垂直磁場可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法及其結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁電解槽陰極母線配置方法，具體涉及一種垂直磁場可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法。本發(fā)明還涉及使用該垂直磁場可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法的結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景
[0002]在鋁電解系列中，所有電解槽都屬于串聯(lián)，而母線則主要承擔(dān)著將電流從上游電解槽陰極棒輸送至下游電解槽陽極棒的功能。同時，電解槽的母線尤其是陰極母線，對于電解槽的穩(wěn)定性有著決定性的作用，不同陰極配置方式會產(chǎn)生完全不同的磁場配置及穩(wěn)定性。此外，電解槽的母線系統(tǒng)成本也相當(dāng)昂貴，約占基建費(fèi)用的25%左右?？紤]到電解槽的陽極大梁、立柱母線、陰極軟母線等基本采取固定設(shè)計(jì)，對于電解槽磁場影響最大的即為陰極母線配置，因此，陰極母線已成為電解槽磁流體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和決定因素。
[0003]在電解槽三個方向的磁場中，對于電解槽穩(wěn)定性影響最大的又為垂直磁場。在理想的垂直磁場作用下，電解槽可以穩(wěn)定高效的運(yùn)行，即電解槽具備優(yōu)秀的磁流體穩(wěn)定性，否則，如果垂直磁場過大或者分布不理想，則電解槽會波動劇烈，電流效率損失嚴(yán)重，能耗也會偏高。因此，在現(xiàn)代預(yù)焙鋁電解槽的母線配置選擇上，最重要的衡量準(zhǔn)則為其垂直磁場的分布O
[0004]現(xiàn)代預(yù)焙鋁電解槽的陰極母線設(shè)計(jì)模式已經(jīng)從早期的端部進(jìn)電進(jìn)化至大面進(jìn)電，同時在電解槽的端部應(yīng)用進(jìn)電側(cè)的母線電流進(jìn)行強(qiáng)補(bǔ)償。這類型設(shè)計(jì)對于電解槽端部母線的空間位置要求十分苛刻，需要通過不斷的物理場計(jì)算，以實(shí)現(xiàn)垂直磁場的最優(yōu)設(shè)計(jì)。而該設(shè)計(jì)一旦確定，則要求系列內(nèi)所有母線的設(shè)計(jì)保持一致，即無論電解槽的位置與槽況如何，其母線走向均相同。顯然，由于系列中電解槽的各自狀態(tài)與所處位置不同，如位于廠房端頭的電解槽與廠房中間的電解槽、處于正常運(yùn)行的電解槽及處于爐底有沉淀的電解槽，其磁場環(huán)境都完全不同，同時對磁場補(bǔ)償?shù)男枨笠矔蟛幌嗤?，如果仍然采用固定相同的配置，其后果是部分電解槽的磁場補(bǔ)償過度，而另一部分則補(bǔ)償不足，進(jìn)而導(dǎo)致系列內(nèi)電解槽波動異常，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，該現(xiàn)象已在鋁電解的生產(chǎn)中屢見不鮮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提出一種能夠有針對性的降低電解槽熔體的垂直磁場和水平磁場，實(shí)現(xiàn)單臺鋁電解槽的穩(wěn)定性運(yùn)行，提高電解槽電流效率，還能在一個系列內(nèi)實(shí)現(xiàn)各臺電解槽的磁場按需配置，大幅度提高電解槽的整體穩(wěn)定性指標(biāo)的垂直磁場可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法。
[0006]本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提出一種實(shí)現(xiàn)該垂直磁場可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法的結(jié)構(gòu)。
[0007]為了解決第一個技術(shù)問題，本發(fā)明提供的垂直磁場可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法，將流經(jīng)出鋁端和煙道端的陰極母線劃分為端部母線進(jìn)電側(cè)部分、端部母線端頭部分和端部母線出電側(cè)部分三個部分，各部分間都通過垂直磁場調(diào)節(jié)軟母線連接，使得端部母線端頭部分能沿著垂直方向與水平方按需移動，實(shí)現(xiàn)鋁電解槽最重要的端部補(bǔ)償母線的動態(tài)調(diào)整。
[0008]流經(jīng)端部的母線數(shù)量為兩根或四根，相互間保持絕緣，且所有流經(jīng)端部的母線均需要分為三段。
[0009]每一臺電解槽的端部母線距離根據(jù)電解槽的實(shí)時狀態(tài)信息進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)全系列母線配置的個性化。
[0010]為了解決第二個技術(shù)問題，本發(fā)明提供的實(shí)現(xiàn)垂直磁場可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法的結(jié)構(gòu)，包括流經(jīng)出鋁端和煙道端的陰極母線，所述的流經(jīng)出鋁端和煙道端的陰極母線劃分為端部母線進(jìn)電側(cè)部分、端部母線端頭部分和端部母線出電側(cè)部分三個部分，所述的端部母線進(jìn)電側(cè)部分與所述的端部母線端頭部分、所述的端部母線端頭部分與端部母線出電側(cè)部分間均采用垂直磁場調(diào)節(jié)軟母線連接。
[0011 ] 所述的端部母線端頭部分沿著電解槽的垂直方向調(diào)節(jié)幅度為10mm?500_。
[0012]所述的端部母線端頭部分沿著電解槽的長軸水平方向調(diào)節(jié)幅度為50mm?500mm。
[0013]所述的垂直磁場調(diào)節(jié)軟母線的材料為普通鋁板帶或者銅板帶。
[OOM]所述的垂直磁場調(diào)節(jié)軟母線的寬度與陰極母線寬度一致，厚度為5-20mm，長度為500-1200mm，數(shù)量為 10-30 片。
[0015]所述的垂直磁場調(diào)節(jié)軟母線與所述的端部母線進(jìn)電側(cè)部分、端部母線端頭部分和端部母線出電側(cè)部分之間通過爆炸焊連接。
[0016]所述的端部母線端頭部分采用端部母線支架支撐，所述的端部母線支架為“T”字形，即在支架的頂部設(shè)置一段水平支撐，長度為800?1500mm，預(yù)留母線移動的空間，所述的端部母線端頭部分與所述的端部母線支架之間墊有絕緣墊塊，且通過更換不同厚度的所述的絕緣墊塊實(shí)現(xiàn)所述的端部母線端頭部分的高度調(diào)整。
[0017]采用上述技術(shù)方案的垂直磁場可控調(diào)節(jié)的電解槽陰極母線配置方法及其結(jié)構(gòu)，將流經(jīng)出鋁端和煙道端的陰極母線劃分為端部母線進(jìn)電側(cè)部分、端部母線端頭部分和端部母線出電側(cè)部分三個部分，各部分間都通過垂直磁場調(diào)節(jié)軟母線連接，使得端部母線端頭部分可以沿著垂直方向與水平方按需移動，實(shí)現(xiàn)鋁電解槽最重要的端部補(bǔ)償母線的動態(tài)調(diào)整。流經(jīng)端部的母線數(shù)量與現(xiàn)有設(shè)計(jì)一致，為兩根或四根，所有流經(jīng)端部的母線均需要分為三段，相互間保持絕緣。每一臺電解槽的端部母線距離可根據(jù)電解槽的實(shí)時狀態(tài)信息進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)全系列母線配置的個性化。其他部分的配置，包括陽極母線、陰極鋼棒與母線間的軟母線帶等與傳統(tǒng)大型預(yù)焙電解槽的設(shè)計(jì)保持一致。本方法簡單、高效，且所設(shè)計(jì)的母線不但能夠滿足大型鋁電解槽磁流體穩(wěn)定性運(yùn)行的需要，還可以在一個系列內(nèi)實(shí)現(xiàn)各臺電解槽的磁場按需配置，大幅度提高電解槽的整體穩(wěn)定性指標(biāo)。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0019](I)與現(xiàn)有母線設(shè)計(jì)中所有陰極母線全部固定相比，本發(fā)明提出的母線配置方案可以針對特定的電解槽狀態(tài)進(jìn)行按需補(bǔ)償，即針對電解槽處于不同的外界磁場環(huán)境、內(nèi)部槽況，動態(tài)調(diào)節(jié)端部母線距離電解槽的水平距離和垂直距離，以此實(shí)現(xiàn)垂直磁場的按需可控調(diào)節(jié)。由于可調(diào)節(jié)的端部母線端頭部分2為電解槽陰極母線中對垂直磁場影響最大的部分，故該母線的調(diào)節(jié)可直接決定電解槽的母線配置，因此，針對特定槽況，通過調(diào)整該母線的空間位置，可以實(shí)現(xiàn)電解槽垂直磁場分布與槽況更加匹配，保證了各類型槽況下的最佳磁流體穩(wěn)定；
[0020](2)本發(fā)明提出的母線配置方法使整個電解系列具備有更大靈活性。相比現(xiàn)有技術(shù)中所有電解槽采用固定的相同配置相比，本發(fā)明可以讓系列內(nèi)每臺電解槽都擁有獨(dú)特的最佳母線補(bǔ)償方式，電解系列整體會更加穩(wěn)定，避免了電解系列內(nèi)電解槽之間相互影響大的弊端，有利于獲取全局最佳指標(biāo)；
[0021](3)本項(xiàng)目所使用的磁場調(diào)節(jié)母線4結(jié)構(gòu)簡單，材料便宜且易于獲取，施工操作與現(xiàn)行電解槽母線的施工基本一致，不會大幅度增加母線的材料與施工成本，具備很大的實(shí)用價值。
[0022]綜上所述，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對電解槽端部的補(bǔ)償母線進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，能夠有針對性的降低電解槽熔體的垂直磁場和水平磁場，實(shí)現(xiàn)單臺鋁電解槽的穩(wěn)定性運(yùn)行，提高電解槽電流效率，此外還能在一個系列內(nèi)實(shí)現(xiàn)各臺電解槽的磁場按需配置，大幅度提高電解槽的整體穩(wěn)定性指標(biāo)。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的配置方法原理圖。
[0024]圖2為本發(fā)明端部母線連接的立體示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明的端部母線支架示意圖。
[0026]圖4本發(fā)明實(shí)施例1中電解槽母線的配置圖。
[0027]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中未調(diào)節(jié)端部母線時電解槽的垂直磁場分布圖。
[0028]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1中調(diào)節(jié)端部母線后電解槽的垂直磁場分布圖。
[0029]圖中，I為端部母線進(jìn)電側(cè)部分;2為端部母線端頭部分;3為端部母線出電側(cè)部分；4為垂直磁場調(diào)節(jié)軟母線;5為I號立柱母線;6為2號立柱母線;7為槽體;8為陰極鋼棒與母線間的軟母線;9為3號立柱母線；10為4號立柱母線；11為5號立柱母線；12為6號立柱母線；13為槽底母線；14為絕緣墊;15為端部母線“T”型支架。<