一種預(yù)焙陽極碳?jí)K的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁電解生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種預(yù)焙陽極碳?jí)K表面的碳碗結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋁電解生產(chǎn)過程中，陽極壓降是電解電壓組成的重要部分，也是不產(chǎn)生效益的無效功耗，其值越低，能耗越低。陽極碳?jí)K的壓降組成部分有:(1)陽極自身壓降；(2)鐵一碳?jí)航担?3)鋼爪壓降；(4)爆炸焊塊壓降；(5)鋁導(dǎo)桿壓降。以下主要針對(duì)鐵一碳?jí)航颠M(jìn)行討論。
[0003]根據(jù)公式U = IXR，當(dāng)電流一定時(shí)，確定了電阻就可以得到壓降數(shù)值。從物理學(xué)上得知，導(dǎo)體的電阻公式為R= PXL / S。其中P表示導(dǎo)體材料阻礙電流傳導(dǎo)的能力，稱為電阻率，它是材料固有的性質(zhì)山表示導(dǎo)體材料的長度(米)；S表示導(dǎo)體材料的截面積(平方米)。由上式可見，導(dǎo)體的電阻和其橫截面積成反比，即截面積越大，導(dǎo)體的電阻越少。
[0004]為了增大導(dǎo)體接觸截面積，進(jìn)一步減少鐵一碳?jí)航?，?dāng)前國內(nèi)多個(gè)鋁廠在鋁電解生產(chǎn)過時(shí)，常常在預(yù)焙陽極碳?jí)K上端面的一系列碳碗(碳碗的作用是用于插入鋼爪，然后澆鑄磷生鐵)之間開槽(見附圖1和附圖2)，并且在碳碗內(nèi)壁表面鑿開一系列斜槽。當(dāng)然除了上述方式外，還有通過增大碳碗孔徑等來降低壓降。這些方案技術(shù)理論明晰、簡(jiǎn)單直觀，既有定性分析，又有定量上的數(shù)據(jù)分析，而且與工業(yè)實(shí)際相結(jié)合，實(shí)施難度很低，經(jīng)濟(jì)效益卻很高，是難得的節(jié)能降耗技術(shù)。
[0005]相比其它現(xiàn)行的上層叫好下層叫苦的“鋁電解節(jié)能高技術(shù)”，高下立判。
[0006]經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用后發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)方案還有很大的改進(jìn)空間，比如澆注磷生鐵時(shí)的流動(dòng)性，當(dāng)前的開槽方式雖然使得碳碗之間相互連通了，但是實(shí)際澆注時(shí)的流動(dòng)效果還是欠佳；又如單條開槽增加的導(dǎo)體截面積還有繼續(xù)增加的可能，等等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種預(yù)焙陽極碳?jí)K，鐵一碳?jí)航迪啾痊F(xiàn)有結(jié)構(gòu)更小，同時(shí)高磷生鐵的澆注過程更簡(jiǎn)單、效果更好。
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種預(yù)焙陽極碳?jí)K，包括碳?jí)K上端面的碳碗，相鄰碳碗之間有兩條平行于碳?jí)K長度方向的連通槽。經(jīng)此調(diào)整后，一旦磷生鐵澆注完成，兩條連通槽的結(jié)構(gòu)相比一條開槽的結(jié)構(gòu)其導(dǎo)體截面積獲得大幅增加，從而鐵一碳之間的接觸面積增大，可以繼續(xù)減少鐵一碳?jí)航?，降低無謂能耗。此外增加了兩條連通槽后，所有的碳碗連通在一起，并且形成了一個(gè)閉合的循環(huán)，這樣澆注高磷鐵時(shí)既增加了鐵水流動(dòng)的通道，也增加了接觸截面積。
[0009]連通槽同時(shí)與兩個(gè)相鄰碳碗的一端相切，且連通槽深度與碳碗深度相同。碳碗兩端的兩條連通槽所澆注的高磷鐵，在槽內(nèi)因熱膨脹作用可以形成對(duì)連通槽中間的碳?jí)K部分形成夾持力，提高鋼爪的承重能力，降低陽極脫爪的發(fā)生概率。
[0010]連通槽的寬度為碳碗直徑的10%?15%。連通槽的槽寬不能過大，否則澆筑的高磷鐵上槽后熱膨脹過大，會(huì)造成陽極上部碳領(lǐng)(即高出陽極基體的上部斜坡部分)的開裂破損。
[0011]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，是將原來在陽極上部碳領(lǐng)各碳碗間，處于中間位置的一條開槽向兩側(cè)移動(dòng)至碳碗兩端頭，形成兩條連通槽。本發(fā)明看似變化不大，也很簡(jiǎn)單一但其增加的接觸面積卻翻倍，鐵一碳?jí)航翟谠谢A(chǔ)上可降低數(shù)值不能低估。由于在各碳碗之間形成了連通通道，澆注高磷鐵時(shí)流動(dòng)性更好，澆注的效果更佳。
[0012]本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí)，還是在碳?jí)K的碗孔成型頭模具之間焊接兩塊鋼板，鋼板長度和成型模具頭上碗孔端部間的切線距離相等，鋼板長度度和碳碗的深度相等。
[0013]本發(fā)明適用于擁有配套生產(chǎn)碳素預(yù)焙陽極的電解鋁廠，適用于預(yù)熱當(dāng)前所有規(guī)格的碳素預(yù)焙陽極，工業(yè)化應(yīng)用前景廣闊。
【附圖說明】
[0014]圖1為現(xiàn)有預(yù)焙陽極碳?jí)K的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的俯視圖；
圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為圖3的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖3和圖4所示，一種預(yù)焙陽極碳?jí)K，包括碳?jí)K1，碳?jí)KI上的碳領(lǐng)4上端面有6個(gè)排成一行的等間距的同孔徑碳碗2，且間距與碳碗2的孔徑相等。相鄰碳碗2之間有兩條平行于碳?jí)KI長度方向的連通槽3。每連通槽3同時(shí)與兩個(gè)相鄰碳碗2的一端相切，且連通槽3深度與碳碗2深度相同，連通槽3的寬度為碳碗2直徑的10%。連通槽3將6個(gè)碳碗2連通在一起。這樣一來，當(dāng)澆注完高磷鐵后，不但導(dǎo)體截面積增加了，而且還對(duì)兩條連通槽3之間的碳?jí)K部分形成了夾持力。
[0016]采用了上述碳?jí)K結(jié)構(gòu)以后，以190kA電解槽為基礎(chǔ)，按91%的電流效率計(jì)算，噸鋁直流電耗可降低(2980X0.02241 + 0.91 =) 73.4 kWh，以電價(jià)0.60元/kWh計(jì)，噸鋁可節(jié)電44.04元。由于Fe-C接觸面積較原來單條開槽的數(shù)值增加,Fe-C壓降保守計(jì)算也在33mv以上(高則大于45mv)，噸鋁直流電耗可降低量彡100 kWh。按照大于40萬噸的電解鋁年產(chǎn)量，年可節(jié)電4000萬度以上，節(jié)約電費(fèi)(0.55 X 4000=) 2200萬元。
[0017]本發(fā)明是對(duì)陽極部分進(jìn)行了有效改動(dòng)，可適用于現(xiàn)行所有各種不同電流的電解槽。如果配合增加碳碗內(nèi)壁的斜槽數(shù)量或者碳碗直徑等手段，還能夠在節(jié)能效果上大幅提升。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種預(yù)焙陽極碳?jí)K，包括碳?jí)K(I)上端面的碳碗(2)，其特征在于:相鄰碳碗(2)之間有兩條平行于碳?jí)K(I)長度方向的連通槽(3 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)焙陽極碳?jí)K，其特征在于:連通槽(3)同時(shí)與兩個(gè)相鄰碳碗(2 )的一端相切，且連通槽(3 )深度與碳碗(2 )深度相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)焙陽極碳?jí)K，其特征在于:連通槽(3)的寬度為碳碗(2)直徑的10%?15%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種預(yù)焙陽極碳?jí)K，包括碳?jí)K（1）上端面的碳碗（2），相鄰碳碗（2）之間有兩條平行于碳?jí)K（1）長度方向的連通槽（3）。連通槽（3）同時(shí)與兩個(gè)相鄰碳碗（2）的一端相切，且連通槽（3）深度與碳碗（2）深度相同。由于鐵—碳?jí)航迪啾痊F(xiàn)有結(jié)構(gòu)更小，同時(shí)高磷生鐵的澆注過程更簡(jiǎn)單、效果更好，所以本發(fā)明適用于擁有配套生產(chǎn)碳素預(yù)焙陽極的電解鋁廠，特別是預(yù)熱當(dāng)前所有規(guī)格的碳素預(yù)焙陽極，工業(yè)化應(yīng)用前景廣闊。
【IPC分類】C25C3-12
【公開號(hào)】CN104694963
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310657557
【發(fā)明人】景春春, 雷波, 張磊, 車玲, 梁壽喜, 鄭敏輝
【申請(qǐng)人】中國鋁業(yè)股份有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月9日