專利名稱：鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒的連接結構的制作方法
技術領域：
本實用新型技術屬于鋁生產技術領域。本技術在于研發出一種鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒連接構造。應用本實用新型技術可取得較大的經濟效益。
背景技術：
I.概述目前世界上鋁的工業生產方法為熔鹽電解法，電解法制鋁的關鍵設備是鋁電解槽，鋁電解槽主要由陰極和陽極兩大部份組成。鋁電解槽陰極通常根據槽電流強度大小由 數十個陰極炭塊組并排組合而成，例如240kA電解槽有大約20組陰極炭塊組，350kA電解槽有大約32組陰極炭塊組。現有陰極炭塊組由陰極炭塊、陰極鋼棒、結合材料三部份組成，陰極炭塊一端的陰極鋼棒數量為兩根。結合材料通常為炭素糊或磷生鐵，結合材料起連接作用，通過結合材料將陰極炭塊和陰極鋼棒組合成陰極炭塊組。以目前較常用的陰極炭塊組為例，各材料組合見下表目前，雖已有更大寬度的陰極炭塊組在鋁電解槽上應用，但結構型式仍與上表類似，即陰極炭塊一端仍有兩根鋼棒。目前工業鋁電解槽采用這種陰極炭塊組組成鋁電解槽陰極。2.現有陰極炭塊組存在的問題本人認為目前鋁工業一直應用的這種陰極炭塊組有以下問題，為了便于說明，以目前用量最多的截面規格尺寸為515mmX450mm陰極炭塊組為例說明如下現有陰極炭塊組鐵碳壓降較大陰極炭塊組電流路徑為陰極炭塊上表面——陰極炭塊與結合材料交界面——結合材料——結合材料與陰極鋼棒交界面——陰極鋼棒。其中，從陰極炭塊與結合材料交界面——結合材料——結合材料與陰極鋼棒交界面的電壓通常稱為鐵碳壓降，鐵碳壓降是電解槽陰極電壓降的重要組成部分，增加鐵碳接觸面積可有效減少鐵碳壓降。而現有陰極炭塊組由于陰極碳塊一端有2根鋼棒，使得鐵碳接觸面積較小，因此鐵碳壓降較大，鐵碳壓降大則會增加電解槽能耗。陰極炭塊組水平電流分量相對較大現有陰極炭塊組工作時電流路徑為電流從陰極炭塊上表面進入，從陰極鋼棒導出，電流向下路徑中會產生一部分水平電流分量，由于采用兩根陰極鋼棒，這種水平電流分量相對較大。槽內水平電流大會導致槽內垂直磁場也大，由此會導致槽內鋁液波動大，影響電解生產。對電解槽壽命的影響電解槽陰極均勻低負荷承載電流是保持電解槽長壽命的重要因素之一，而現有陰極炭塊組由于陰極炭塊和陰極鋼棒的鐵碳接觸面相對較小，陰極鋼棒表面電流負荷相對較大，在電解生產過程中，由于陰極炭塊承擔電流會有上下波動，一旦陰極電流過大并且在陰極炭塊內分布不均，會導致陰極炭塊產生局部裂紋甚至破損，則電解槽陰極就要大修更換了，因此現有陰極炭塊組連接方式造成電解槽陰極破損的幾率較大。
發明內容本實用新型的目的就在于克服上述不足提供一種鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒的連接結構。本實用新型的目的可通過以下技術方案來實現一種鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒的連接結構，包括陰極炭塊、陰極鋼棒和結合材料層，在陰極炭塊的左端和右端均設置有至少三個陰極鋼棒槽，每個陰極鋼棒槽內設置一根陰極鋼棒，陰極鋼棒與陰極炭塊通過結合材料層固結在一起。 上述鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒的連接結構，在陰極炭塊的左端和右端均設置有三個至六個陰極鋼棒槽中的任一種，每個陰極鋼棒槽內設置一根陰極鋼棒。上述鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒的連接結構，在陰極炭塊的前側、后側均設置有炭塊側面開槽。上述鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒的連接結構，在陰極炭塊的左側和右側均設置有炭塊端面開槽。上述鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒的連接結構，在陰極炭塊的前側、后側均設置有炭塊側面開槽，在陰極炭塊的左側和右側均設置有炭塊端面開槽。上述鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒的連接結構，所述陰極鋼棒為四根，每根陰極鋼棒的寬為32mm，高為180 mm，炭塊截面上陰極鋼棒的導電周長為392 mm，每根陰極鋼棒的橫截面積為5760 mm2。采用上述技術方案，本實用新型在陰極炭塊組不改變原有陰極炭塊組的組裝方式，只是增加陰極炭塊開槽數量和陰極鋼棒數量，即可降低目前陰極炭塊組鐵碳壓降，使陰極炭塊組水平電流分量減少，從而降低電能消耗并大大提升電解槽的使用壽命。以下是現有技術與本實用新型相對比的具體分析；①對原陰極炭塊組鐵碳壓降問題的改進增大鐵碳接觸面積可有效減少鐵碳壓降，鐵碳接觸面積在陰極炭塊截面上表現為陰極鋼棒導電周長，本實用新型技術與現有技術比較如下表
權利要求1.一種鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒的連接結構，包括陰極炭塊、陰極鋼棒和結合材料層，其特征在于在陰極炭塊的左端和右端均設置有至少三個陰極鋼棒槽，每個陰極鋼棒槽內設置一根陰極鋼棒，陰極鋼棒與陰極炭塊通過結合材料層固結在一起。
2.根據權利要求I所述的鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒的連接結構，其特征在于在陰極炭塊的左端和右端均設置有三個至六個陰極鋼棒槽中的任一種，每個陰極鋼棒槽內設置一根陰極鋼棒。
3.根據權利要求I所述的鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒的連接結構，其特征在于在陰極炭塊的前側、后側均設置有炭塊側面開槽。
4.根據權利要求I所述的鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒的連接結構，其特征在于在陰極炭塊的左側和右側均設置有炭塊端面開槽。
5.根據權利要求I所述的鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒的連接結構，其特征在于在 陰極炭塊的前側、后側均設置有炭塊側面開槽，在陰極炭塊的左側和右側均設置有炭塊端面開槽。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒的連接結構，其特征在于所述陰極鋼棒為四根，每根陰極鋼棒的寬為32_，高為180 _，炭塊截面上陰極鋼棒的導電周長為392 mm,每根陰極鋼棒的橫截面積為5760 mm2。
專利摘要本實用新型公開了一種鋁電解槽陰極炭塊和陰極鋼棒的連接結構，包括陰極炭塊、陰極鋼棒和結合材料層，在陰極炭塊的左端和右端均設置有至少三個陰極鋼棒槽，每個陰極鋼棒槽內設置一根陰極鋼棒，陰極鋼棒與陰極炭塊通過結合材料層固結在一起。本實用新型在陰極炭塊組不改變原有陰極炭塊組的組裝方式，只是增加陰極炭塊開槽數量和陰極鋼棒數量，即可降低目前陰極炭塊組鐵碳壓降，使陰極炭塊組水平電流分量減少，從而從而降低電能消耗并大大提升電解槽的使用壽命。
文檔編號C25C3/08GK202643856SQ201220193358
公開日2013年1月2日 申請日期2012年5月3日 優先權日2012年5月3日
發明者郭龍, 李劼, 王化雨, 丁鳳其, 張紅亮 申請人:湖南中大冶金設計有限公司