垂直磁場(chǎng)可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法及其結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁電解槽陰極母線配置方法，具體涉及一種垂直磁場(chǎng)可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法。本發(fā)明還涉及使用該垂直磁場(chǎng)可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法的結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景
[0002]在鋁電解系列中，所有電解槽都屬于串聯(lián)，而母線則主要承擔(dān)著將電流從上游電解槽陰極棒輸送至下游電解槽陽(yáng)極棒的功能。同時(shí)，電解槽的母線尤其是陰極母線，對(duì)于電解槽的穩(wěn)定性有著決定性的作用，不同陰極配置方式會(huì)產(chǎn)生完全不同的磁場(chǎng)配置及穩(wěn)定性。此外，電解槽的母線系統(tǒng)成本也相當(dāng)昂貴，約占基建費(fèi)用的25%左右。考慮到電解槽的陽(yáng)極大梁、立柱母線、陰極軟母線等基本采取固定設(shè)計(jì)，對(duì)于電解槽磁場(chǎng)影響最大的即為陰極母線配置，因此，陰極母線已成為電解槽磁流體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和決定因素。
[0003]在電解槽三個(gè)方向的磁場(chǎng)中，對(duì)于電解槽穩(wěn)定性影響最大的又為垂直磁場(chǎng)。在理想的垂直磁場(chǎng)作用下，電解槽可以穩(wěn)定高效的運(yùn)行，即電解槽具備優(yōu)秀的磁流體穩(wěn)定性，否則，如果垂直磁場(chǎng)過(guò)大或者分布不理想，則電解槽會(huì)波動(dòng)劇烈，電流效率損失嚴(yán)重，能耗也會(huì)偏高。因此，在現(xiàn)代預(yù)焙鋁電解槽的母線配置選擇上，最重要的衡量準(zhǔn)則為其垂直磁場(chǎng)的分布O
[0004]現(xiàn)代預(yù)焙鋁電解槽的陰極母線設(shè)計(jì)模式已經(jīng)從早期的端部進(jìn)電進(jìn)化至大面進(jìn)電，同時(shí)在電解槽的端部應(yīng)用進(jìn)電側(cè)的母線電流進(jìn)行強(qiáng)補(bǔ)償。這類型設(shè)計(jì)對(duì)于電解槽端部母線的空間位置要求十分苛刻，需要通過(guò)不斷的物理場(chǎng)計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)垂直磁場(chǎng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)。而該設(shè)計(jì)一旦確定，則要求系列內(nèi)所有母線的設(shè)計(jì)保持一致，即無(wú)論電解槽的位置與槽況如何，其母線走向均相同。顯然，由于系列中電解槽的各自狀態(tài)與所處位置不同，如位于廠房端頭的電解槽與廠房中間的電解槽、處于正常運(yùn)行的電解槽及處于爐底有沉淀的電解槽，其磁場(chǎng)環(huán)境都完全不同，同時(shí)對(duì)磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)男枨笠矔?huì)大不相同，如果仍然采用固定相同的配置，其后果是部分電解槽的磁場(chǎng)補(bǔ)償過(guò)度，而另一部分則補(bǔ)償不足，進(jìn)而導(dǎo)致系列內(nèi)電解槽波動(dòng)異常，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，該現(xiàn)象已在鋁電解的生產(chǎn)中屢見(jiàn)不鮮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提出一種能夠有針對(duì)性的降低電解槽熔體的垂直磁場(chǎng)和水平磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)鋁電解槽的穩(wěn)定性運(yùn)行，提高電解槽電流效率，還能在一個(gè)系列內(nèi)實(shí)現(xiàn)各臺(tái)電解槽的磁場(chǎng)按需配置，大幅度提高電解槽的整體穩(wěn)定性指標(biāo)的垂直磁場(chǎng)可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法。
[0006]本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提出一種實(shí)現(xiàn)該垂直磁場(chǎng)可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法的結(jié)構(gòu)。
[0007]為了解決第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的垂直磁場(chǎng)可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法，將流經(jīng)出鋁端和煙道端的陰極母線劃分為端部母線進(jìn)電側(cè)部分、端部母線端頭部分和端部母線出電側(cè)部分三個(gè)部分，各部分間都通過(guò)垂直磁場(chǎng)調(diào)節(jié)軟母線連接，使得端部母線端頭部分能沿著垂直方向與水平方按需移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鋁電解槽最重要的端部補(bǔ)償母線的動(dòng)態(tài)調(diào)整。
[0008]流經(jīng)端部的母線數(shù)量為兩根或四根，相互間保持絕緣，且所有流經(jīng)端部的母線均需要分為三段。
[0009]每一臺(tái)電解槽的端部母線距離根據(jù)電解槽的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)全系列母線配置的個(gè)性化。
[0010]為了解決第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)垂直磁場(chǎng)可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法的結(jié)構(gòu)，包括流經(jīng)出鋁端和煙道端的陰極母線，所述的流經(jīng)出鋁端和煙道端的陰極母線劃分為端部母線進(jìn)電側(cè)部分、端部母線端頭部分和端部母線出電側(cè)部分三個(gè)部分，所述的端部母線進(jìn)電側(cè)部分與所述的端部母線端頭部分、所述的端部母線端頭部分與端部母線出電側(cè)部分間均采用垂直磁場(chǎng)調(diào)節(jié)軟母線連接。
[0011 ] 所述的端部母線端頭部分沿著電解槽的垂直方向調(diào)節(jié)幅度為10mm?500_。
[0012]所述的端部母線端頭部分沿著電解槽的長(zhǎng)軸水平方向調(diào)節(jié)幅度為50mm?500mm。
[0013]所述的垂直磁場(chǎng)調(diào)節(jié)軟母線的材料為普通鋁板帶或者銅板帶。
[OOM]所述的垂直磁場(chǎng)調(diào)節(jié)軟母線的寬度與陰極母線寬度一致，厚度為5-20mm，長(zhǎng)度為500-1200mm，數(shù)量為 10-30 片。
[0015]所述的垂直磁場(chǎng)調(diào)節(jié)軟母線與所述的端部母線進(jìn)電側(cè)部分、端部母線端頭部分和端部母線出電側(cè)部分之間通過(guò)爆炸焊連接。
[0016]所述的端部母線端頭部分采用端部母線支架支撐，所述的端部母線支架為“T”字形，即在支架的頂部設(shè)置一段水平支撐，長(zhǎng)度為800?1500mm，預(yù)留母線移動(dòng)的空間，所述的端部母線端頭部分與所述的端部母線支架之間墊有絕緣墊塊，且通過(guò)更換不同厚度的所述的絕緣墊塊實(shí)現(xiàn)所述的端部母線端頭部分的高度調(diào)整。
[0017]采用上述技術(shù)方案的垂直磁場(chǎng)可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法及其結(jié)構(gòu)，將流經(jīng)出鋁端和煙道端的陰極母線劃分為端部母線進(jìn)電側(cè)部分、端部母線端頭部分和端部母線出電側(cè)部分三個(gè)部分，各部分間都通過(guò)垂直磁場(chǎng)調(diào)節(jié)軟母線連接，使得端部母線端頭部分可以沿著垂直方向與水平方按需移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鋁電解槽最重要的端部補(bǔ)償母線的動(dòng)態(tài)調(diào)整。流經(jīng)端部的母線數(shù)量與現(xiàn)有設(shè)計(jì)一致，為兩根或四根，所有流經(jīng)端部的母線均需要分為三段，相互間保持絕緣。每一臺(tái)電解槽的端部母線距離可根據(jù)電解槽的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)全系列母線配置的個(gè)性化。其他部分的配置，包括陽(yáng)極母線、陰極鋼棒與母線間的軟母線帶等與傳統(tǒng)大型預(yù)焙電解槽的設(shè)計(jì)保持一致。本方法簡(jiǎn)單、高效，且所設(shè)計(jì)的母線不但能夠滿足大型鋁電解槽磁流體穩(wěn)定性運(yùn)行的需要，還可以在一個(gè)系列內(nèi)實(shí)現(xiàn)各臺(tái)電解槽的磁場(chǎng)按需配置，大幅度提高電解槽的整體穩(wěn)定性指標(biāo)。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0019](I)與現(xiàn)有母線設(shè)計(jì)中所有陰極母線全部固定相比，本發(fā)明提出的母線配置方案可以針對(duì)特定的電解槽狀態(tài)進(jìn)行按需補(bǔ)償，即針對(duì)電解槽處于不同的外界磁場(chǎng)環(huán)境、內(nèi)部槽況，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)端部母線距離電解槽的水平距離和垂直距離，以此實(shí)現(xiàn)垂直磁場(chǎng)的按需可控調(diào)節(jié)。由于可調(diào)節(jié)的端部母線端頭部分2為電解槽陰極母線中對(duì)垂直磁場(chǎng)影響最大的部分，故該母線的調(diào)節(jié)可直接決定電解槽的母線配置，因此，針對(duì)特定槽況，通過(guò)調(diào)整該母線的空間位置，可以實(shí)現(xiàn)電解槽垂直磁場(chǎng)分布與槽況更加匹配，保證了各類型槽況下的最佳磁流體穩(wěn)定；
[0020](2)本發(fā)明提出的母線配置方法使整個(gè)電解系列具備有更大靈活性。相比現(xiàn)有技術(shù)中所有電解槽采用固定的相同配置相比，本發(fā)明可以讓系列內(nèi)每臺(tái)電解槽都擁有獨(dú)特的最佳母線補(bǔ)償方式，電解系列整體會(huì)更加穩(wěn)定，避免了電解系列內(nèi)電解槽之間相互影響大的弊端，有利于獲取全局最佳指標(biāo)；
[0021](3)本項(xiàng)目所使用的磁場(chǎng)調(diào)節(jié)母線4結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料便宜且易于獲取，施工操作與現(xiàn)行電解槽母線的施工基本一致，不會(huì)大幅度增加母線的材料與施工成本，具備很大的實(shí)用價(jià)值。
[0022]綜上所述，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對(duì)電解槽端部的補(bǔ)償母線進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，能夠有針對(duì)性的降低電解槽熔體的垂直磁場(chǎng)和水平磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)鋁電解槽的穩(wěn)定性運(yùn)行，提高電解槽電流效率，此外還能在一個(gè)系列內(nèi)實(shí)現(xiàn)各臺(tái)電解槽的磁場(chǎng)按需配置，大幅度提高電解槽的整體穩(wěn)定性指標(biāo)。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明的配置方法原理圖。
[0024]圖2為本發(fā)明端部母線連接的立體示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明的端部母線支架示意圖。
[0026]圖4本發(fā)明實(shí)施例1中電解槽母線的配置圖。
[0027]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中未調(diào)節(jié)端部母線時(shí)電解槽的垂直磁場(chǎng)分布圖。
[0028]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1中調(diào)節(jié)端部母線后電解槽的垂直磁場(chǎng)分布圖。
[0029]圖中，I為端部母線進(jìn)電側(cè)部分;2為端部母線端頭部分;3為端部母線出電側(cè)部分；4為垂直磁場(chǎng)調(diào)節(jié)軟母線;5為I號(hào)立柱母線;6為2號(hào)立柱母線;7為槽體;8為陰極鋼棒與母線間的軟母線;9為3號(hào)立柱母線；10為4號(hào)立柱母線；11為5號(hào)立柱母線；12為6號(hào)立柱母線；13為槽底母線；14為絕緣墊;15為端部母線“T”型支架。<