專利名稱：鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，應(yīng)用與預(yù)焙鋁電解槽的陰 極結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及預(yù)焙鋁電解槽的生產(chǎn)。技術(shù)背景現(xiàn)通用的鋁電解槽陰極內(nèi)襯導(dǎo)電結(jié)構(gòu)由多個陰極碳塊鋼棒組砌筑在鋁 電解槽鋼殼體內(nèi)的側(cè)部爐墻和底部保溫層上搗固砌筑而成；陰極鋼棒用搗固糊搗固砌筑在 陰極碳塊底部沿碳塊長度方向加工出的陰極鋼棒槽內(nèi)組合構(gòu)造而成陰極碳塊鋼棒組，陰極 碳塊鋼棒組的兩側(cè)端砌筑在電解槽內(nèi)的側(cè)部爐墻內(nèi)，其長度方向由兩側(cè)部爐墻向電解槽長 度中心線方向延伸并水平布置構(gòu)造在保溫層上，陰極鋼棒的兩端通過碳塊端部的側(cè)部爐墻 和電解槽碳塊端部的側(cè)部鋼殼體上的窗口延伸至電解槽外，與布置在電解槽外側(cè)部的陰極 大母線相連接。這種由陰極鋼棒通過碳塊端部側(cè)部鋼殼體和側(cè)部爐墻插入到陰極碳塊內(nèi)底 部，向電解槽內(nèi)進行導(dǎo)電、平衡陰極電流分布的鋁電解槽陰極內(nèi)襯導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，具有以下缺點 和不足其一陰極碳塊和陰極鋼棒由外向內(nèi)的導(dǎo)電分布部均勻，致使電解槽內(nèi)由陽極導(dǎo) 入的垂直于水平面方向的電流密度分布不均勻，鋁液水平發(fā)生偏流，電解槽膛內(nèi)變化不規(guī) 則。其二陰極碳塊、陰極鋼棒兩者的熱膨脹系數(shù)不一樣，底部構(gòu)造一起、對熱應(yīng)力的 吸收釋放的能力不一樣，不僅陰極鋼棒易發(fā)生變形，影響鐵碳接觸導(dǎo)電性能，還能引起電解 槽殼的側(cè)部變形，影響熱平衡。其三陰極碳塊和陰極鋼棒之間采用搗固糊連接其電阻鋁和電壓降值較高，結(jié)構(gòu) 導(dǎo)電效率低，致使結(jié)構(gòu)電阻耗增加。其四陰極碳塊和陰極鋼棒沿高度和長度方向的導(dǎo)電距離不一樣，不僅使電解槽 陰極的電流密度分布不均勻，而且還使得電解槽的陰極表面的電流密度分布較低，并難以 提高，導(dǎo)致電解槽效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有鋁電解槽陰極內(nèi)襯導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的陰極導(dǎo)電從電解槽陰極碳 塊側(cè)端部進電的上述缺點和擬補其不足，本發(fā)明特提供了一種新的鋁電解槽底部進電式陰 極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)技術(shù)方案。鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)由砌筑在鋁電解槽鋼殼體內(nèi)保溫層上的陰極 碳塊和碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件所組成，其技術(shù)方案是在陰極碳塊的底部連接構(gòu)造上 碳_金屬過渡導(dǎo)電連接件，碳_金屬過渡導(dǎo)電連接件不同于現(xiàn)通用的陰極碳塊鋼棒組，是通 過陰極碳塊的側(cè)端部的爐墻和鋼殼體與陰極大母線相連接，沿水平方向傳導(dǎo)電流后，再向 陰極碳塊的上部表面?zhèn)鲗?dǎo)電流；碳_金屬過渡導(dǎo)電連接件是通過設(shè)置在陰極碳塊下底部面 的保溫層和鋼殼體與陰極大母線相連接，直接從碳塊底部通過碳_金屬過渡導(dǎo)電連接件向 碳塊的上部表面?zhèn)鲗?dǎo)電流，以實現(xiàn)陰極上部表面的垂直電流密度分布均勻。依據(jù)上述技術(shù)方案碳_金屬過渡導(dǎo)電連接件構(gòu)造在陰極碳塊下底面部的鋁電解 槽保溫層防滲漏層內(nèi)，再經(jīng)過電解槽底部鋼殼體或側(cè)部鋼殼體與陰極大母線相連接。依據(jù)上述技術(shù)方案單塊陰極碳塊在電解槽爐墻內(nèi)的水平投影面的形狀，可以是 矩形、圓形和方形；陰極碳塊在電解槽爐墻內(nèi)可沿電解槽大母線方向進行平行、垂直、交叉布置；陰極碳塊在相互對應(yīng)的兩側(cè)爐墻內(nèi)可布置成一整塊或分成幾段進行布置；陰極碳塊 之間、陰極碳塊和側(cè)部爐墻之間的間隙用搗同糊料搗固扎實；每個陰極碳塊的上表面之間、 搗固糊與陰極碳塊上表面之間可構(gòu)造成凹凸臺槽型。依據(jù)上述技術(shù)方案碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件由碳塊底部接頭、金屬連接接頭和 金屬導(dǎo)線連接卡具構(gòu)造組裝而成。依據(jù)上述技術(shù)方案碳_金屬過渡導(dǎo)電連接件的碳塊底部接頭可采用螺栓卡具與 陰極碳塊進行連接，可采用石墨導(dǎo)電棒或金屬導(dǎo)電棒構(gòu)造上螺紋，與陰極碳塊底部的螺紋 進行凹凸穿插連接。依據(jù)上述技術(shù)方案碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件是通過陰極碳塊下底部面的保溫 防和鋼殼體與陰極大母線相連接，在保溫層和碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件之間，構(gòu)造安裝有 導(dǎo)電連接件保護管。依據(jù)上述技術(shù)方案在鋁電解槽陰極兩側(cè)的側(cè)部爐墻和底部保溫層中構(gòu)造有電解 槽熱平衡調(diào)節(jié)管，熱平衡調(diào)節(jié)管的兩端與電解槽鋼殼體相連接。依據(jù)上述技術(shù)方案碳塊底部進電式的陰極內(nèi)襯導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可與現(xiàn)通用的陰極碳塊 底部帶有陰極鋼棒側(cè)部進電式陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)相互配和使用，構(gòu)造在一臺電解槽上。依據(jù)上述技術(shù)方案碳_金屬過渡導(dǎo)電連接件的碳塊底部接頭、連接卡具接頭、金 屬導(dǎo)線可采用銅型材和軟銅線連接構(gòu)造組裝而成。采用本發(fā)明底部進電式的陰極內(nèi)襯導(dǎo)電結(jié)構(gòu)技術(shù)方案構(gòu)造的鋁電解槽，由于在陰 極碳塊的底部連接構(gòu)造上碳_金屬過渡導(dǎo)電連接件，碳_金屬過渡導(dǎo)電連接件通過陰極碳 塊下底部面的保溫層和鋼殼體與陰極大母線相連接，直接從碳塊底部通過碳_金屬過渡導(dǎo) 電連接件向碳塊的上部表面?zhèn)鲗?dǎo)電流，因此具有電解槽內(nèi)陰極和陽極之間鋁液水平電流波 動小，垂直電流分布部均勻，槽低電壓降低，結(jié)構(gòu)電阻值小，無功電耗少，導(dǎo)電效率高，槽殼 側(cè)部變形小，電解槽熱平衡穩(wěn)定程度高，電解鋁液熔池形狀穩(wěn)定，電解槽使用壽命周期長等 優(yōu)點，應(yīng)用于電解鋁的生產(chǎn)，可以降低電解鋁的電耗。


本發(fā)明鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點和構(gòu)造特征結(jié)合

和實施例理解，則顯示的更加明了。其中圖1為實施例1鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖2為實施例2鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)俯視圖。圖3為實施例3鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。圖4為實施例4鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的局部剖面示意圖。圖5為實施例5鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的局部剖面示意圖。圖6為實施例6鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的一塊陰極碳塊結(jié)構(gòu)的主視 圖。圖7為圖6的側(cè)視圖。圖8為實施例7鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。其圖中所示1.陰極碳塊、2.碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件、3.陰極大母線、4.側(cè)部爐 墻、5.保溫層、6鋼殼體、7.搗固糊、8.熱平衡調(diào)節(jié)管、9連接件保護管、10.鋼殼體絕緣套、11.碳塊底部接頭、12.金屬連接件、13金屬導(dǎo)線、14連接卡具、15.密封結(jié)合凹凸槽、16.鋁 液、17.夾緊螺栓、18、陰極鋼棒。
具體實施例方式鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)是在對現(xiàn)通用的陰極碳塊鋼棒組經(jīng)過側(cè)端部 的爐墻和鋼殼體與陰極大母線相連接，沿水平方向傳導(dǎo)電流后，再向陰極碳塊的上部表面 傳導(dǎo)電流的陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的改進和創(chuàng)新。其核心技術(shù)是在陰極碳塊的底部連接構(gòu)造上碳_金屬過渡導(dǎo)電連接件，碳_金 屬過渡導(dǎo)電連接件不同于現(xiàn)通用的陰極碳塊鋼棒組，是通過陰極碳塊的側(cè)端部的爐墻和鋼 殼體與陰極大母線相連接，沿水平方向傳導(dǎo)電流后，再向陰極碳塊的上部表面?zhèn)鲗?dǎo)電流； 碳_金屬過渡導(dǎo)電連接件是通過設(shè)置在陰極碳塊下底部面的保溫層和鋼殼體與陰極大母 線相連接，在兩側(cè)爐墻垂直與大母線的同一例陰極碳塊的下底部實行多導(dǎo)電，直接從碳塊 底部通過碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件向碳塊的上部表面?zhèn)鲗?dǎo)電流，以實現(xiàn)陰極上部表面的垂 直電流密度分布均勻。實施例1 從本發(fā)明鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)實施例1的剖面示意圖 (如圖1所示)可以看出，在陰極碳塊⑴的下底面上，安裝構(gòu)造了 5個碳-金屬過渡導(dǎo)電 連接件(2)，它們通過陰極碳塊底部的保溫層(5)和電解槽的鋼殼體(6)與陰極大母線(3) 相連接；其中左側(cè)的3個連接件(2)是通過保溫層(5)和電解槽鋼殼體(6)底部的鋼板與 陰極大母線相連接，2個連接件(2)是通過保溫層(5)和電解槽側(cè)部的鋼棒與陰極大母線線 連接。這種結(jié)構(gòu)方式在同一例碳塊的底部比現(xiàn)通用的陰極碳塊從兩端進電，不僅多了導(dǎo)電 3個進線點，而且縮短了各進線點之間的水平導(dǎo)電距離，更有利與垂直電流的分布。實施例2 從本發(fā)明鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)俯視圖(如圖2所示)可以 看出，由于陰極碳塊(1)和碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件(2)從底部進電結(jié)構(gòu)的實施，為陰極碳 塊⑴在電解槽側(cè)部爐墻⑷內(nèi)的布置的多樣性創(chuàng)造了技術(shù)條件；因此陰極碳塊⑴構(gòu)造 可以多樣化。其單塊陰極碳塊在電解槽爐墻(4)內(nèi)的水平投影面的形狀，就可以是矩形、圓 形和方形；陰極碳塊(1)在電解槽爐墻(4)內(nèi)可沿電解槽大母線方向平行就、垂直、交叉布 置；陰極碳塊(1)在相互對應(yīng)的兩側(cè)爐墻(4)內(nèi)可布置成一整塊或分成幾段進行布置；陰 極碳塊(1)之間、陰極碳塊(1)和側(cè)部爐墻(4)之間的間隙用碳素搗固糊料(7)搗固扎實； 每個陰極碳塊(1)的上表面可不在同一水平面上。實施例3 從本發(fā)明鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的剖面示意圖(如圖3所 示)可以看出在鋁電解槽陰極兩側(cè)的側(cè)部爐墻(4)和底部保溫層(5)中構(gòu)造了熱平衡調(diào) 節(jié)管(8)。熱平衡調(diào)節(jié)管(8)的兩端與電解槽鋼殼體(6)相連接，熱平衡管(8)的兩端帶有 可以比閉合的封頭，當電解槽陰極內(nèi)襯局部過熱時，可以打開相近的熱平衡管(8)兩端的 封頭，靠空氣的的流通進行局部冷卻，調(diào)節(jié)降溫使之平衡；過冷則封死。用這種方法補充調(diào) 節(jié)電解槽的熱平衡，即能保證陰極內(nèi)襯水平熱應(yīng)力的平衡，防止漏槽事故的發(fā)生，燒損導(dǎo)電 部件，同時又能對鋼殼體起加固作用。實施例4 (如圖4所示)本發(fā)明鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)一個陰極碳 塊(1)底部構(gòu)造有碳_金屬過渡導(dǎo)電連接件(2)的剖面示意圖，圖中顯示，碳-金屬過渡 導(dǎo)電連接件(2)構(gòu)造在陰極碳塊(1)下底面部的鋁電解槽保溫層防滲漏層(5)內(nèi)，并經(jīng)過電解槽底部鋼殼體(6)與陰極大母線(3)相連接。碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件(2)與鋼殼體 (6)之間有鋼殼體絕緣套(10)。陰極碳塊⑴與搗固糊7結(jié)合面上構(gòu)造搗固密封結(jié)合凹凸 槽(15)，用于防止電解質(zhì)和鋁液的滲漏。碳塊(1)底部和大母線(3)之間的碳-金屬過渡 導(dǎo)電連接件⑵由碳塊底部接頭(11)、金屬連接接頭(12)、金屬導(dǎo)線(13)和連接卡具構(gòu)造 組裝而成。碳塊底部接頭(11)采用石墨導(dǎo)電棒與陰極碳塊(1)底部進行凹凸穿插螺紋連 接；在保溫層(5)和碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件(2)之間，構(gòu)造安裝有連接件保護管(9)。實施例5 (如圖5所示)本發(fā)明鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)一個陰極碳 塊(1)底部構(gòu)造有碳_金屬過渡導(dǎo)電連接件(2)的剖面示意圖，圖中顯示，結(jié)構(gòu)與實施例 4(如圖4所示)基本相同，其區(qū)別在于碳塊底部接頭(11)采用金屬導(dǎo)電棒與陰極碳塊(1) 底部進行凹凸穿插螺紋連接。實施例6 (如圖6和圖7)所示實施例是本發(fā)明鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié) 構(gòu)的一塊陰極碳塊結(jié)構(gòu)的主視圖(圖6)和側(cè)視圖(7)，可以看出該實施例陰極碳塊(1)的 底部，構(gòu)造有凸臺，凸臺上有孔，用兩個加緊螺栓(17)與碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件(2)采用 螺栓卡具(11)與陰極碳塊(1)進行連接碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件(2)的碳塊底部接頭(11)、金屬連接接頭(12)、金屬導(dǎo) 線(13)、連接夾具(14)可采用銅金屬型材或軟銅線連接構(gòu)造組裝而成。實施例7 (如圖8所示)底部進電式的陰極內(nèi)襯導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可與現(xiàn)通用的陰極碳 塊(1)底部帶有陰極鋼棒(18)側(cè)部進電式陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)相互配和使用，構(gòu)造在一臺電解槽 上。
權(quán)利要求
鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)由砌筑在鋁電解槽鋼殼體(6)內(nèi)保溫層(5)上的陰極碳塊(1)和碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件(2)所組成，碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件(2)不同于現(xiàn)通用的陰極碳塊鋼棒組(18)，是通過陰極碳塊(1)的側(cè)端部的爐墻(4)和鋼殼體(6)與陰極大母線(3)相連接，沿水平方向傳導(dǎo)電流后，再向陰極碳塊(1)的上部表面?zhèn)鲗?dǎo)電流；而鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的特征是在陰極碳塊(1)的底部連接構(gòu)造上碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件(2)，碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件(2)是通過設(shè)置在陰極碳塊(1)下底部面的保溫層(5)和鋼殼體(6)與陰極大母線(3)相連接，直接從碳塊(1)底部通過碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件(2)向碳塊(2)的上部表面?zhèn)鲗?dǎo)電流，以實現(xiàn)陰極上部表面的垂直電流密度分布均勻。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)其特征是碳-金屬過渡導(dǎo)電 連接件(2)構(gòu)造在陰極碳塊(1)下底面部的鋁電解槽保溫層防滲漏層(5)內(nèi)，再經(jīng)過電解 槽底部鋼殼體(6)或側(cè)部鋼殼體(6)與陰極大母線(3)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)其特征是單塊陰極碳塊(1) 在電解槽爐墻(4)內(nèi)的水平投影面的形狀，可以是矩形、圓形和方形；陰極碳塊在電解槽爐 墻(4)內(nèi)可沿電解槽大母線(3)方向進行平行、垂直、交叉布置；陰極碳塊(1)在相互對應(yīng) 的兩側(cè)爐墻(4)內(nèi)可布置成一整塊或分成幾段進行布置；陰極碳塊(1)之間、陰極碳塊(1) 和側(cè)部爐墻(2)之間的間隙用搗固糊料(7)搗固扎實；每個陰極碳塊(1)的上表面之間、搗 固糊(7)與陰極碳塊(4)上表面之間可構(gòu)造成凹凸臺槽型。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)其特征是碳_金屬過渡導(dǎo)電 連接件⑵由碳塊底部接頭(11)、金屬連接接頭(12)和金屬導(dǎo)線(13)連接卡具(14)構(gòu)造 組裝而成。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)其特征是碳_金屬過渡導(dǎo)電 連接件(2)的碳塊底部接頭(11)可采用螺栓卡具與陰極碳塊(1)進行連接，可采用石墨導(dǎo) 電棒(11)或金屬導(dǎo)電棒(11)構(gòu)造上螺紋，與陰極碳塊⑴底部的螺紋進行凹凸穿插連接。
6.根據(jù)權(quán)利1所述的鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)其特征是碳-金屬過渡導(dǎo) 電連接件(2)是通過陰極碳塊下底部面的保溫防和鋼殼體與陰極大母線相連接，在保溫層 和碳_金屬過渡導(dǎo)電連接件之間，構(gòu)造安裝有導(dǎo)電連接件保護管。
7.根據(jù)權(quán)利1所述的鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)其特征是在鋁電解槽陰極兩 側(cè)的側(cè)部爐墻(4)和底部保溫層(5)中構(gòu)造有電解槽熱平衡調(diào)節(jié)管(8)，熱平衡調(diào)節(jié)管(8) 的兩端與電解槽鋼殼體(6)相連接。
8.根據(jù)權(quán)利1所述的鋁電解槽底部進電式陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)其特征是碳塊底部進電式的 陰極內(nèi)襯導(dǎo)電結(jié)構(gòu)可與現(xiàn)通用的陰極碳塊底部帶有陰極鋼棒側(cè)部進電式陰極內(nèi)襯結(jié)構(gòu)相 互配和使用，構(gòu)造在一臺電解槽上。
全文摘要
本發(fā)明底部進電式的陰極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，應(yīng)用與鋁電解槽的構(gòu)造與生產(chǎn)。由于在陰極碳塊的底部連接構(gòu)造上碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件，碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件通過陰極碳塊下底部面的保溫層和鋼殼體與陰極大母線相連接，直接從碳塊底部通過碳-金屬過渡導(dǎo)電連接件向碳塊的上部表面?zhèn)鲗?dǎo)電流，因此具有電解槽內(nèi)陰極和陽極之間鋁液水平電流波動小，垂直電流分布部均勻，槽低電壓降低，結(jié)構(gòu)電阻值小，無功電耗少，導(dǎo)電效率高，槽殼側(cè)部變形小，電解槽熱平衡穩(wěn)定程度高，電解鋁液熔池形狀穩(wěn)定，電解槽使用壽命周期長等優(yōu)點，應(yīng)用于電解鋁的生產(chǎn)，可以降低電解鋁的電耗。
文檔編號C25C3/08GK101886273SQ20091013677
公開日2010年11月17日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者楊青, 高偉, 高德金 申請人:高德金