專利名稱：階梯式扎糊陰極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電解槽陰極結(jié)構(gòu)，屬于鋁電解技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水平電流與垂直磁場(chǎng)相互作用是造成電解槽鋁液波動(dòng)的主要原因，而鋁液波動(dòng)會(huì)弓I起電壓擺。另外，水平電流會(huì)使電解質(zhì)流速加快，沖蝕爐幫，破壞爐膛弓I發(fā)槽內(nèi)襯破損，影響槽壽命。所以，水平電流對(duì)電流效率、穩(wěn)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(duì)策，對(duì)生產(chǎn)管理有深遠(yuǎn)的意義。通常，鋁液層中水平電流的產(chǎn)生有兩個(gè)原因(1)從中心向外的水平電流，由電解槽的出電方式?jīng)Q定的。因?yàn)殡娏鲝脑陉枠O中的豎直向下到鋼棒的橫向?qū)С?，中間需要一個(gè)轉(zhuǎn)向過程。(2)由幾何結(jié)構(gòu)和導(dǎo)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(chǎn)生。這部分主要因?yàn)槿垠w有一部分在陰陽極的投影面以外，爐膛越大越不規(guī)整，這部分值將越大，這部分可以通過在后期管理中建立良好的爐幫來減少其產(chǎn)生。由于電解槽鋁液層中長(zhǎng)軸方向的水平電流很小，基本可以不予考慮，因此需要重點(diǎn)關(guān)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(tǒng)電解槽陰極結(jié)構(gòu)中，陰極炭塊和陰極鋼棒采用炭糊填滿扎實(shí)，這樣一來，如前所述，電解槽鋁液短軸方向不可避免地會(huì)產(chǎn)生比較大的水平電流。以貴陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的420kA電解槽為例，在電解槽陰極結(jié)構(gòu)不做任何優(yōu)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(dá)到5000A/ m2左右。如此大的水平電流對(duì)電流效率、穩(wěn)定性、槽壽命均有很大的影響。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種階梯式扎糊陰極結(jié)構(gòu)，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的水平電流大對(duì)電流效率、穩(wěn)定性、槽壽命均有很大影響的不足。為了解決所述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案在靠近陰極鋼棒出電端設(shè)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(tǒng)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(zhǎng)度，為填充的階梯式形狀的耐高溫絕緣材料 43ILl
長(zhǎng)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(gè)階梯的高度。[0010]階梯面數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以上。階梯形狀包括三角形或圓弧形。本實(shí)用新型施工簡(jiǎn)單，不存在材料加工問題，作用明顯，是一個(gè)非常有利于減小水平電流的陰極裝置，具有較高的實(shí)用價(jià)值，因此該陰極結(jié)構(gòu)在舊電解槽改造或新電解槽設(shè)計(jì)中都可以使用。

圖1為傳統(tǒng)陰極結(jié)構(gòu)水平電流分布示意圖；圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)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(shí)用新型陰極結(jié)構(gòu)水平電流分布示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的實(shí)施實(shí)例在靠近陰極鋼棒2出電端設(shè)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(zhǎng)度，Il為填充的階梯式形狀的耐高溫絕緣材料長(zhǎng)度U與￡
L 1Σ 2
的關(guān)系為—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(gè)階梯的高度，丑1、丑2與并的關(guān)系為Hxi<m<Hx^,ffxI<ff2<ffxI0
33 43該陰極結(jié)構(gòu)中由于靠鋼棒出電端處炭塊和鋼棒的接觸面積減小，因此會(huì)迫使鋁液中的電流往中間流，從而達(dá)到水平電流的目的。從計(jì)算結(jié)果來看，采用本實(shí)用新型的陰極結(jié)構(gòu)以后，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(jié)構(gòu)，只要“階梯”尺寸合理，可以非常有效地控制水平電流，同時(shí)，可以適當(dāng)增加陰極鋼棒高度來控制陰極壓降。
權(quán)利要求1.一種階梯式扎糊陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于在靠近陰極鋼棒(2)出電端設(shè)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(jù)權(quán)利要求1所述的階梯式扎糊陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于耐高溫絕緣材料為陶瓷纖維棉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯式扎糊陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于耐高溫絕緣材料填充的面積為傳統(tǒng)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(zhǎng)度，Il為填充的階梯式形狀的耐高溫絕緣材料長(zhǎng)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(gè)階梯的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯式扎糊陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于階梯面數(shù)量為兩個(gè)或兩個(gè)以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯式扎糊陰極結(jié)構(gòu)，其特征在于階梯形狀包括三角形或圓弧形。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種階梯式扎糊陰極結(jié)構(gòu)，在靠近陰極鋼棒(2)出電端設(shè)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(shù)量可以為兩個(gè)或兩個(gè)以上。本實(shí)用新型施工簡(jiǎn)單，不存在材料加工問題，作用明顯，是一個(gè)非常有利于減小水平電流的陰極裝置，具有較高的實(shí)用價(jià)值，在舊電解槽改造或新電解槽設(shè)計(jì)中都可以使用。
文檔編號(hào)C25C3/08GK202175721SQ201120288378
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者劉正, 黃 俊 申請(qǐng)人:貴陽鋁鎂設(shè)計(jì)研究院有限公司