專利名稱：一種鋁電解槽陰極的制作方法
技術領域：
—種鋁電解槽陰極技術領域[0001]一種鋁電解槽陰極，涉及一種鋁電解槽陰極結構，特別是陰極電流導出結構的電流導出鋼件形狀的改進。
背景技術：
[0002]目前，在已有的預焙鋁電解槽中，電流經陽極向下進入槽內，通過熔融電解質和鋁液，到達陰極炭塊，再經過炭塊和由陰極糊或磷生鐵連接而水平嵌入陰極炭塊內的匯流鋼棒從電解槽兩側出來，通過陰極母線進入下一臺槽。在這個結構中，由于鋁液的電阻比陰極炭塊小，鋼棒的電阻比陰極炭塊小。因此在鋁液中會產生較大的水平電流，陰極炭塊中也會有一定的水平電流。其中鋁液中的水平電流在強磁場環(huán)境下會產生電磁力，推動鋁液運動，影響電解槽穩(wěn)定性。陰極炭塊中的水平電流會影響陰極壓降。陰極壓降(又稱爐底電壓降)是槽電壓組成的一部分，指槽內鋁液至陰極鋼棒間的電壓降，包括鋁液壓降，鋁液與炭塊組間壓降，炭塊壓降，炭塊與陰極鋼棒間壓降等五部分組成。在保持同等設定電壓的條件下，爐底壓降小的電解槽其有用功電壓高，各項經濟技術指標要比爐底壓降大的電解槽優(yōu)越得多。因此降低陰極壓降將直接降低噸鋁能耗，同時鋁水平降低后將提高鋁液穩(wěn)定性，使電解槽能獲得比較高的電流效率。[0003]鋁電解槽的陰極壓降除了與陰極材料的導電性能有直接關系外，陰極的結構和連接形式也會影響到陰極壓降。使用高導電性能的陰極炭塊和低阻鋼棒都能降低陰極壓降，但是高導電性的陰極炭塊和鋼棒的價格都不便宜。由于陰極鋼棒的導電性比陰極炭塊的導電性好，所以通過調整兩種材料的用量比也是可以得到較低的陰極壓降。同時，兩種材料的用量比也將影響電流路徑，從而影響鋁液中的水平電流，適宜的水平電流可以為電解槽穩(wěn)定運行提供保證。但是陰極鋼棒用量的增加，必然帶來成本的增加，所以鋼棒的界面尺寸需要和當地的電價匹配，同時應從結構上盡量減少鋼材用量，以減少成本。[0004]從目前的大部分地區(qū)的工業(yè)電價來說，現行結構中陰極炭塊與陰極鋼棒兩種材料的用量比并不是最經濟的。目前現行的雙鋼棒導出結構，隨著鋼棒寬度的增加，兩鋼棒間的炭塊部分就要縮小，隨著鋼棒溫度升高，這部分區(qū)域將產生巨大的應力。發(fā)明內容[0005]本實用新型的目的就是針對上述已有技術存在的不足，提供一種能有效降低無功能耗的陰極壓降，同時降低鋁液中水平電流，降低噸鋁能耗的鋁電解槽陰極。[0006]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。[0007]—種鋁電解槽陰極，其結構包括陰極炭塊、嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件和連接糊，其特征在于在嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件中，還包括嵌入電流導出鋼件的、用于改變電流在陰極炭塊中路徑的鋼棒填充體。[0008]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的能改變電流在陰極炭塊中的路徑的鋼棒填充體，其材質可以是碳素搗固糊，也可以是磷生鐵及其他電阻率高于鋼棒電阻率的材質。[0009]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件為并列的截在為方形的條形鋼棒，在兩條形鋼棒中嵌入形狀匹配的方形的鋼棒填充體。[0010]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件在引出端向內，居中開有方形通槽，結構為呈“門”形，在方形通槽內嵌入形狀匹配的鋼棒填充體。[0011]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件在引出端向內，居中開有錐型通槽，結構為呈褲子形，在錐形通槽內嵌入形狀匹配的鋼棒填充體。[0012]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件在引出端部開有通孔，在通孔內嵌入形狀匹配的鋼棒填充體。[0013]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件的斷面呈酒瓶狀結構，在陰極炭塊與電流導出鋼件形成的缺空中嵌入形狀匹配的鋼棒填充體。[0014]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件的寬度為 130mm-350mm,高度 100mm-250mm，長度為 1500mm-2000mm。[0015]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件的電流引出端伸出陰極炭塊500-800mm。[0016]本實用新型的一種鋁電解槽陰極的陰極電流導出鋼件，通過對陰極炭塊的電流導出鋼件的結構的改進，可以對陰極壓降大小和鋁液中水平進行調整能有效改變電流在鋁液和陰極炭塊中的路徑，降低陰極壓降，同時減小鋁液中水平電流。陰極壓降最大可降低IOOmV,鋁液中水平電流最大可降低40%。通過調整鋼棒填充體的寬度和高度，可以對陰極壓降大小和鋁液中水平進行調整，調整鋼棒填充體的形狀，既可以減少鋼材用量，降低成本，也可以進一步優(yōu)化水平電流。


[0017]圖1為本實用新型的結構示意圖。[0018]圖2為圖1的側視圖。[0019]圖3為圖1中的陰極電流導出鋼件的結構示意圖。[0020]圖4為本實用新型的另一種結構的示意圖。[0021]圖5為本實用新型的另一種結構的示意圖。[0022]圖6為本實用新型的另一種結構的示意圖。[0023]圖7為已有技術的鋁電解槽陰極的結構示意圖。[0024]圖8為圖7的仰視圖。
具體實施方式
[0025]一種鋁電解槽陰極，其結構包括陰極炭塊1、嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件3和連接糊2，其在嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件中，還包括嵌入電流導出鋼件的、用于改變電流在陰極炭塊中路徑的鋼棒填充體4 ;所述的能改變電流在陰極炭塊中的路徑的鋼棒填充體，其材質可以是碳素搗固糊，也可以是磷生鐵及其他電阻率高于鋼棒電阻率的材質。[0026]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件為并列的截在為方形的條形鋼棒，在兩條形鋼棒中嵌入形狀匹配的方形的鋼棒填充體。[0027]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件在引出端向內，居中開有方形通槽，結構為呈“門”形，在方形通槽內嵌入形狀匹配的鋼棒填充體。[0028]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件在引出端向內，居中開有錐型通槽，結構為呈褲子形，在錐形通槽內嵌入形狀匹配的鋼棒填充體。[0029]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件在引出端部開有通孔，在通孔內嵌入形狀匹配的鋼棒填充體。[0030]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件的斷面呈酒瓶狀結構，在陰極炭塊與電流導出鋼件形成的缺空中嵌入形狀匹配的鋼棒填充體。[0031]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件的寬度為130mm-350mm,高度 100mm-250mm，長度為 1500mm-2000mm。[0032]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件的電流引出端伸出陰極炭塊500-800mm。[0033]本實用新型的一種鋁電解槽陰極，陰極電流導出結構中電流導出鋼件結構進行改進，使陰極炭塊與陰極鋼棒兩種材料的用量比得到調整，改進了目前現行的雙鋼棒導出結構，隨著鋼棒寬度的增加，兩鋼棒間的炭塊部分就要縮小，隨著鋼棒溫度升高，這部分區(qū)域將產生巨大的應力缺陷。有效改變電流在鋁液和陰極炭塊中的路徑，降低陰極壓降，同時減小鋁液中水平電流。陰極壓降最大可降低lOOmV，鋁液中水平電流最大可降低40%。
權利要求1.一種鋁電解槽陰極，其結構包括陰極炭塊、嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件和連接糊，其特征在于在嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件中，還包括嵌入電流導出鋼件的、用于改變電流在陰極炭塊中路徑的鋼棒填充體。
2.根據權利要求1所述的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的能改變電流在陰極炭塊中的路徑的鋼棒填充體為電阻率高于鋼棒電阻率的材料。
3.根據權利要求2所述的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的能改變電流在陰極炭塊中的路徑的鋼棒填充體，其材質是碳素搗固糊，或是磷生鐵。
4.根據權利要求1所述的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件為并列的截在為方形的條形鋼棒，在兩條形鋼棒中嵌入形狀匹配的方形的鋼棒填充體。
5.根據權利要求1所述的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件在引出端向內，居中開有方形通槽，結構為呈“門”形，在方形通槽內嵌入形狀匹配的鋼棒填充體。
6.根據權利要求1所述的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件在引出端向內，居中開有錐型通槽，結構為呈褲子形，在錐形通槽內嵌入形狀匹配的鋼棒填充體。
7.根據權利要求1所述的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件在引出端部開有通孔，在通孔內嵌入形狀匹配的鋼棒填充體。
8.根據權利要求1所述的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件的斷面呈酒瓶狀結構，在陰極炭塊與電流導出鋼件形成的缺空中嵌入形狀匹配的鋼棒填充體。
9.根據權利要求1所述的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件的寬度為130mm-350mm,高度100mm-250mm，長度為1500mm-2000mm。
10.根據權利要求1所述的一種鋁電解槽陰極，其特征在于所述的嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件的電流引出端伸出陰極炭塊500-800mm。
專利摘要一種鋁電解槽陰極，涉及一種鋁電解槽陰極結構，特別是陰極電流導出結構的電流導出鋼件形狀的改進。其結構包括陰極炭塊、嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件和連接糊，其特征在于在嵌入陰極炭塊的電流導出鋼件中，還包括嵌入電流導出鋼件的、用于改變電流在陰極炭塊中路徑的鋼棒填充體。本實用新型能有效改變電流在鋁液和陰極炭塊中的路徑，降低陰極壓降，同時減小鋁液中水平電流。陰極壓降最大可降低100mV，鋁液中水平電流最大可降低40%。
文檔編號C25C3/08GK202925109SQ20122062860
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權日2012年11月26日
發(fā)明者王躍勇, 唐新平, 邱仕麟, 張艷芳, 侯光輝 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司