專利名稱：改善鋁電解槽陰極電流密度的方法和結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改善鋁電解槽陰極電流密度的方法和結(jié)構(gòu)，屬于鋁電解槽用的陰極鋼棒
背景技術(shù)：
在鋁電解槽中，炭素陰極底塊作為導(dǎo)電內(nèi)襯，要用陰極鋼棒將電流導(dǎo)出。現(xiàn)有技術(shù)中，鋼棒都采用截面不變的長方體或者圓柱體等形狀，由于電解時電流垂直槽斷面進入，從槽斷面的寬方向?qū)С?，造成槽?nèi)中部和邊部的電阻差異，導(dǎo)致陰極底塊電流密度分布在邊部出現(xiàn)峰值。電流密度分布不均不僅會降低鋁電解的電能效率，而且從長期的電解槽解剖充分表明，電流密度高的位置陰極電化學腐蝕嚴重，嚴重影響陰極的使用壽命，這就縮短電解槽的大修周期，增加運營和維護成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可改善陰極電流分布、提高電解槽穩(wěn)定性、改善電能效率和延長電解槽陰極底塊的使用壽命的改善鋁電解槽陰極電流密度的方法和結(jié)構(gòu)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的其改善鋁電解槽陰極電流密度的方法為它包括鋁電解槽內(nèi)嵌有鋼棒的陰極底塊，在將鋼棒嵌入陰極底塊時，先將鋼棒制作成中間一段截面大、兩端一段截面小，并且在大截面一段和小截面一段之間采用一段斜坡式的變截面段進行連接，然后再將鋼棒嵌入陰極底塊中，這樣即可使得電解槽中部和邊部陰極的電阻趨向一致，以改善陰極底塊的電流分布，削弱電流密度峰值，減小陰極底塊的電化學腐蝕；還可將陰極底塊和鋼棒制作成左右對稱的二部分，中間用碳粉扎糊在一起，即將鋼棒制作成一端截面大、一端截面小，并且在大截面一段和小截面一段之間采用一段斜坡式的變截面段進行連接，同時在陰極底塊內(nèi)制作出與鋼棒形狀相吻合的鋼棒槽，將鋼棒插入陰極底塊內(nèi)，然后將二塊插入鋼棒的陰極底塊對接在一起，并使鋼棒截面大的一側(cè)對接，其對接中間用炭糊扎固。
本發(fā)明的改善鋁電解槽陰極電流密度的結(jié)構(gòu)為它包括鋁電解槽的陰極底塊(1)和鋼棒(2)，陰極底塊(1)內(nèi)設(shè)有與鋼棒(2)形狀吻合的鋼棒槽(3)，鋼棒(2)插入鋼棒槽(3)內(nèi)，鋼棒(2)的中間為大截面段(4)，鋼棒(2)的兩端為小截面段(5)，在大截面段(4)與小截面段(5)之間設(shè)有斜坡式的變截面段(6)；它包括左右對稱的二部分陰極底塊(1)和鋼棒(2)，其中一部分的鋼棒(2)的一端為大截面段(4)，另一端為小截面段(5)，在大截面段(4)與小截面段(5)之間設(shè)有斜坡式的變截面段(6)，鋼棒(2)插入陰極底塊(1)的鋼棒槽(3)中，二部分鋼棒(2)截面大的一側(cè)對接，中間設(shè)有用于固定的炭糊(7)；鋼棒(2)的大截面段(4)、小截面段(5)與變截面段(6)的長度比為1∶1∶1，鋼棒(2)的下部在同一直線上，大截面段(4)與小截面段(5)的面積比為1.3∶1。
由于采用了上述方案，本發(fā)明通過對鋁電解槽陰極電流密度分布的分析和研究，針對電流密度不均勻的部位，采用變截面陰極鋼棒的方法和結(jié)構(gòu)，使電解槽邊部和中部的電阻趨于一致，削弱電流密度峰值，改善鋁電解槽陰極的電流密度分布，減少邊部水平電流分量。因此本發(fā)明具有提高電解槽穩(wěn)定性、改善電能效率和延長電解槽陰極底塊的使用壽命的優(yōu)點。適用于鋁電解槽生產(chǎn)當中。


附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為有兩個鋼棒槽的陰極底塊的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為有一個鋼棒槽的陰極底塊的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4為有圓形鋼棒槽的陰極底塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
具體實施例方式制作時，鋼棒(2)的截面可制作成矩形或者圓形，將鋼棒(2)的中間一段上方加厚，制作成大截面段(4)，將鋼棒(2)的兩端制作成為截面小的小截面段(5)，在大截面段(4)與小截面段(5)之間制作出斜坡式的變截面段(6)，鋼棒(2)的大截面段(4)、小截面段(5)與變截面段(6)的長度比為1∶1∶1，鋼棒(2)的下部在同一直線上，而且大截面段(4)與小截面段(5)的面積比為1.3∶1，使得鋼棒(2)的表面平緩過渡，在陰極底塊(1)內(nèi)加工出與鋼棒(2)形狀吻合的鋼棒槽(3)，鋼棒槽(3)可加工成矩形雙槽、單槽或圓形槽，結(jié)構(gòu)如圖2所示；將鋼棒(2)插入鋼棒槽(3)內(nèi)即可。由于電解槽內(nèi)的電流從陰極底塊(1)流入鋼棒(2)，從鋼棒(2)兩端流出，并不經(jīng)過鋼棒(2)中間，因此為了制作更加方便，可將陰極底塊(1)和鋼棒(2)分為左右對稱的二部分，制作時將鋼棒(2)的一端制作成大截面段(4)，另一端制作成小截面段(5)，在大截面段(4)與小截面段(5)之間制作出斜坡式的變截面段(6)，此時大截面段(4)、小截面段(5)與變截面段(6)的長度比為1∶2∶2，在陰極底塊(1)內(nèi)加工出與鋼棒(2)形狀吻合的鋼棒槽(3)，這樣就容易將鋼棒(2)插入陰極底塊(1)的鋼棒槽(3)中，然后將二部分陰極底塊(1)固定在一起，將鋼棒(2)截面大的一側(cè)對接，中間用炭糊(7)扎糊在一起。由于將鋼棒(2)制作成中間截面大、兩端截面小，并且兩部分之間有斜坡式的形狀，使得電解槽中部和邊部陰極的電阻趨向一致，改善陰極底塊(1)的電流分布，使得電流密度趨于一致，削弱了電流密度的峰值，減小陰極底塊(1)的電化學腐蝕，達到了提高電解槽穩(wěn)定性、改善電能效率和延長電解槽陰極底塊(1)的使用壽命的目的。
權(quán)利要求
1.一種改善鋁電解槽陰極電流密度的方法，它包括鋁電解槽內(nèi)嵌有鋼棒的陰極底塊，其特征在于在將鋼棒嵌入陰極底塊時，先將鋼棒制作成中間一段截面大、兩端一段截面小，并且在大截面一段和小截面一段之間采用一段斜坡式的變截面段進行連接，然后再將鋼棒嵌入陰極底塊中，這樣即可使得電解槽中部和邊部陰極的電阻趨向一致，以改善陰極底塊的電流分布，削弱電流密度峰值，減小陰極底塊的電化學腐蝕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善鋁電解槽陰極電流密度的方法，其特征在于將陰極底塊和鋼棒制作成左右對稱的二部分，中間用碳粉扎糊在一起，即將鋼棒制作成一端截面大、一端截面小，并且在大截面一段和小截面一段之間采用一段斜坡式的變截面段進行連接，同時在陰極底塊內(nèi)制作出與鋼棒形狀相吻合的鋼棒槽，將鋼棒插入陰極底塊內(nèi)，然后將二塊插入鋼棒的陰極底塊對接在一起，并使鋼棒截面大的一側(cè)對接，其對接中間用炭糊扎固。
3.一種改善鋁電解槽陰極電流密度的結(jié)構(gòu)，它包括鋁電解槽的陰極底塊(1)和鋼棒(2)，陰極底塊(1)內(nèi)設(shè)有與鋼棒(2)形狀吻合的鋼棒槽(3)，鋼棒(2)插入鋼棒槽(3)內(nèi)，其特征在于鋼棒(2)的中間為大截面段(4)，鋼棒(2)的兩端為小截面段(5)，在大截面段(4)與小截面段(5)之間設(shè)有斜坡式的變截面段(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善鋁電解槽陰極電流密度的結(jié)構(gòu)，其特征在于它包括左右對稱的二部分陰極底塊(1)和鋼棒(2)，其中一部分的鋼棒(2)的一端為大截面段(4)，另一端為小截面段(5)，在大截面段(4)與小截面段(5)之間設(shè)有斜坡式的變截面段(6)，鋼棒(2)插入陰極底塊(1)的鋼棒槽(3)中，二部分鋼棒(2)截面大的一側(cè)對接，中間設(shè)有用于固定的炭糊(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改善鋁電解槽陰極電流密度的結(jié)構(gòu)，其特征在于鋼棒(2)的大截面段(4)、小截面段(5)與變截面段(6)的長度比為1∶1∶1，鋼棒(2)的下部在同一直線上，大截面段(4)與小截面段(5)的面積比為1.3∶1。
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全文摘要
本發(fā)明公開了一種改善鋁電解槽陰極電流密度的方法和結(jié)構(gòu)，它包括鋁電解槽內(nèi)嵌有鋼棒的陰極底塊，在將鋼棒嵌入陰極底塊時，先將鋼棒制作成中間一段截面大、兩端一段截面小，并且在大截面一段和小截面一段之間采用一段斜坡式的變截面段進行連接，然后再將鋼棒嵌入陰極底塊中，這樣即可使得電解槽中部和邊部陰極的電阻趨向一致，以改善陰極底塊的電流分布，減小陰極底塊的電化學腐蝕。本發(fā)明針對電流密度不均勻的部位，采用變截面陰極鋼棒的方法和結(jié)構(gòu)，使電解槽邊部和中部的電阻趨于一致，削弱電流密度峰值，改善鋁電解槽陰極的電流密度分布，減少邊部水平電流分量。因此本發(fā)明具有提高電解槽穩(wěn)定性、改善電能效率和延長電解槽陰極底塊的使用壽命的優(yōu)點。
文檔編號C25C3/00GK1844467SQ20061020026
公開日2006年10月11日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者包崇愛, 黃 俊, 楊溢, 姚世煥 申請人:貴陽鋁鎂設(shè)計研究院