專利名稱：降低電解槽鋁液層水平電流的方法及陰極碳塊組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及到一種降低電解槽鋁液層水平電流的方法及陰極碳塊組件，屬于電解槽中陰極碳塊與陰極鋼棒之間的連接技術領域。
背景技術：
隨著鋁電解技術的飛速發展，大型鋁電解槽與特大型鋁電解槽在鋁電解工程中被普遍采用。鋁電解槽的容量越大，電解槽的穩定性越關鍵。以往的設計中，只重視電解槽磁場和熱場的設計，而忽略了電解槽水平電流的設計，隨著鋁電解槽的容量增大會導致大型鋁電解的穩定性變差，不利于電解槽的正常生產。
目前鋁電解槽陰極碳塊的組裝結構形式通常是這樣的，陰極碳塊上開有槽口，陰極鋼棒插在槽口內，在槽口與陰極鋼棒之間的間隙內填充有導電材料，扎固連接或澆鑄連接以保證電流的傳導。但這種均勻的連接方式使電解槽在陽極縱向方向看，靠近電解槽中心線端的電阻比靠近大面加工面端的電阻要大得多，而電解槽在這部分的電流走向為“陽極一電解液層一鋁液層一陰極炭塊一粘接料一陰極鋼棒”，由于在陽極縱向方向各段到陰極鋼棒出口的電阻不一致，因此這種陰極與鋼棒的連接結構將會使電解槽內鋁液層中產生較大的水平電流。眾所周知，電解槽內水平電流分量受到磁場垂直分量的作用而發生“磁力效應”，勢必會使鋁液產生較大的隆起與波動，從而使電解槽的穩定性變差，最終不利于電解槽正常生產，特別在大型或特大型電解槽上，由于陰極加長，陰極炭塊采用電阻較小的材質，這種現象更為突出。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種降低電解槽鋁液層水平電流的方法及陰極碳塊組件，以減少鋁液的隆起與波動，從而使電解槽能夠穩定生產，以克服現有技術的不足。本發明的技術方案降低電解槽鋁液層水平電流的方法，該方法是通過改變陰極碳塊與陰極鋼棒之間的縱向連接電阻，來平衡陰極碳塊與陰極鋼棒之間的縱向分布電流， 使陰極碳塊與陰極鋼棒縱向各連接點的分布電流盡可能趨于均勻，以降低鋁液層的水平電流。前述降低電解槽鋁液層水平電流的方法中，所述改變陰極碳塊與陰極鋼棒之間的縱向連接電阻，是沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向采用不同導電性能的粘接料進行粘接實現的。前述降低電解槽鋁液層水平電流的方法中，所述沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向采用不同導電性能的粘接料進行粘接，是在沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向電流分布比較密集的位置采用絕緣性能較好的粘接料進行粘接；在沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向電流分布比較稀疏的位置采用導電較好的粘接料進行粘接。前述降低電解槽鋁液層水平電流的方法中，所述絕緣性能較好的粘接料是高強澆注料或陶瓷纖維棉。
前述降低電解槽鋁液層水平電流的方法中，所述導電較好的粘接料是鋼棒糊或磷生鐵。前述降低電解槽鋁液層水平電流的方法中，所述改變陰極碳塊與陰極鋼棒之間的縱向連接電阻，是沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向改變導電面積實現的。前述降低電解槽鋁液層水平電流的方法中，所述沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向改變導電面積，是在沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向電流分布比較密集的位置減小導電面積； 在沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向電流分布比較稀疏的位置增加導電面積。按照前述降低電解槽鋁液層水平電流的方法構成的陰極碳塊組件，包括陰極碳塊和陰極鋼棒，陰極碳塊上設有槽口，陰極鋼棒位于槽口中，槽口的截面大于陰極鋼棒的截面，在陰極鋼棒與槽口的間隙中填充有粘接料，所述粘接料包括導電粘接料和絕緣粘接料； 導電粘接料位于中部槽口的間隙內，絕緣粘接料位于兩端部槽口的間隙內。前述的陰極碳塊組件中，所述絕緣粘接料與陰極碳塊的接觸面積越靠近端部越大。前述的陰極碳塊組件中，所述導電粘接料與陰極碳塊的接觸面積越靠近端部越與現有技術相比，本發明增加電流分布較密位置的電阻，從而強行使電流向分布稀疏的位置靠攏，從而使電流分布盡可能均勻，有利于降低陰極碳塊的水平電流，最終使電磁力減弱，降低鋁液的隆起波動，穩定了生產。
圖1是本發明的結構示意圖； 圖2是本發明的陰極碳塊組件。附圖中的標記為1-陰極碳塊，2-陰極鋼棒，3-槽口，4-導電粘接料，5-絕緣粘接料。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明，但不作為對本發明的任何限制。
具體實施例方式本發明的降低電解槽鋁液層水平電流的方法是通過改變陰極碳塊與陰極鋼棒之間的縱向連接電阻，來平衡陰極碳塊與陰極鋼棒之間的縱向分布電流， 使陰極碳塊與陰極鋼棒縱向各連接點的分布電流盡可能趨于均勻，以降低鋁液層的水平電流。所述改變陰極碳塊與陰極鋼棒之間的縱向連接電阻，是沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向采用不同導電性能的粘接料進行粘接實現的。所述沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向采用不同導電性能的粘接料進行粘接，是在沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向電流分布比較密集的位置采用絕緣性能較好的粘接料進行粘接；在沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向電流分布比較稀疏的位置采用導電較好的粘接料進行粘接。所述絕緣性能較好的粘接料是高強澆注料或陶瓷纖維棉。所述導電較好的粘接料是鋼棒糊或磷生鐵。所述改變陰極碳塊與陰極鋼棒之間的縱向連接電阻，是沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向改變導電面積實現的。所述沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向改變導電面積，是在沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向電流分布比較密集的位置減小導電面積；在沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向電流分布比較稀疏的位置增加導電面積。按照上述方法構成的本發明的一種降低電解槽鋁液層水平電流的陰極碳塊組件的結構示意圖如圖1和圖2所示，該陰極碳塊組件包括陰極碳塊1和陰極鋼棒2，陰極碳塊上設有槽口 3，陰極鋼棒2位于槽口 3中，槽口 3的截面大于陰極鋼棒2的截面，在陰極鋼棒 2與槽口 3的間隙中填充有粘接料；所述粘接料包括導電粘接料4和絕緣粘接料5 ；導電粘接料4位于中部槽口 3的間隙內，絕緣粘接料5位于兩端部槽口 3的間隙內。所述絕緣粘接料5與陰極碳塊1的接觸面積越靠近端部越大。所述導電粘接料4與陰極碳塊1的接觸面積越靠近端部越小。本發明是對傳統的陰極碳塊組件形式進行了改進，在電流分布比較密集的位置采用絕緣性能較好的材料進行粘接，電流分布比較稀疏的位置采用傳統的導電材料進行粘接，其目的在于增加端部的電阻，從而強行使電流向中間靠攏，從而使電流分布盡可能均勻，有利的降低了陰極碳塊的水平電流(計算得出改進后的結構形式的水平電流降低了約 60%)，最終使電磁力減弱，鋁液的隆起波動被降低，穩定了生產。本發明可以用在不同容量的電解槽上作為降低鋁電解槽陰極碳塊水平電流的陰極碳塊組件形式，本發明中陰極碳塊 1、陰極鋼棒2、導電粘接料4、絕緣粘接料5的結構形式、外形尺寸及材料屬性均可根據實際進行調整。同時，采用導電粘接料4配合絕緣粘接料5使用來達到均勻分配電阻的目的，構成的陰極碳塊組件形式均屬于本專利權限范圍。
權利要求
1.降低電解槽鋁液層水平電流的方法，其特征在于該方法是通過改變陰極碳塊與陰極鋼棒之間的縱向連接電阻，來平衡陰極碳塊與陰極鋼棒之間的縱向分布電流，使陰極碳塊與陰極鋼棒縱向各連接點的分布電流盡可能趨于均勻，以降低鋁液層的水平電流。
2.根據權利要求1所述降低電解槽鋁液層水平電流的方法，其特征在于所述改變陰極碳塊與陰極鋼棒之間的縱向連接電阻，是沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向采用不同導電性能的粘接料進行粘接實現的。
3.根據權利要求2所述降低電解槽鋁液層水平電流的方法，其特征在于所述沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向采用不同導電性能的粘接料進行粘接，是在沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向電流分布比較密集的位置采用絕緣性能較好的粘接料進行粘接；在沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向電流分布比較稀疏的位置采用導電較好的粘接料進行粘接。
4.根據權利要求3所述降低電解槽鋁液層水平電流的方法，其特征在于所述絕緣性能較好的粘接料是高強澆注料或陶瓷纖維棉。
5.根據權利要求3所述降低電解槽鋁液層水平電流的方法，其特征在于所述導電較好的粘接料是鋼棒糊或磷生鐵。
6.根據權利要求1所述降低電解槽鋁液層水平電流的方法，其特征在于所述改變陰極碳塊與陰極鋼棒之間的縱向連接電阻，是沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向改變導電面積實現的。
7.根據權利要求6所述降低電解槽鋁液層水平電流的方法，其特征在于所述沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向改變導電面積，是在沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向電流分布比較密集的位置減小導電面積；在沿陰極碳塊與陰極鋼棒的縱向電流分布比較稀疏的位置增加導電面積。
8.一種降低電解槽鋁液層水平電流的陰極碳塊組件，包括陰極碳塊(1)和陰極鋼棒 (2)，陰極碳塊上設有槽口(3)，陰極鋼棒(2)位于槽口(3)中，槽口(3)的截面大于陰極鋼棒 (2)的截面，在陰極鋼棒(2)與槽口(3)的間隙中填充有粘接料，其特征在于所述粘接料包括導電粘接料(4)和絕緣粘接料(5)；導電粘接料(4)位于中部槽口(3)的間隙內，絕緣粘接料(5 )位于兩端部槽口( 3 )的間隙內。
9.根據權利要求8所述降低電解槽鋁液層水平電流的陰極碳塊組件，其特征在于所述絕緣粘接料(5)與陰極碳塊(1)的接觸面積越靠近端部越大。
10.根據權利要求8所述降低電解槽鋁液層水平電流的陰極碳塊組件，其特征在于所述導電粘接料(4)與陰極碳塊(1)的接觸面積越靠近端部越小。
全文摘要
本發明公開了一種降低電解槽鋁液層水平電流的方法，其特征在于該方法是通過改變陰極碳塊與陰極鋼棒之間的縱向連接電阻，來平衡陰極碳塊與陰極鋼棒之間的縱向分布電流，使陰極碳塊與陰極鋼棒縱向各連接點的分布電流盡可能趨于均勻，以降低鋁液層的水平電流。本發明增加電流分布較密位置的電阻，從而強行使電流向分布稀疏的位置靠攏，從而使電流分布盡可能均勻，有利于降低陰極碳塊的水平電流，最終使電磁力減弱，降低鋁液的隆起波動，穩定了生產。
文檔編號C25C3/08GK102534667SQ20101060718
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月27日 優先權日2010年12月27日
發明者郭海龍, 陳穎 申請人:貴陽鋁鎂設計研究院有限公司