本發(fā)明屬于電解鋁生產(chǎn)器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于電解鋁生產(chǎn)的不粘電解質(zhì)打殼錘頭。

背景技術(shù)：

目前，預(yù)焙電解槽氧化鋁下料采用自動(dòng)化中間點(diǎn)式下料，每臺(tái)電解槽一般設(shè)有三至六個(gè)q235鋼制打殼錘頭交替打殼下料，通過(guò)電磁閥控制打殼氣缸及打擊錘頭，擊破電解質(zhì)表面的堅(jiān)硬結(jié)殼，形成孔洞，作為氧化鋁投料點(diǎn)。這種方式能很好的實(shí)現(xiàn)氧化鋁加料的自動(dòng)控制，但根據(jù)工藝要求，每個(gè)打殼錘頭每晝夜要打擊1400次左右，每次打殼時(shí)都要與殼層摩擦且浸泡在電解質(zhì)中2-3秒，頻繁的打殼動(dòng)作會(huì)使打殼錘頭有較大的磨損，逐漸形成尖錐形，影響打殼效果及下料量，需進(jìn)行維修、更換；這不僅導(dǎo)致維修成本的增加，而且打殼錘頭磨損后的鐵屑摻雜在電解質(zhì)內(nèi)，使鋁液中鐵的含量升高，影響原鋁的質(zhì)量。

公開(kāi)號(hào)為cn102021464b的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種用于鋁電解質(zhì)打殼錘頭的材料，其組分的重量配比為：碳化鎢50%-70%，碳化鈦5%-10%，碳0.01%-1.0%，硅0.5%-1.0%，磷小于0.05%，硫小于0.05%，ni小于0.05%，其余為鐵。該專(zhuān)利是以碳化鎢為基本材料，由于碳化鎢的高硬度、高耐磨性、高防腐性，從而提高了打殼錘頭的使用壽命，延長(zhǎng)了更換周期，降低了生產(chǎn)成本和工作量。

但該專(zhuān)利給出的解決方案雖然延長(zhǎng)了更換周期，卻未能解決另一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，合金材質(zhì)的打殼錘頭都易于粘附電解質(zhì)，粘附的電解質(zhì)越來(lái)越大，形成類(lèi)似“葫蘆頭”的形狀（葫蘆頭指打殼錘頭上下打殼時(shí)，錘頭粘附的電解質(zhì)冷卻后形成堅(jiān)硬的結(jié)殼，來(lái)回反復(fù)，粘結(jié)的電解質(zhì)越來(lái)越大，形成葫蘆的形狀），“葫蘆頭”現(xiàn)象給電解鋁生產(chǎn)造成多方面的困擾：（1）首先嚴(yán)重影響了氧化鋁的下料，下料口出現(xiàn)堵料，使電解質(zhì)中氧化鋁濃度降低，導(dǎo)致陽(yáng)極效應(yīng)頻發(fā)，增大了電能消耗；（2）同時(shí)，“葫蘆頭”的逐漸長(zhǎng)大，也會(huì)造成下料孔擴(kuò)大，不僅加大了電解槽的熱損失，也加劇了周邊陽(yáng)極碳?jí)K的氧化，電解質(zhì)中碳渣增多；（3）再者，“葫蘆頭”結(jié)殼堅(jiān)硬，為避免影響生產(chǎn)，必須將其敲打掉，敲打時(shí)非常費(fèi)力，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且敲打過(guò)程難免會(huì)對(duì)下料氣缸造成損傷，增加氣缸的損壞率，影響電解槽的穩(wěn)定運(yùn)行。

公開(kāi)號(hào)為cn204474779u的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了一種無(wú)包打殼器，包括可上下移動(dòng)的打殼錘頭、可固定在電解槽上的固定套筒和套設(shè)在固定套筒外圈的防堵套筒，打殼錘頭包括錘桿，圍繞錘桿底部外圈設(shè)有數(shù)個(gè)齒牙，防堵套筒和固定套筒均為上下通透設(shè)置，環(huán)繞固定套筒的內(nèi)圈表面設(shè)有數(shù)個(gè)齒槽，打殼錘頭上的齒牙與固定套筒上的齒槽為對(duì)應(yīng)設(shè)置，打殼錘頭底部插入固定套筒內(nèi)，打殼錘頭底部的齒牙相應(yīng)插入固定套筒的齒槽內(nèi)；所述防堵套筒與固定套筒為可拆卸連接，防堵套筒底端延伸至固定套筒底端的下側(cè)，該打殼器可自動(dòng)刮除錘頭上硬質(zhì)大包的無(wú)包打殼器。

以上專(zhuān)利代表了本領(lǐng)域中在解決粘附電解質(zhì)方面的研究方向，目前的技術(shù)人員普遍從改進(jìn)機(jī)械裝置方面著手，且普遍采用刮除“葫蘆頭”的方式，初期還可以刮除掉粘附的薄層電解質(zhì)，電解質(zhì)粘附性強(qiáng)，易造成卡死故障。這種設(shè)計(jì)不能從根本上解決電解質(zhì)粘附的問(wèn)題，且需要對(duì)裝置整體做出改變，投入成本高，改進(jìn)后的裝置在打殼的一致性或準(zhǔn)確性方面有所欠缺，且使用壽命不長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，打殼錘頭普遍采用普通碳鋼或合金鋼材質(zhì)引起的“葫蘆頭”問(wèn)題，提供一種用于電解鋁生產(chǎn)的不粘電解質(zhì)打殼錘頭，完美地解決了電解質(zhì)粘附長(zhǎng)包的問(wèn)題，此外，采用非金屬材料為基體，復(fù)合涂層和基體都不含有影響電解鋁質(zhì)量的有害元素，具有耐高溫，耐腐蝕，不僅能滿足錘頭下部與920-960℃電解質(zhì)接觸部分的抗氧化、抗腐蝕、抗磨損性能，又能從根本上杜絕鐵元素進(jìn)入鋁液。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于電解鋁生產(chǎn)的不粘電解質(zhì)打殼錘頭，所述打殼錘頭包括錘體，所述錘體至少打殼時(shí)與電解質(zhì)相接觸部分的材質(zhì)為碳素材料、氮化硅結(jié)合碳化硅中的任一種。錘體的頭部可呈錐狀、平頭截錐狀、平頭圓柱狀或球面狀，所述錐包括圓錐或棱錐。

優(yōu)選地，還包括與導(dǎo)向連桿同軸連接的錘柄，所述錘柄包括豎直部，所述錘體包覆于所述豎直部的外圓周且與豎直部緊密結(jié)合為一體。

優(yōu)選地，所述錘體與豎直部螺紋連接為一體。

優(yōu)選地，所述豎直部的外圓周壁均勻分布有若干凸起且錘體與所述凸起的對(duì)應(yīng)位置處設(shè)有凹槽，錘體與豎直部澆鑄為一體。

本發(fā)明所述打殼錘頭的錘體和錘柄采用螺紋連接或澆鑄為一體，使兩者緊密結(jié)合，保證了打殼錘頭結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固。

優(yōu)選地，所述錘體外涂覆有復(fù)合涂層，所述復(fù)合涂層包括20~30重量份的氧化鋯和60~70重量份的氧化鋁，并配有粘結(jié)劑混合制成，粘結(jié)劑可選用3重量份的磷酸二氫鋁。經(jīng)烘干焙燒而形成堅(jiān)固的涂層；所述復(fù)合涂層須考慮耐高溫、耐磨損、抗化學(xué)腐蝕及抗電解質(zhì)粘附的材料，經(jīng)過(guò)篩選，al2o3、zro2、mgo、tio2符合要求，采用等離子熱噴涂等方式涂覆于錘體外，再經(jīng)烘干焙燒，焙燒溫度為800-1200度，在錘體外層形成復(fù)合涂層。

本發(fā)明所述打殼錘頭在錘體外涂覆復(fù)合涂層，主要是加強(qiáng)耐磨和耐高溫的性能，可延長(zhǎng)打殼錘頭的使用壽命，涂覆復(fù)合涂層后，錘體對(duì)電解質(zhì)的粘附量可能會(huì)有所增加，但是其粘附量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以形成葫蘆頭，且輕敲即可脫落。

優(yōu)選地，所述碳素材料為碳材料或石墨材料。

本發(fā)明的有益效果如下：

在電解鋁生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的打殼錘頭一直采用碳素鋼，為改善耐磨性、提高使用壽命，技術(shù)人員普遍想到的是合金鋼或不銹鋼材料，仍未改變鋼質(zhì)材料基體。本發(fā)明打破傳統(tǒng)，創(chuàng)造性地采用了非金屬材料應(yīng)用于打殼錘頭的錘體，代替原來(lái)的鋼質(zhì)材料，這種非金屬基體的打殼錘頭徹底改變了以往鋼質(zhì)類(lèi)打殼錘頭的弊端，在實(shí)際應(yīng)用中效果顯著：

（1）本發(fā)明所采用的非金屬材料適用于920-960℃的高溫電解質(zhì)環(huán)境，抗氧化、抗腐蝕、耐磨損，復(fù)合涂層和錘體都不含有影響電解鋁質(zhì)量的有害元素，尤其是不含鐵，避免了打殼錘頭的溶出元素對(duì)電解質(zhì)質(zhì)量的影響，尤其杜絕了鐵元素進(jìn)入電解質(zhì)中；

（2）本發(fā)明所述打殼錘頭的錘體最大的特點(diǎn)就是不粘電解質(zhì)，避免了“葫蘆頭”的產(chǎn)生，由此下料孔尺寸始終保持一致，氧化鋁下料均勻，濃度穩(wěn)定，極大地降低了陽(yáng)極效應(yīng)的發(fā)生，節(jié)約電能，電解生產(chǎn)穩(wěn)定性好，工藝參數(shù)控制度高，綜合經(jīng)濟(jì)效益大幅提高，而且生產(chǎn)工人不用再敲打“葫蘆頭”，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，也大大降低了氣缸的損壞率；

（3）本發(fā)明所述打殼錘頭的自重輕，重量比原來(lái)減輕至少一半，有效地減輕了打殼氣缸的負(fù)荷，減少打殼氣缸的能耗，有利于打殼氣缸使用壽命的延長(zhǎng)。

通過(guò)實(shí)踐測(cè)試：與以往打殼錘頭相比，本發(fā)明所述打殼錘頭采用碳材料或石墨、碳化硅結(jié)合氮化硅作為基體時(shí)，電解質(zhì)粘附量降低96%以上，偶有粘附也會(huì)自動(dòng)脫落，耐磨程度和使用壽命與原來(lái)的鋼制殼頭相當(dāng)，在涂覆復(fù)合涂層后，可以相應(yīng)延長(zhǎng)錘頭的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1所述打殼錘頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例2所述打殼錘頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例3所述打殼錘頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例4所述打殼錘頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實(shí)施例5所述打殼錘頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的技術(shù)目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出進(jìn)一步的說(shuō)明，下述實(shí)施例不應(yīng)解釋為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)即可將實(shí)施例中的技術(shù)特征組合形成新的實(shí)施例，且這些新的實(shí)施例同樣涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種用于電解鋁生產(chǎn)的不粘電解質(zhì)打殼錘頭，所述打殼錘頭包括錘體1以及與導(dǎo)向連桿同軸連接的錘柄2，導(dǎo)向連桿為與打殼氣缸的活塞桿相連的連桿（附圖中省略），錘柄2的材質(zhì)以滿足960℃以上的溫度要求為宜，錘柄2的頂部與導(dǎo)向連桿相焊接，所述錘體1的材質(zhì)為高純石墨（石墨的含碳量>99.9%，下同），高純石墨具有強(qiáng)度高、抗熱震性好、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，符合打殼的工藝需求。所述錘體1的頭部呈球面狀，所述錘柄2呈棒狀且錘柄2的外圓周壁均勻分布有若干環(huán)形凸起3，錘體1與錘柄2同軸設(shè)置且錘體1與所述環(huán)形凸起3的對(duì)應(yīng)位置處設(shè)有環(huán)形凹槽，錘體1包覆于錘柄2的外圓周且與錘柄2緊密結(jié)合為一體，錘體1與錘柄2采用澆鑄工藝結(jié)合為一體，澆鑄時(shí)可選用鐵水、磷生鐵水或鋼水澆注到錘體1預(yù)先開(kāi)好的槽中，成型即可。

實(shí)施例2

如圖2所示，一種用于電解鋁生產(chǎn)的不粘電解質(zhì)打殼錘頭，所述打殼錘頭包括錘體1以及與導(dǎo)向連桿同軸連接的錘柄2，所述錘體1的材質(zhì)為高純石墨。所述錘柄2呈棒狀，此處錘體1整體呈子彈頭狀，錘體1與錘柄2同軸設(shè)置，錘體1包覆于所述錘柄2的外圓周且與錘柄2緊密結(jié)合為一體，錘體1與錘柄2采用螺紋連接結(jié)合為一體。

實(shí)施例3

如圖3所示，實(shí)施例3與實(shí)施例2的不同之處在于，錘體1的材質(zhì)為無(wú)定形碳材料，錘體1的頭部呈錐臺(tái)狀，所述錘體1外涂覆有復(fù)合涂層4，所述復(fù)合涂層由20~30重量份的氧化鋯、60~70重量份的氧化鋁和3重量份的磷酸二氫鋁混合制成。

實(shí)施例4

如圖4所示，一種用于電解鋁生產(chǎn)的不粘電解質(zhì)打殼錘頭，所述打殼錘頭包括錘體1以及與導(dǎo)向連桿同軸連接的錘柄2，所述錘體1的頭部呈平頭圓柱狀，錘體1包括上部的金屬部101和下部的非金屬部100，所述金屬部101和非金屬部100可相互連接為一體也可緊密貼合，非金屬部100的高度為100~180mm，非金屬部100為打殼時(shí)與電解質(zhì)相接觸部分，且非金屬部100的高度與錘體1伸入電解質(zhì)的長(zhǎng)度相當(dāng)，非金屬部100的材質(zhì)為氮化硅結(jié)合碳化硅，金屬部101的材質(zhì)可選用鋼制材料，以方便與導(dǎo)向連桿聯(lián)接，例如可選用q235鋼。所述錘柄2呈棒狀，所述錘體1與錘柄2同軸設(shè)置，錘體1包覆于錘柄2的外圓周且與錘柄2緊密結(jié)合為一體，錘體1與錘柄2采用螺紋連接結(jié)合為一體。

實(shí)施例5

如圖5所示，實(shí)施例5與實(shí)施例4的不同之處在于：所述錘柄2包括水平圓盤(pán)部201和豎直部200且錘柄2的軸截面呈t形，錘體1的材質(zhì)選用氮化硅結(jié)合碳化硅。

對(duì)比例

對(duì)比例選用目前生產(chǎn)中常用的鋼制打殼錘頭，將該對(duì)比例與實(shí)施例1至5進(jìn)行電解質(zhì)粘附量和使用壽命的對(duì)比，電解質(zhì)粘附量的測(cè)量方法為：測(cè)量錘體中部的電解質(zhì)粘附厚度，表1中以電解質(zhì)粘附比例為表達(dá)方式，電解質(zhì)粘附比例的計(jì)算方法為：各組別的電解質(zhì)粘附厚度/對(duì)比例的電解質(zhì)粘附厚度*100%，對(duì)比數(shù)據(jù)如表1所示：

由表1可知，本發(fā)明所述打殼錘頭對(duì)電解質(zhì)的粘附量大幅度降低，甚至基本不粘附電解質(zhì)，使用壽命也有所延長(zhǎng)，在電解鋁企業(yè)中予以推廣應(yīng)用，必將為企業(yè)節(jié)省大量的維修、能耗等方面的成本。

最后所應(yīng)說(shuō)明的是：上述實(shí)施例僅用于說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同替換及不脫離本發(fā)明精神和范圍的修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。