) + A5 0,0420,042 Прожоги, непроварыBurns, lack of fusion 2727 6868 3737 0,40.4 М1+Ст.3(азот.)+А5M1 + St. 3 (nitrogen.) + A5 0,0560.056 Локальные прожогиLocal Burns 14fourteen 8888 2121 0,50.5 М1+Ст.3(азот.)+А5M1 + St. 3 (nitrogen.) + A5 0,0700,070 нетno 66 107107 1010 0,60.6 М1+Ст.3(азот.)+А5M1 + St. 3 (nitrogen.) + A5 0,0840,084 нетno 55 108108 88 0,70.7 М1+Ст.3(азот.)+А5M1 + St. 3 (nitrogen.) + A5 0,0980,098 нетno 55 108108 88 0,80.8 М1+Ст.3(азот.)+А5M1 + St. 3 (nitrogen.) + A5 0,1120,112 нетno 55 108108 88 0,90.9 М1+Ст.3(азот.)+А5M1 + St. 3 (nitrogen.) + A5 0.1260.126 нетno 66 107107 1010 1,01,0 М1+Ст.3(азот.)+А5M1 + St. 3 (nitrogen.) + A5 0,1400.140 нетno 55 108108 88

Таблица 2table 2 Сравнительные данные термомеханических испытаний и электрофизических исследований анодных устройств различной конструкцииComparative data on thermomechanical tests and electrophysical studies of anode devices of various designs Контролируемый объектControlled object Свариваемые материалыMaterials to be welded Толщины свариваемых материалов, ммThickness of materials to be welded, mm Расход материалов, кгConsumption of materials, kg Свойства колодки после сварки взрывомPads properties after explosion welding Свойства колодки после сварки взрывом и термообработки (Т=300°С, t=3 ч)Pads properties after explosion welding and heat treatment (Т = 300 ° С, t = 3 h) медьcopper сталь азотированнаяnitrided steel взрывчатое веществоexplosive Количество оплавленного металла, %The amount of molten metal,% Прочность соединения,
МПа
Bond strength,
MPa
Переходное электросопротивление мкОм×мм2 Transient electrical resistance μOhm × mm 2 Количество опла-вов и ин-терметал-лидов, %The number of charges and inter-lead,% Прочность соединения, МПаThe strength of the connection, MPa Переходное электросопротивление мкOм×мм2 Transient resistance μOhm × mm 2
ПредлагаемыйProposed М1+Ст.3азот.+А5M1 + St. 3 nitrogen. + A5 1,5+0,6+801.5 + 0.6 + 80 0,2400.240 0,0840,084 0,1800.180 55 108108 88 77 106106 1212 Прототип (Патент РФ №2232831)Prototype (RF Patent No. 2232831) М1+А5M1 + A5 1,5+801,5 + 80 0,2940.294 -- 0,2200.220 11eleven 9292 1717 100 (сплошная прослойка)100 (continuous layer) 4646 104104

Сравнительные данные термомеханических испытаний и электрофизических исследований разных конструкций анодного устройства приведены в табл.2. Полученные результаты исследований показали, что предлагаемая конструкция анодного устройства по сравнению с прототипом имеет более высокую прочность и долговечность при минимальном переходном электросопротивлении.Comparative data of thermomechanical tests and electrophysical studies of various designs of the anode device are given in table 2. The obtained research results showed that the proposed design of the anode device in comparison with the prototype has higher strength and durability with minimal transient electrical resistance.

Claims (1)

Анодное устройство алюминиевого электролизера, содержащее алюминиевую шину, монолитный стальной штырь и соединенную сваркой взрывом медно-алюминиевую колодку, отличающееся тем, что колодка выполнена трехслойной, в которой между алюминиевым и медным слоями установлена антидиффузионная прослойка из азотированной стали толщиной 0,5-0,8 мм, причем все слои соединены между собой по всей цилиндрической площади колодки одновременной сваркой взрывом.
Figure 00000001
An anode device of an aluminum electrolyzer containing an aluminum busbar, a monolithic steel pin and a copper-aluminum block connected by explosion welding, characterized in that the block is made of a three-layer one, in which between the aluminum and copper layers there is an anti-diffusion layer made of nitrided steel with a thickness of 0.5-0.8 mm, and all layers are interconnected over the entire cylindrical area of the block by simultaneous explosion welding.
Figure 00000001
RU2008150016/22U 2008-12-17 2008-12-17 ANODE DEVICE FOR ALUMINUM ELECTROLYZER RU84386U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008150016/22U RU84386U1 (en) 2008-12-17 2008-12-17 ANODE DEVICE FOR ALUMINUM ELECTROLYZER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008150016/22U RU84386U1 (en) 2008-12-17 2008-12-17 ANODE DEVICE FOR ALUMINUM ELECTROLYZER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU84386U1 true RU84386U1 (en) 2009-07-10

Family

ID=41046209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008150016/22U RU84386U1 (en) 2008-12-17 2008-12-17 ANODE DEVICE FOR ALUMINUM ELECTROLYZER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU84386U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU185344U1 (en) * 2018-07-11 2018-11-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) ANODE DEVICE FOR ALUMINUM ELECTROLYZER

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU185344U1 (en) * 2018-07-11 2018-11-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) ANODE DEVICE FOR ALUMINUM ELECTROLYZER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110461528B (en) Method for manufacturing resistance spot-welded joint
CN107695559B (en) A kind of silver-based composite solder foil material and preparation method thereof
CN107160022A (en) For aluminium workpiece and steel workpiece resistance spot welding match somebody with somebody composite electrode
JP5948385B2 (en) Tape material having a clad structure for manufacturing a spark plug electrode
US12030275B2 (en) Multi-process alloy clad
RU84386U1 (en) ANODE DEVICE FOR ALUMINUM ELECTROLYZER
KR100921704B1 (en) Manufacturing Method of Plate-type Composite Electrical Contact Device
US3568301A (en) Bonding of precious metal to a metal substrate and product therefor
US6783726B2 (en) Cooling element and method for manufacturing cooling elements
FI110270B (en) Process for making an electrode and an electrode
FI86116C (en) Process for the preparation of a hole profile of oxygen release copper and the use of a hole profile thus produced for electric lines
JP2013063458A (en) Jointing method and jointing component
RU2232831C1 (en) Anodic device of the aluminum electrolyzer
RU2346087C1 (en) Cathode for copper receiving
Behrens et al. Compound forging of hybrid powder-solid-parts made of steel and aluminum
JP2014162965A (en) Tungsten electrode material for resistance welding
RU211023U1 (en) Anode pin of aluminum electrolyzer
RU88356U1 (en) CONTACT CONNECTION OF A SURFACE ASSEMBLY TO THE CATHODE SECTION OF THE ELECTROLYZER
JP4482654B2 (en) Heat resistant material for high energy density equipment
CN118385717B (en) A U-shaped copper-aluminum composite transition plate and its preparation method and application
CN1586789A (en) Silver-based alloy/copper/silver-based alloy layered composite brazing material
RU66112U1 (en) DISCONNECT KNIFE
RU2170289C1 (en) Anode pin of aluminum electrolyzer
RU185344U1 (en) ANODE DEVICE FOR ALUMINUM ELECTROLYZER
JP2024000692A (en) Bonding structure and bonding method

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20091218