黃金分割點開縫的陰極鋼棒加工及組裝方法與流程

2023-11-09 21:26:37 1

技術領域：

本發明應用於電解鋁行業電解槽的施工和生產，特別涉及一種黃金分割點開縫的陰極鋼棒加工及組裝方法。

背景技術：
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鋁電解槽是一種高能耗的生產設備，生產電流往往達到數十萬安培，因此在生產過程中不可避免地會產生較大的水平電流，引起鋁液的劇烈波動，從而影響生產的穩定性，並且產生大量的無功電耗。

在陰極鋼棒上開縫的工藝可以阻斷生產中的水平電流密度、改善電流分布、提高電流效率。但目前行業內對陰極鋼棒的開縫沒有統一標準，導致在生產運行中對水平電流抑制有限，電流效率提高不明顯，無功電流仍然較大，極端情況甚至會發生水平電流突變、陰極鋼棒熔斷、陰極炭塊破裂等惡性現象。

技術實現要素：
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本發明的目的就在於克服上述現有技術中存在的不足，而提供一種黃金分割點開縫的陰極鋼棒加工及組裝方法，該方法統一了陰極鋼棒的開縫標準，有效地阻斷了生產中的水平電流密度、改善了電流分布、提高了電流效率、降低了能量損耗。

如上構思，本發明的技術方案是：一種黃金分割點開縫的陰極鋼棒加工及組裝方法，其特徵在於：包括如下步驟：

①陰極鋼棒加工：在陰極鋼棒沿長度方向，劃出組裝陰極炭塊端部的位置線，沿高度方向按黃金分割點即0.618h位置劃出需加工的通縫的中心線，通縫的長度為陰極鋼棒組裝時與陰極炭塊接合部位長度的0.6倍，然後按所劃出的長度和高度定位線銑削出通縫；

②陰極鋼棒與陰極炭塊的組裝：將陰極鋼棒吊至陰極炭塊凹槽內，將通縫距離陰極鋼棒較大的一面即0.618h端朝向陰極炭塊，將組裝陰極炭塊端部的位置線與陰極炭塊的端部對齊，陰極鋼棒上表面與陰極炭塊表面平齊；

③陰極鋼棒調整合格後，裝填鋼棒糊，搗固密實，陰極炭塊組即組裝完畢，交付下一工序。

上述通縫的長度外延30mm。

上述通縫的位置沿高度方向位置偏差≤0.5mm，沿長度方向偏差≤3mm。

本發明具有如下的優點和積極效果：

1、本發明鋼棒高度的黃金分割點(0.618h)位置加工一條通縫，優化了電解槽生產時阻斷水平電流的位置，消除水平電流的形成條件，有效切斷電解槽生產時水平電流。實驗證明，鋁液中平均水平電流密度可降低25％-30％，對水平電流抑制效果非常明顯，可對電解槽整個陰極電場分布產生有益的影響，可提高電流效率0.5％。

2、本發明可降低無功損耗、節約能源、節省成本。生產噸鋁可節電220kw·h左右，有效地降低了電能消耗，減小生產過程中無功電耗造成的不合理髮熱量。

3、本發明可明顯提高電解槽的運行穩定性、延長其使用壽命。

附圖說明：

圖1是陰極鋼棒沿黃金分割點位置開縫的加工示意圖；

圖2是圖1的縱向剖面圖；

圖3是陰極鋼棒與陰極炭塊組裝示意圖；

圖4是圖3的側視圖；

圖5是圖3的俯視圖。

圖6是本發明的工藝流程圖。

圖中：1-陰極鋼棒、2-在黃金分割點位置加工出的通縫、3-組裝陰極炭端部位置線、4-鋼棒糊、5陰極炭塊。

具體實施方式：

一種黃金分割點開縫的陰極鋼棒加工及組裝方法，包括如下步驟：

1、陰極鋼棒加工：如圖1、2所示：

在陰極鋼棒(1)沿長度方向，劃出組裝陰極炭塊端部位置線(3)，沿高度方向按黃金分割點即0.618h位置劃出需加工的通縫(2)的中心線，通縫(2)的長度為鋼棒(1)組裝時與炭塊接合部位長度的0.6倍(即0.6l)，為了保證通縫(2)對水平電流的切斷效果，將其長度外延30mm，最後按所劃出的長、高度定位線銑削出通縫(2)。

通縫(2)的功能在於切斷生產時的水平電流，其位置必須準確，沿高度方向位置偏差≤0.5mm，沿長度方向偏差≤3mm；對其表面加工精度只要是機加工即可滿足，沒有特別要求。

2、陰極鋼棒與陰極炭塊的組裝：如圖3、4、5所示：

陰極炭塊組組裝最關鍵的是陰極鋼棒(1)的位置，其位置偏差關係到通縫(2)的定位，直接影響到生產電流的分布與對水平電流的抑制作用。

檢查陰極炭塊(5)無損傷、無汙染，將陰極鋼棒(1)吊至陰極炭塊凹槽內，注意使通縫(2)距離較大的一面即0.618h端朝向炭塊，嚴禁放反。將組裝陰極炭端部位置線(3)與陰極炭塊(5)的端部嚴格對齊，偏差≤1mm，陰極鋼棒(1)上表面與陰極炭塊(5)表面平齊。陰極鋼棒(1)為分段設置，共四段鋼棒都必須嚴格調整，保證其位置精度。

陰極鋼棒調整合格後，裝填鋼棒糊，搗固密實，檢測各項參數合格後，陰極炭塊組即組裝完畢，交付下一工序。

生產中，當電流經陰極炭塊(5)由陰極鋼棒(1)的端部流出時，由於通縫(2)的加入，使得開通縫段的導流截面變小，流經這段鋼棒的電流密度小，而從陰極炭塊(5)中部流經鋼棒的電流密度較大，也就是經過開縫處理，人為改變了流向陰極鋼棒(1)的電流路徑和密度，將可能水平流向出電端(炭塊兩端)的電流更多地引導向陰極炭塊(5)的中部位置，可以切斷和減小水平電流，使生產電流儘量垂直地流入鋼棒。