专利名称：降低电解槽铝液层水平电流的方法及阴极碳块组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种降低电解槽铝液层水平电流的方法及阴极碳块组件，属于电解槽中阴极碳块与阴极钢棒之间的连接技术领域。
背景技术：
随着铝电解技术的飞速发展，大型铝电解槽与特大型铝电解槽在铝电解工程中被普遍采用。铝电解槽的容量越大，电解槽的稳定性越关键。以往的设计中，只重视电解槽磁场和热场的设计，而忽略了电解槽水平电流的设计，随着铝电解槽的容量增大会导致大型铝电解的稳定性变差，不利于电解槽的正常生产。
目前铝电解槽阴极碳块的组装结构形式通常是这样的，阴极碳块上开有槽口，阴极钢棒插在槽口内，在槽口与阴极钢棒之间的间隙内填充有导电材料，扎固连接或浇铸连接以保证电流的传导。但这种均勻的连接方式使电解槽在阳极纵向方向看，靠近电解槽中心线端的电阻比靠近大面加工面端的电阻要大得多，而电解槽在这部分的电流走向为“阳极一电解液层一铝液层一阴极炭块一粘接料一阴极钢棒”，由于在阳极纵向方向各段到阴极钢棒出口的电阻不一致，因此这种阴极与钢棒的连接结构将会使电解槽内铝液层中产生较大的水平电流。众所周知，电解槽内水平电流分量受到磁场垂直分量的作用而发生“磁力效应”，势必会使铝液产生较大的隆起与波动，从而使电解槽的稳定性变差，最终不利于电解槽正常生产，特别在大型或特大型电解槽上，由于阴极加长，阴极炭块采用电阻较小的材质，这种现象更为突出。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种降低电解槽铝液层水平电流的方法及阴极碳块组件，以减少铝液的隆起与波动，从而使电解槽能够稳定生产，以克服现有技术的不足。本发明的技术方案降低电解槽铝液层水平电流的方法，该方法是通过改变阴极碳块与阴极钢棒之间的纵向连接电阻，来平衡阴极碳块与阴极钢棒之间的纵向分布电流， 使阴极碳块与阴极钢棒纵向各连接点的分布电流尽可能趋于均勻，以降低铝液层的水平电流。前述降低电解槽铝液层水平电流的方法中，所述改变阴极碳块与阴极钢棒之间的纵向连接电阻，是沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向采用不同导电性能的粘接料进行粘接实现的。前述降低电解槽铝液层水平电流的方法中，所述沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向采用不同导电性能的粘接料进行粘接，是在沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向电流分布比较密集的位置采用绝缘性能较好的粘接料进行粘接；在沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向电流分布比较稀疏的位置采用导电较好的粘接料进行粘接。前述降低电解槽铝液层水平电流的方法中，所述绝缘性能较好的粘接料是高强浇注料或陶瓷纤维棉。
前述降低电解槽铝液层水平电流的方法中，所述导电较好的粘接料是钢棒糊或磷生铁。前述降低电解槽铝液层水平电流的方法中，所述改变阴极碳块与阴极钢棒之间的纵向连接电阻，是沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向改变导电面积实现的。前述降低电解槽铝液层水平电流的方法中，所述沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向改变导电面积，是在沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向电流分布比较密集的位置减小导电面积； 在沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向电流分布比较稀疏的位置增加导电面积。按照前述降低电解槽铝液层水平电流的方法构成的阴极碳块组件，包括阴极碳块和阴极钢棒，阴极碳块上设有槽口，阴极钢棒位于槽口中，槽口的截面大于阴极钢棒的截面，在阴极钢棒与槽口的间隙中填充有粘接料，所述粘接料包括导电粘接料和绝缘粘接料； 导电粘接料位于中部槽口的间隙内，绝缘粘接料位于两端部槽口的间隙内。前述的阴极碳块组件中，所述绝缘粘接料与阴极碳块的接触面积越靠近端部越大。前述的阴极碳块组件中，所述导电粘接料与阴极碳块的接触面积越靠近端部越与现有技术相比，本发明增加电流分布较密位置的电阻，从而强行使电流向分布稀疏的位置靠拢，从而使电流分布尽可能均勻，有利于降低阴极碳块的水平电流，最终使电磁力减弱，降低铝液的隆起波动，稳定了生产。
图1是本发明的结构示意图； 图2是本发明的阴极碳块组件。附图中的标记为1-阴极碳块，2-阴极钢棒，3-槽口，4-导电粘接料，5-绝缘粘接料。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
具体实施例方式本发明的降低电解槽铝液层水平电流的方法是通过改变阴极碳块与阴极钢棒之间的纵向连接电阻，来平衡阴极碳块与阴极钢棒之间的纵向分布电流， 使阴极碳块与阴极钢棒纵向各连接点的分布电流尽可能趋于均勻，以降低铝液层的水平电流。所述改变阴极碳块与阴极钢棒之间的纵向连接电阻，是沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向采用不同导电性能的粘接料进行粘接实现的。所述沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向采用不同导电性能的粘接料进行粘接，是在沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向电流分布比较密集的位置采用绝缘性能较好的粘接料进行粘接；在沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向电流分布比较稀疏的位置采用导电较好的粘接料进行粘接。所述绝缘性能较好的粘接料是高强浇注料或陶瓷纤维棉。所述导电较好的粘接料是钢棒糊或磷生铁。所述改变阴极碳块与阴极钢棒之间的纵向连接电阻，是沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向改变导电面积实现的。所述沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向改变导电面积，是在沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向电流分布比较密集的位置减小导电面积；在沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向电流分布比较稀疏的位置增加导电面积。按照上述方法构成的本发明的一种降低电解槽铝液层水平电流的阴极碳块组件的结构示意图如图1和图2所示，该阴极碳块组件包括阴极碳块1和阴极钢棒2，阴极碳块上设有槽口 3，阴极钢棒2位于槽口 3中，槽口 3的截面大于阴极钢棒2的截面，在阴极钢棒 2与槽口 3的间隙中填充有粘接料；所述粘接料包括导电粘接料4和绝缘粘接料5 ；导电粘接料4位于中部槽口 3的间隙内，绝缘粘接料5位于两端部槽口 3的间隙内。所述绝缘粘接料5与阴极碳块1的接触面积越靠近端部越大。所述导电粘接料4与阴极碳块1的接触面积越靠近端部越小。本发明是对传统的阴极碳块组件形式进行了改进，在电流分布比较密集的位置采用绝缘性能较好的材料进行粘接，电流分布比较稀疏的位置采用传统的导电材料进行粘接，其目的在于增加端部的电阻，从而强行使电流向中间靠拢，从而使电流分布尽可能均勻，有利的降低了阴极碳块的水平电流(计算得出改进后的结构形式的水平电流降低了约 60%)，最终使电磁力减弱，铝液的隆起波动被降低，稳定了生产。本发明可以用在不同容量的电解槽上作为降低铝电解槽阴极碳块水平电流的阴极碳块组件形式，本发明中阴极碳块 1、阴极钢棒2、导电粘接料4、绝缘粘接料5的结构形式、外形尺寸及材料属性均可根据实际进行调整。同时，采用导电粘接料4配合绝缘粘接料5使用来达到均勻分配电阻的目的，构成的阴极碳块组件形式均属于本专利权限范围。
权利要求
1.降低电解槽铝液层水平电流的方法，其特征在于该方法是通过改变阴极碳块与阴极钢棒之间的纵向连接电阻，来平衡阴极碳块与阴极钢棒之间的纵向分布电流，使阴极碳块与阴极钢棒纵向各连接点的分布电流尽可能趋于均勻，以降低铝液层的水平电流。
2.根据权利要求1所述降低电解槽铝液层水平电流的方法，其特征在于所述改变阴极碳块与阴极钢棒之间的纵向连接电阻，是沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向采用不同导电性能的粘接料进行粘接实现的。
3.根据权利要求2所述降低电解槽铝液层水平电流的方法，其特征在于所述沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向采用不同导电性能的粘接料进行粘接，是在沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向电流分布比较密集的位置采用绝缘性能较好的粘接料进行粘接；在沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向电流分布比较稀疏的位置采用导电较好的粘接料进行粘接。
4.根据权利要求3所述降低电解槽铝液层水平电流的方法，其特征在于所述绝缘性能较好的粘接料是高强浇注料或陶瓷纤维棉。
5.根据权利要求3所述降低电解槽铝液层水平电流的方法，其特征在于所述导电较好的粘接料是钢棒糊或磷生铁。
6.根据权利要求1所述降低电解槽铝液层水平电流的方法，其特征在于所述改变阴极碳块与阴极钢棒之间的纵向连接电阻，是沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向改变导电面积实现的。
7.根据权利要求6所述降低电解槽铝液层水平电流的方法，其特征在于所述沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向改变导电面积，是在沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向电流分布比较密集的位置减小导电面积；在沿阴极碳块与阴极钢棒的纵向电流分布比较稀疏的位置增加导电面积。
8.一种降低电解槽铝液层水平电流的阴极碳块组件，包括阴极碳块(1)和阴极钢棒 (2)，阴极碳块上设有槽口(3)，阴极钢棒(2)位于槽口(3)中，槽口(3)的截面大于阴极钢棒 (2)的截面，在阴极钢棒(2)与槽口(3)的间隙中填充有粘接料，其特征在于所述粘接料包括导电粘接料(4)和绝缘粘接料(5)；导电粘接料(4)位于中部槽口(3)的间隙内，绝缘粘接料(5 )位于两端部槽口( 3 )的间隙内。
9.根据权利要求8所述降低电解槽铝液层水平电流的阴极碳块组件，其特征在于所述绝缘粘接料(5)与阴极碳块(1)的接触面积越靠近端部越大。
10.根据权利要求8所述降低电解槽铝液层水平电流的阴极碳块组件，其特征在于所述导电粘接料(4)与阴极碳块(1)的接触面积越靠近端部越小。
全文摘要
本发明公开了一种降低电解槽铝液层水平电流的方法，其特征在于该方法是通过改变阴极碳块与阴极钢棒之间的纵向连接电阻，来平衡阴极碳块与阴极钢棒之间的纵向分布电流，使阴极碳块与阴极钢棒纵向各连接点的分布电流尽可能趋于均匀，以降低铝液层的水平电流。本发明增加电流分布较密位置的电阻，从而强行使电流向分布稀疏的位置靠拢，从而使电流分布尽可能均匀，有利于降低阴极碳块的水平电流，最终使电磁力减弱，降低铝液的隆起波动，稳定了生产。
文档编号C25C3/08GK102534667SQ20101060718
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月27日 优先权日2010年12月27日
发明者郭海龙, 陈颖 申请人:贵阳铝镁设计研究院有限公司