电解铝用阴极扁钢的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种电解铝用阴极扁钢，属于铝电解槽阴极技术领域。
【背景技术】
[0002] 铝电解工艺是一种通过低电压大电流的直流电与氧化铝粉作用，而对铝进行提纯 的工艺，电解铝设备提供的电流回路合理与否直接关系到吨铝生产成本的高低。目前国内 所采用的设备为铝电解槽，铝电解槽包括槽体、阳极设备、阴极设备。阳极设备主要由阳极 导杆、阳极钢爪、阳极碳素块组成；阴极设备主要由阴极碳素块和阴极扁钢组成，其中：阴 极扁钢为条形长方体，其表面为光面，每块阴极碳素块中安放有四支阴极扁钢，四支阴极扁 钢有三个面嵌在阴极碳素块中。铝电解槽工作时，阴极设备设在铝电解槽底部，埋在铝电解 液中，阳极设备从铝电解槽上部插入铝电解液中，铝电解槽的导电顺序大致为：供电母线一 阳极导杆一钢铝复合块(连接阳极导杆和阳极钢爪的部件）一阳极钢爪一磷铁环一阳极碳 素块一铝液池(铝电解液)一阴极碳素块一阴极扁钢一阴极母线。设阳极回路电阻为R1、铝 电解液负载电阻为R2、阴极回路电阻为R3,整个系统在工作回路中的总电阻R= R1+R2+R3。 电阻R1和R3是在阳极设备和阴极设备制作中，由于材质、工艺、安装等原因产生的，不是理 想的电解铝工艺所需要的，而理想的电解铝工艺的要求应该是所有的能耗都消耗在铝电解 液负载电阻R2上，这样才能最大限度的提高能量的利用率。但是，由于受材料、成本、工艺、 安装等因素的制约，任何企业都无法做到这一点。在铝电解槽的供电过程中，每一个辅助导 电环节的衔接都要尽可能的降低回路电阻，才能降低无功损耗，做到节能，所以，只有通过 各个方面的改进，使不作用在负载电阻上的耗散电阻最大限度的降低，才能实现节能。电解 铝工艺属高耗能工艺，一点微弱的电压降变化，都可能使吨铝成本大幅下降，产生巨大的经 济效益。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的是提供一种能够与阴极碳素块结合更好、降低阴极设备电阻、 提高阴极设备导电率的电解铝用阴极扁钢。
[0004] 本实用新型的目的是通过以下方式实现的：
[0005] 本实用新型包括扁钢体，其特征是：在扁钢体的两个相对的宽表面上分别开有沿 扁钢体长度方向走向的在扁钢体表面均匀紧密排列的通长的凹槽，每个凹槽的横截面为腰 长在8~15 mm、底角在90°~120°之间的等腰三角形，使得扁钢体的两个相对的宽表面 形成波浪沟结构。
[0006] 本实用新型的优点是：由于扁钢体的表面采用了波浪沟结构，增加了扁钢的表面 积，延长了阴极扁钢与阴极碳素块的接触线，增加了二者之间的接触面积，同时也增加了扁 钢与碳素块之间的附着力；电流在通过导体时，都有趋肤效应，即：电流的高密度区在导体 表面，增加了扁钢的表面积即增加了其导电通路，在导电率不变、长度不变、系统供电电压 不变、负载工况不变的情况下，降低了功耗、提高了电能的利用率，节能效果明显。
【附图说明】
[0007] 图1本实用新型的主视图；
[0008] 图2是本实用新型的侧视图。
【具体实施方式】
[0009] 参照附图，本实用新型包括扁钢体1，在扁钢体的两个相对的宽表面上分别开有沿 扁钢体长度方向走向的在扁钢体表面均匀紧密排列的通长的凹槽2,每个凹槽的横截面为 腰长在8~15 mm、底角在90°~120°之间的等腰三角形，使得扁钢体的两个相对的宽表 面形成波浪沟结构。
[0010] 下面以300KA铝电解槽为例，对本实用新型作进一步说明：
[0011] 电解槽中采用的现有技术的阴极扁钢规格为：2. 1 m*0. 2008 m*0. 067 m的光面 扁钢，三面埋入阴极碳素块中，埋入长度为1. 58m，单支扁钢埋入阴极碳素块的接触面积为： 0. 2008 m*l. 58m*2+0. 067 m*l. 58m=0. 7405 m2。
[0012] 本实用新型的阴极扁钢是在上述现有技术的阴极扁钢的基础上，在其两个相对的 宽表面上分别开有16个沿扁钢体长度方向走向的在扁钢体表面均匀紧密排列的通长的凹 槽，凹槽的横截面为直角等腰三角形。单支扁钢埋入阴极碳素块的接触面积为：〇. 01414 m*l. 58m*16*2+0. 067 m*l. 58m=0. 8227 m2。
[0013] 单支扁钢增加接触面积0. 0822m2,每块碳素块中安放有四支阴极扁钢，S卩：一块 阴极碳素块中新增导电面积〇.0822*4=0. 3288m2,每个电解槽中安放有25块阴极碳素块， 每台电解槽中增加了25*0. 3288m2 =8. 22m2的导电面积。
[0014] 根据电路线路回路电阻的计算公式：R=P? L/S，R=电阻Q、P=电阻率Q? m、
[0015] L=长度、S=面积，得知：线路在导电材质和长度都不变的情况下，增大导电面积， 可有效降低线路阻抗。
[0016] 根据电路线路压降的计算公式：AU=P? L/A? S，AU=压降v、P=线路负荷kw、L= 线路长度、A=材质系数、S=线路截面积，同样得知：增大线路截面积也可有效降低线路的压 降。
[0017] 依据欧姆定律：I=U/R，对本实用新型的阴极扁钢与现有技术的阴极扁钢的阻抗情 况进行比较，结果见表1 :
[0018]
[0019]从表1及前述分析得知，采用本实用新型的阴极扁钢对于铝电解槽节电效果明 显，能够大幅降低吨铝的生产成本。
【主权项】
1. 一种电解铝用阴极扁钢，包括扁钢体，其特征是：在扁钢体的两个相对的宽表面上 分别开有沿扁钢体长度方向走向的在扁钢体表面均匀紧密排列的通长的凹槽，每个凹槽的 横截面为腰长在8~15 mm、底角在90°~120°之间的等腰三角形，使得扁钢体的两个相 对的宽表面形成波浪沟结构。
【专利摘要】本实用新型涉及一种电解铝用阴极扁钢，包括扁钢体，其特征是：在扁钢体的两个相对的宽表面上分别开有沿扁钢体长度方向走向的在扁钢体表面均匀紧密排列的通长的凹槽，每个凹槽的横截面为腰长在8～15㎜、底角在90°～120°之间的等腰三角形，使得扁钢体的两个相对的宽表面形成波浪沟结构。其优点是：增加了扁钢的表面积，延长了阴极扁钢与阴极碳素块的接触线，增加了二者之间的接触面积，同时也增加了扁钢与碳素块之间的附着力；在导电率不变、长度不变、系统供电电压不变、负载工况不变的情况下，降低了功耗、提高了电能的利用率，节能效果明显。
【IPC分类】C25C3/08
【公开号】CN204779856
【申请号】CN201520423591
【发明人】刘云飞
【申请人】包头市中硕焊接科技有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年6月18日