铝用炭碗均流阳极的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种阳极，具体涉及一种铝用炭碗均流阳极，应用于铝电解预焙阳极生产。
【背景技术】
[0002]电解铝生产中，电解槽的导电主要通过铝母线、铝导杆、阳极钢爪、阳极炭块将电流导入电解槽进行电化学反应，其中阳极钢爪的电流分布均匀性对阳极在电解槽上的铁碳压降、阳极使用状态、换极周期以及电解槽的稳定运行都有很大影响。目前电解槽用单阳极，普遍存在钢爪电流分布不均匀现象，外侧钢爪电流分布小，中间钢爪电流分布大，造成钢爪之间和对应阳极区域电压降差异性大，无效能耗高，同时阳极内部电流分布不均，热应力不均，易造成阳极裂纹、碎极等阳极故障，在电解槽焙烧启动期间尤为突出，中间电流分布大的钢爪易出现发红现象，阳极出现垂直裂纹等故障。
[0003]现阶段解决这一问题的方法，主要是通过阳极钢爪结构改造，并联高导电材料，增加两端钢爪的电流分布，解决钢爪电流均衡问题，但是费用高，周期长，影响大面积推广。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种铝用炭碗均流阳极，通过设置不同尺寸的炭碗，弥补远离阳极中心的阳极钢爪电流分布小，中间钢爪电流分布大的弊端，均衡阳极钢爪之间、炭碗之间电流和阳极内部电流分布，达到降低铁碳压降、阳极压降，均衡阳极内部应力，减少裂纹碎极和节能的目的。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]一种铝用炭碗均流阳极，阳极上表面为一矩形平面，阳极上表面设有下凹的用于与阳极钢爪连接的炭碗，且炭碗沿阳极的长度方向并排设置，从阳极中心向阳极两侧端面设置的炭碗直径依次增大。
[0007]上述铝用炭碗均流阳极优选地，炭碗为3-4个，且沿阳极的长度方向中心线上成一排设置。
[0008]上述铝用炭碗均流阳极优选地，靠近阳极两侧端面的2个炭碗的直径为227-280mm，位于阳极中部的1_2个炭碗的直径为180_240mm。
[0009]上述铝用炭碗均流阳极优选地，炭碗为3个时，炭碗一个设置在阳极上表面正中心，另外两个对称排列在中心线两侧；炭碗为4个时，阳极中部的两个炭碗及靠近阳极两侧端面的两个炭碗均对称排列在中心线两侧。
[0010]上述铝用炭碗均流阳极优选地，直径大的炭碗的铁碳压降比直径小的炭碗铁碳压降小，其差值为对应直径大的阳极钢爪底部到钢爪中心点的电压降与对应直径小的阳极钢爪底部到钢爪中心点的电压降差值。
[0011]上述铝用炭碗均流阳极优选地，阳极上表面四角设有倒角。
[0012]本实用新型的有益效果:
[0013]1.采用上述结构，加大了靠近阳极两侧端面的炭碗直径，增加了钢爪两侧爪头的导电面积，弥补了钢爪两侧爪头距钢爪中心点距离长、电阻高、电压降大的缺陷。
[0014]2.采用上述结构，均衡了从中心点到各个炭碗底部的电阻，提高了阳极内部电流的均匀性，降低了阳极的热应力，减少了阳极裂纹、碎极的几率。
[0015]3.采用上述结构，阳极电流分布均匀性提高，对应阴极电流分布更均匀，槽底沉淀得到改善。
[0016]4.采用上述结构，阳极电流分布均匀，角部长角得到控制。
[0017]5.采用上述结构，阳极钢爪电流分布均匀，钢爪与磷铁环因电流过大融为一体现象得到缓解。
[0018]6.采用上述结构，炭素厂生阳极工序只需通过模具改造，方便实施，技改成本仅需 500—1000 元。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型选定实施例1的俯视图；
[0020]图2是本实用新型选定实施例1的阳极钢爪主视图；
[0021]图3是本实用新型选定实施例1的钢爪梁M-M剖视图；
[0022]图4是本实用新型选定实施例2俯视图；
[0023]图中1、大炭碗，2、小炭碗。
【具体实施方式】
[0024]为了便于本领域人员理解，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0025]一种铝用炭碗均流阳极，阳极上表面为一矩形平面，且阳极上表面四角设有倒角。阳极上表面设有下凹的用于与阳极钢爪连接的3-4个炭碗，且炭碗沿阳极的长度方向并排设置，从阳极中心向阳极两侧端面设置的炭碗直径依次增大。
[0026]本发明中，靠近阳极两侧端面的2个炭碗的直径为227_280mm，位于阳极中部的1-2个炭碗的直径为180-240mm。
[0027]本发明中，直径大的炭碗的铁碳电压降比直径小的炭碗铁碳电压降小，其差值为对应直径大的阳极钢爪底部到钢爪中心点的电压降与对应直径小的阳极钢爪底部到钢爪中心点的电压降差值。
[0028]实施例1
[0029]参考附图1、图2、图3，一种铝用炭碗均流阳极，炭碗为4个，设置在靠近阳极两个端面的2个炭碗设计为不同于中间的2个碳碗尺寸。靠近阳极两个端面的2个炭碗直径大为大炭碗1，位于阳极中部的2个炭碗直径小为小炭碗2，两个大炭碗I及两个小炭碗2均对称排列在中心线两侧，小炭碗2直径为180_，大炭碗I直径为227mm。
[0030]本实施例中采用的具体方案:
[0031]1、大炭碗I尺寸的确定:参照图2、图3，现以某厂300KA电解槽阳极钢爪为实例计算大炭碗I尺寸，该阳极钢爪为4个爪，钢爪间距320mm，钢爪直径135mm，钢爪梁截面140*80mm，钢爪头电流密度13.106A/cm2 ;原来设计的炭碗直径180mm,炭碗深115mm,铁碳电压降106mV，理论上4个钢爪电流应相同，均为1875A，但实际钢爪梁AC点距离等于AB点与BC点之和，外侧钢爪D点电压降比内侧钢爪E点电压降大，其差值为BC端钢爪梁产生的电压降，因此靠近阳极端面的大炭碗I电压降，只需比中间小炭碗2电压降降低钢爪梁BC端电压降，即可达到钢爪电流平衡。
[0032]2.大炭碗I尺寸计算:
[0033]钢爪梁BC 电压降:V=I*R=I* P *L/S=38mv
[0034]原炭碗即小炭碗2 面积:S1= JT *R2+2 π *R*H=90432mm2
[0035]Imv铁碳电压降占用的炭碗接触面积:S2=S1/106=853.132mm2
[0036]炭碗需增大面积:S3=V*S2=32419mm2
[0037]大炭碗I 面积:S4= JT *R2+2 π *R*H=S1+S3=122851mm2 R=I 13.5mm
[0038]大炭碗I 直径:D=2*R=227mm
[0039]3、根据大炭碗I尺寸，在成型机上更换压头螺旋体即可，实施方便。
[0040]实施例2
[0041]在实施例1基础上，参考附图4，本实施例的方案为:炭碗为3个，炭碗一个设置在阳极上表面正中心，且位于正中心的炭碗为小炭碗2 ;另外两个为大炭碗I对称排列在中心线两侧。
[0042]上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管通过实施例对本实用新型进行了详细说明，所属领域人员应当能够参照本实用新型的具体方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换，但是在不脱离本实用新型技术方案的精神下，上述改动或等同替换应该属于本实用新型请求保护的技术方案范围中。
【主权项】
1.一种铝用炭碗均流阳极，其特征在于:阳极上表面为一矩形平面，阳极上表面设有下凹的用于与阳极钢爪连接的炭碗，且炭碗沿阳极的长度方向并排设置，从阳极中心向阳极两侧端面设置的炭碗直径依次增大。2.根据权利要求1所述铝用炭碗均流阳极，其特征在于:炭碗为3-4个，且沿阳极的长度方向中心线上成一排设置。3.根据权利要求2所述铝用炭碗均流阳极，其特征在于:靠近阳极两侧端面的2个炭碗的直径为227-280mm，位于阳极中部的1_2个炭碗的直径为180_240mm。4.根据权利要求2所述铝用炭碗均流阳极，其特征在于:炭碗为3个时，炭碗一个设置在阳极上表面正中心，另外两个对称排列在中心线两侧；炭碗为4个时，阳极中部的两个炭碗及靠近阳极两侧端面的两个炭碗均对称排列在中心线两侧。5.根据权利要求1或2或3或4所述铝用炭碗均流阳极，其特征在于:直径大的炭碗的铁碳压降比直径小的炭碗铁碳压降小，其差值为对应直径大的阳极钢爪底部到钢爪中心点的电压降与对应直径小的阳极钢爪底部到钢爪中心点的电压降差值。6.根据权利要求1或2或3或4所述铝用炭碗均流阳极，其特征在于:阳极上表面四角设有倒角。
【专利摘要】本实用新型提供一种铝用炭碗均流阳极，能够降低铁碳压降、阳极压降，均衡阳极内部应力，减少裂纹碎极和节能。一种铝用炭碗均流阳极，阳极上表面为一矩形平面，阳极上表面设有下凹的用于与阳极钢爪连接的炭碗，且炭碗沿阳极的长度方向并排设置，从阳极中心向阳极两侧端面设置的炭碗直径依次增大。
【IPC分类】C25C3/12
【公开号】CN204874770
【申请号】CN201520491778
【发明人】李全林, 李贝利, 王岩凯, 胡宏武
【申请人】山东宏桥新型材料有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月30日