专利名称：一种新型铝电解槽阴极内衬结构的制作方法
一种新型铝电解槽阴极内衬结构
背景技术：
铝电解槽阴极内衬是由多个阴极碳块钢棒组砌筑组合而成的铝 电解溶液的熔池和阴极电源的导体。它通常由阴极碳块、阴极钢棒、 缝间糊及作为阴极钢棒和阴极碳块之间导电填充介质的钢棒糊组成。 现通用的铝电解槽阴极碳块阴极钢棒组用阴极钢棒糊采用捣固工艺 将二者组装成阴极钢棒组，然后再用缝间糊在铝电解槽防渗漏料上部 将它们捣固组合成一个整体的阴极电解槽内衬。
它主要存在以下几个缺点1、焙烧后的阴极碳块利用率低，，为了安 装阴极钢棒，需要在焙烧后一个断面为整体矩形的阴极碳块的下底部 开设加工出两个阴极钢棒槽，不仅降低了成品阴极碳块的利用率，而 且加大了阴极碳块制造成本。2、阴极钢棒设置的方式，受一个为矩 形的阴极碳块断面结构应力的影响。再加上阴极钢棒和阴极碳块之间 的捣固糊料施工工艺受限，此处的钢碳接触压降较高，很难设计出最 佳的导电效果。3、釆用现通用的阴极碳块组用缝间糊捣固成的整体 铝电解槽阴极内衬，槽底压降较高，铝电解耗电较多。4、由于受阴 极碳块断面结构、捣固连接材料、阴极钢棒断面的限制，现通用的铝 电解槽不仅施工工艺复杂，而且槽阴极内衬使用寿命较短。5、现有 的阴极电解槽内衬的设计由于受上述阴极碳块断面尺寸和现通用结 构的影响，很难对电解槽阴极内衬结构作出创新性的设计。 发明目的
为了克服现通用铝电解槽阴极内衬的上述缺点，为了延长铝电解槽的使用寿命，降低铝电解槽阴极内衬的电阻值、电压降，提高阴极 碳块的利用率，降低铝电解槽阴极内衬的制作生产和维修成本，结合 铝电解槽结构大型化，功能多样化的发展趋势，和现有的新材料技术， 特发明设计出一种新型的铝电解槽阴极内衬结构。
发明内容
一种新型的铝电解槽阴极内衬组合结构，由阴极碳块、阴极钢棒、 缝间糊、钢棒糊所构成。其结构方案是缝间糊的中心线和阴极钢棒 的中心线组装在同一条相邻两碳块的垂直中心线上。
依据上述结构设计方案阴极钢棒断面是矩形或是圆形； 两碳块之间的缝间糊可采用上下不同的两种材质糊料进行捣打 构成；
阴极碳块和阴极钢棒之间可采用石墨碳素钢棒糊捣固制成，也可 采用石墨导电胶泥进行粘接，也可采用浇铸铁水的方式使阴极钢棒和 阴极碳块结合在一起；
阴极碳块的侧面结合阴极钢棒的接触面上，可设置多道浅沟槽，
或坑孑L。
依据上述结构设计方案阴极钢棒和阴极碳块之间可采用侧部挤 压法进行施工组装。 本发明的优点
采用该方案不仅提高了阴极碳块的利用率，减少铝电解槽阴极内 衬制造材料成本，而且施工简单，方便易行。使阴极碳块、阴极钢棒 和相邻的缝间糊之间，结合强度显著提高，结构应力分布更加均匀。与传统阴极钢棒和阴极碳块组合形式相比，不仅能够提高钢、碳之间 的结合强度，增强了二者之间的导电性能，降低了电阻压降值，而 且由于采用了分层材料复合工艺捣固的方法，提高了缝间糊的防渗漏 性能，从而延长了电解槽阴极内衬的使用寿命。
图1:现通用的阴极碳块、阴极钢棒组结构形式断面图
图2:本发明的阴极碳块、阴极钢棒组结构形式断面图
图3: —种采用圆形钢棒的新型阴极钢棒、阴极碳块组合铝电解槽阴
极内衬结构断面示意图，其中导电填充料采用了专用钢棒糊和浇铸铁水。
图4: 一种新型的阴极钢棒、阴极碳块组合铝电解槽阴极内衬结构断 面示意图，其中阴极钢棒的上顶部采用了向阴极碳块两侧开钢棒顶糊 结合槽的形式，其开钢棒顶糊结合槽的断面有矩形或梯形形式。 图5: —种新型的阴极钢棒、阴极碳块组合铝电解槽阴极内衬结构在 施工过程中的断面示意图，图中有加紧固定钢板和上部固定用槽钢。 图6: —种新型的阴极钢棒、阴极碳块组合铝电解槽阴极内衬结构在 施工过程中的断面示意图，图中标有导电填充料和阴极碳块侧部结合 的各种形式。导电填充料有专用钢棒捣固糊，专用石墨碳胶泥和铸造 铁水以及用千斤顶实施侧部挤压的施工方法。 上述图中零部件序号所示
1、阴极碳块2、阴极钢棒3、缝间糊4、导电填充料
5、钢棒封顶糊6、石墨导电胶泥7、铸造铁水8、千斤顶9、加紧固定钢板10、上部固定用槽钢
具体实施例
本发明实施的要点，是将阴极钢棒2安装在相邻两个阴极碳块1
中间，并在阴极钢棒2和阴极碳块1之间，填入耐高温、抗腐蚀、导 电性能良好的导电填充料4，使阴极钢棒2的电流能够通过最小的电 阻导入阴极碳块1，并用缝间糊3将阴极钢棒2上方相邻的两个碳块 之间的间缝填充密实，防止阴极碳块1上表面的铝液和电解质从此处 向下渗漏。 实施步骤与方法
1、 首先将阴极碳块1和阴极钢棒2按图纸尺寸加工完毕，阴极
钢棒2的断面可以是矩形，也可以是圆形，并按阴极钢棒2断面形状 及对应安装位置在阴极碳块1上开出与断面形状相似、相对应的凹 槽。其凹槽的断面的内表面和阴极钢棒2外表面之间，按填充导电填 充料4的不同而留有想对应的间隙。如果阴极钢棒2厚度和缝间糊3 相一致则不需要将阴极碳块1加工出相对应的凹槽。
2、 为保证两侧部碳块之间缝间糊3以及阴极钢棒2之间导电填 充料4的连接结合强度和导电性能，可在阴极碳块1的侧表面加工出 浅凹槽或坑孔，用于增加缝间糊3或导电填充料4的结合面积和强度。
3、 阴极碳块1底部和阴极钢棒2之间填充的高温导电介质，可 用石墨碳素捣固糊进行捣固，也可在二者之间填入碳胶泥粘接剂，从 侧部用千斤顶8进行挤压、粘接。也可将阴极碳块1和阴极钢棒2固 定好后，采用加热、保温的方式，在二者之间分层浇入铸铁水7，以提高阴极钢棒2和阴极碳块1组的导电性能。
4、 将阴极钢棒2安装完毕后，要对阴极钢棒2和阴极碳块1之 间所填充的耐高温、抗腐蚀的阴极钢棒2，进行导电性能检査。检查 合格后为了保证阴极碳块1和阴极钢棒2上表层互不渗漏，增加其抗 渗透性，和导电性能，阴极钢棒2上端相邻的两碳块之间可对应开出 结合槽，其结合槽的断面可设计成大于缝间糊宽度尺寸的梯形或长方 形。然后用钢棒封顶糊5对其捣固，捣固上一层具有导电性能高、防 渗漏性能强的防渗漏料层，如加入炭化硼或硼化钛的石墨碳素捣固料 或胶泥。
5、 上述工艺完工后，最后整体捣固上缝间糊3，将相邻的阴极 碳块1和阴极钢棒2捣固成一个整体的阴极电解槽内衬。
6、 在施工过程中，为了保证每一相邻两碳块之间阴极钢棒导电 填充料4的施工质量，可采用千斤顶8在下侧部施压，上侧部采用加 紧固定钢板9将阴极碳块1和阴极钢棒2定位。加紧固定块9可临时 点焊在侧部槽钢壳或上部临时固定的槽钢上10。
权利要求
1、一种新型铝电解槽阴极内衬结构，由阴极碳块(1)、阴极钢棒(2)、缝间糊(3)、钢棒糊(4)所构成，其结构特征是缝间糊(3)的中心线和阴极钢棒(2)的中心线组装在同一条相邻两碳块的垂直中心线上。
2、 根据权利要求1所述， 一种新型铝电解槽阴极内衬结构，其 阴极钢棒(2)的断面特征是阴极钢棒(2)断面是矩形或是圆形。
3、 根据权利要求1所述， 一种新型铝电解槽阴极内衬结构，其缝间糊(3)的结构特征是可采用上下不同的两种材质糊料进行捣打构成。
4、 根据权利要求1所述， 一种新型铝电解槽阴极内衬结构，其阴极碳块(1)和阴极钢棒(2)之间的结构特征是阴极碳块(1)和阴极钢棒(2)之间可采用石墨碳素钢棒糊(4)捣固制成，也可采用石墨导电 胶泥(6)进行粘接，也可采用浇铸铁水(7)的方式使阴极钢棒(2)和阴 极碳块(l)结合在一起。
5、 根据权利要求1所述， 一种新型铝电解槽阴极内衬结构，其 两碳块之间接触侧表面上及阴极碳块(1)和阴极钢棒(2)结合面处的 结构特征是阴极碳块(1)的侧面结合阴极钢棒(2)的接触面上，可设 置浅沟槽或坑孔。
全文摘要
一种新型铝电解槽阴极内衬结构，其设计方案特征是缝间糊的中心线和阴极钢棒的中心线组装在同一垂直线上。采用该方案不仅提高了阴极碳块的利用率，减少铝电解槽阴极内衬制造材料成本，而且施工简单，方便易行。使阴极碳块、阴极钢棒和相邻的缝间糊之间，结合强度显著提高，结构应力分布更加均匀。与传统阴极钢棒和阴极碳块组合形式相比，不仅能够提高钢、碳之间的结合强度，增强了二者之间的导电性能，降低了电阻压降值，而且由于采用了分层材料复合工艺捣固的方法，提高了缝间糊的防渗漏性能，从而延长了电解槽阴极内衬的使用寿命。
文档编号C25C3/08GK101440502SQ20071018742
公开日2009年5月27日 申请日期2007年11月23日 优先权日2007年11月23日
发明者伟 高, 高德金 申请人:高德金;高 伟