階梯式扎糊陰極結構的製作方法
2023-06-15 22:08:31 3
專利名稱：階梯式扎糊陰極結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電解槽陰極結構，屬於鋁電解技術領域。
背景技術：
水平電流與垂直磁場相互作用是造成電解槽鋁液波動的主要原因，而鋁液波動會弓I起電壓擺。另外，水平電流會使電解質流速加快，衝蝕爐幫，破壞爐膛弓I發槽內襯破損，影響槽壽命。所以，水平電流對電流效率、穩定性、槽壽命均有很大的影響，分析水平電流的成因和防治對策，對生產管理有深遠的意義。通常，鋁液層中水平電流的產生有兩個原因(1)從中心向外的水平電流，由電解槽的出電方式決定的。因為電流從在陽極中的豎直向下到鋼棒的橫嚮導出，中間需要一個轉向過程。(2)由幾何結構和導電方式共同決定的，在熔體邊緣有從外圍向中間的水平電流產生。這部分主要因為熔體有一部分在陰陽極的投影面以外，爐膛越大越不規整，這部分值將越大，這部分可以通過在後期管理中建立良好的爐幫來減少其產生。由於電解槽鋁液層中長軸方向的水平電流很小，基本可以不予考慮，因此需要重點關注的是即鋁液層短軸方向的水平電流，下
文所說水平電流均指辦。傳統電解槽陰極結構中，陰極炭塊和陰極鋼棒採用炭糊填滿紮實，這樣一來，如前所述，電解槽鋁液短軸方向不可避免地會產生比較大的水平電流。以貴陽鋁鎂設計研究院設計的420kA電解槽為例，在電解槽陰極結構不做任何優化的情況下，水平電流平均值在 2721A/m2，如圖1所示。從圖1可以看出，鋁液中的水平電流非常大，其最大值達到5000A/ m2左右。如此大的水平電流對電流效率、穩定性、槽壽命均有很大的影響。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是，提供一種階梯式扎糊陰極結構，以克服現有技術存在的水平電流大對電流效率、穩定性、槽壽命均有很大影響的不足。為了解決所述的技術問題，本實用新型採取以下技術方案在靠近陰極鋼棒出電端設置階梯式形狀的扎糊面，在階梯式形狀的扎糊面位置填充耐高溫絕緣材料。耐高溫絕緣材料為陶瓷纖維棉。耐高溫絕緣材料填充的面積為傳統炭糊填充總面積的1/18至1/8，H
^ ^、 、L 1 ^ ^ i 2 1....... 2
值在 180mm 到 270mm 之間，滿足—χ-<11<—χ-, Hx-< Hl <Ηχ-,
2 32 333
式中，為陰極長度，為填充的階梯式形狀的耐高溫絕緣材料 43ILl
長度，H為扎糊總高度，Hl、H2分別為填充的階梯式形狀的耐高溫絕緣材料的兩個階梯的高度。[0010]階梯面數量為兩個或兩個以上。階梯形狀包括三角形或圓弧形。本實用新型施工簡單，不存在材料加工問題，作用明顯，是一個非常有利於減小水平電流的陰極裝置，具有較高的實用價值，因此該陰極結構在舊電解槽改造或新電解槽設計中都可以使用。
圖1為傳統陰極結構水平電流分布示意圖；圖2為本實用新型的結構示意圖、主視圖；圖3為圖2的A— A剖視圖；圖4為圖2的B— B剖視圖；圖5為本實用新型陰極結構水平電流分布示意圖。
具體實施方式
本實用新型的實施實例在靠近陰極鋼棒2出電端設置階梯式形狀的扎糊面4，在階梯式形狀的扎糊面4的位置填充耐高溫絕緣材料，耐高溫絕緣材料為陶瓷纖維棉。圖3、4中，1為陰極炭塊，2為陰極鋼棒，3為鋼棒糊扎糊面，4為階梯式形狀的扎糊圖4中，Z為陰極長度，Il為填充的階梯式形狀的耐高溫絕緣材料長度U與￡
L 1Σ 2
的關係為—χ-<11<—χ -, 2 32 3H為扎糊總高度，Hl、H2分別為填充的階梯式形狀的耐高溫絕緣材料的兩個階梯的高度，醜1、醜2與並的關係為Hxi<m<Hx^,ffxI<ff2<ffxI0
33 43該陰極結構中由於靠鋼棒出電端處炭塊和鋼棒的接觸面積減小，因此會迫使鋁液中的電流往中間流，從而達到水平電流的目的。從計算結果來看，採用本實用新型的陰極結構以後，水平電流得到了顯著降低，其平均值由原來的2721 A/m2降低至了 768A/m2，如圖5 所示。因此，用階梯式截面扎糊的陰極結構，只要「階梯」尺寸合理，可以非常有效地控制水平電流，同時，可以適當增加陰極鋼棒高度來控制陰極壓降。
權利要求1.一種階梯式扎糊陰極結構，其特徵在於在靠近陰極鋼棒(2)出電端設置階梯式形狀的扎糊面(4)，在階梯式形狀的扎糊面(4)位置填充耐高溫絕緣材料。
2.根據權利要求1所述的階梯式扎糊陰極結構，其特徵在於耐高溫絕緣材料為陶瓷纖維棉。
3.根據權利要求1所述的階梯式扎糊陰極結構，其特徵在於耐高溫絕緣材料填充的面積為傳統炭糊填充總面積的1/18至1/8，值在180mm到270mm之間，滿足 陰極長度，Il為填充的階梯式形狀的耐高溫絕緣材料長度，/￡為扎糊總高度，m、H2.分別為填充的階梯式形狀的耐高溫絕緣材料的兩個階梯的高度。
4.根據權利要求1所述的階梯式扎糊陰極結構，其特徵在於階梯面數量為兩個或兩個以上。
5.根據權利要求1所述的階梯式扎糊陰極結構，其特徵在於階梯形狀包括三角形或圓弧形。
專利摘要本實用新型公開了一種階梯式扎糊陰極結構，在靠近陰極鋼棒(2)出電端設置階梯式形狀的扎糊面(4)，在階梯式形狀的扎糊面(4)位置填充耐高溫絕緣材料。耐高溫絕緣材料為陶瓷纖維棉、或者其它具有同等效果材料。階梯數量可以為兩個或兩個以上。本實用新型施工簡單，不存在材料加工問題，作用明顯，是一個非常有利於減小水平電流的陰極裝置，具有較高的實用價值，在舊電解槽改造或新電解槽設計中都可以使用。
文檔編號C25C3/08GK202175721SQ201120288378
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月10日 優先權日2011年8月10日
發明者劉正, 黃 俊 申請人:貴陽鋁鎂設計研究院有限公司