[发明专利]铝电解槽用新型阴极钢棒

说明书

本发明涉及铝电解领域。

现有铝电解槽中的阴极钢棒，是一条细长的方钢，水平通到槽外与阴极母线相连接。

随着铝电解槽向大容量发展，槽中铝液受电磁力影响，出现了铝液环流、隆起和波动加剧的趋势，其结果导致电流效率明显下降，电耗增高，槽体易破损。近年来，人们为了寻求电磁力合适的值和分布，在改善铝液中磁场的值和分布方面做了很多工作，如将电解槽纵向排列改为横向排列，改进进电方式等。这样虽然也可取得较好的结果，但是使母线配置复杂了。而母线配置的复杂化增加了母线用量，也给操作带来了不便。

本发明的目的，是通过改变阴极钢棒的结构，来调整铝电解槽中铝液内的电流分布，从而对任何类型或该类型中任何一种铝电解槽，在采用简单母线配置的情况下，得到铝液中电磁力合适的值和分布，达到降低铝液中的环流、波动和隆起，提高电流效率，降低电耗和延长槽体寿命的目的。

附图给出了本发明的阴极钢棒的结构。图中，1为阳极碳块;2为炉邦;3为侧部碳块;4为铝液;5为扎糊;6为阴极碳块;7为上钢棒;8为外连接钢棒;9为内连接钢棒;10为下钢棒;11为耐火层;12为保温层;13为槽壳。OO′线在预焙槽中为阳极碳块长方向上的对称轴线，在自焙槽中为1/2阳极宽度的对称轴线（即在自焙槽中，OO′轴线距槽几何中心线的距离为1/4阳极的宽度）。L在预焙槽中为预焙阳极碳块的长度，在自焙槽中为1/2阳极的宽度。本发明的阴极钢棒由上钢棒、下钢棒、内连接钢棒和外连接钢棒构成。上下钢棒和内外连接钢棒通过焊接或其他方法结合为一整体，并且内连接钢棒位于下钢棒的内端部，下钢棒水平通到槽外与阴极母线连接。上下钢棒的材型可采用方钢，内外连接钢棒的材型可采用钢板、方钢或其它形状的导体。附图中，L₁和L₂分别为上钢棒内端部和外端部到OO′轴线的距离;L₃和L₄分别为内外连接钢棒中心到OO′轴线的距离;L₅和L₆分别为内外连接钢棒的长度;H为下钢棒的高度;H₁为上钢棒的高度;H₂为连接钢棒的高度。

采用本发明的阴极钢棒，按下列等式分别选取L₁、L₂、L₃、L₄、L₅、L₆的值，

L₁＝a₁L……（1） L₂＝a₂L……（2）

L₃＝a₃L……（3） L₄＝a₄L……（4）

L₅＝a₅L……（5） L₆＝a₆L……（6）

上列等式中的系数，其中a₁和a₂的取值范围为0.3～0.7;a₃和a₄的取值范围为0.1～0.5;a₅和a₆的取值范围为0.2～2。对于具体的阴极钢棒，a₁至a₆的值的确定，需根据具体电解槽的磁场分布情况和对电磁力分布的要求，借助计算机和做模拟试验来确定。

下钢棒的高度H的取值范围为60～250毫米，上钢棒的高度H₁的取值范围为0～120毫米;连接钢棒的高度H₂的取值范围为0～100毫米。H、H₁、H₂最好在取值范围内尽量向下限取值。只要选取的H、H₁、H₂的值合适，阴极钢棒的用材量基本不会增加。这样，槽底压降虽会略有增加，但这些都可从电解槽母线用量的减少，电流效率和槽体寿命的提高等方面得到充分的补尝。

本发明的阴极钢棒通过选取合适的a₁至a₆的值，就可适用于各种类型的铝电解槽。在采用本发明阴极钢棒的情况下，铝液中水平电流最大仅达垂直电流的0.5倍左右，并且水平电流较大的区域可移向槽中心。由于该区域的磁场强度和梯度较小，就使得电磁力的梯度和强度降低，磁场力的分布趋于合理。这样就可以在不改变原槽的磁场和其他参数的情况下得到合理的电磁力的分布。