[發(fā)明專利]一種有效抑制水平電流的陰極鋼棒及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810402908.3
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108360019B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 雷春旺
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州久達(dá)科技有限公司
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08
• 代理公司: 北京天盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 胡凱

一種有效抑制水平電流的銅芯陰極鋼棒，采用銅來提高陰極鋼板的導(dǎo)電率。在陰極鋼棒(1)的中心沿軸向設(shè)置有鉆孔(11)，在鉆孔(11)中置入等徑的銅芯(2)，所述銅芯(2)與所述陰極鋼棒(1)緊密電接觸，所述銅芯(2)的長度是陰極鋼棒(1)長度的1/2至4/5，優(yōu)選為3/4；在陰極鋼棒(1)的開口端設(shè)置有擋板(4)，擋板(4)焊接到陰極鋼棒上并稍凹陷于陰極鋼棒(1)的端面。在使用的過程中不容易脫落、分離或損壞，能夠有效抑制水平電流。

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種陰極鋼棒，具體來說涉及一種有效抑制水平電流的銅芯陰極鋼棒及其制造方法。

(二)背景技術(shù)

在電解鋁等的生產(chǎn)設(shè)備中，現(xiàn)通用的陰極鋼棒是設(shè)置在鋁電解槽陰極碳塊底部鋼棒槽內(nèi)的金屬導(dǎo)電部件，沿陰極碳塊長度方向布置，陰極鋼棒材質(zhì)為低碳鋼，沿長度方向的斷面形狀為等面積矩形，其設(shè)計目的是將鋁電解槽的陰極鋁液的過電流傳導(dǎo)給陰極匯流大母線，在完成碳-金屬導(dǎo)電過渡的同時，用來減少和抑制鋁電解槽槽內(nèi)鋁液水平電流的產(chǎn)生。

但是由于設(shè)置在鋁電解槽陰極碳塊底部鋼棒槽內(nèi)的陰極鋼棒處在高溫區(qū)，用金屬鋼材料制備的陰極鋼棒，在電解高溫工況狀態(tài)下，其材料電阻率會大幅度增大，電阻值也會急劇增加，致使陰極鋼棒沿長度方向的電阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋁電解槽陰極碳塊上部鋁液的水平電阻值，即由電解槽中部向電解槽側(cè)部沿陰極鋼棒沿長度方向的鋁液層電阻值，因此根本消除不了鋁電解槽內(nèi)的鋁液層的水平電流，引起電流走向、磁場和鋁液磁旋流的變化，致使鋁電解槽電壓降的升高，電流效率下降。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，消除鋁電解槽內(nèi)的水平電流，減少鋁液的磁旋流波動，提高電流效率，消除鋁電解槽內(nèi)的鋁液水平電流的產(chǎn)生，減少無功電耗，從而提高電解槽的電解效率。為此人們提出多種解決方案，如在CN202246908U中，采用銅鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)陰極鋼棒是鋁電解槽陰極碳塊鋼棒組的金屬導(dǎo)電部件，其特征是在陰極鋼棒長度方向，靠鋁電解槽的內(nèi)端構(gòu)造上銅板，利用銅質(zhì)材料的導(dǎo)電性能優(yōu)于鋁液導(dǎo)電性能的特點，提高陰極鋼棒內(nèi)端的電導(dǎo)率，借以消除鋁電解槽內(nèi)的鋁液水平電流的產(chǎn)生，減少無功電耗，從而提高電解槽的電解效率。

如在CN202323049U中，公開了一種鋁電解槽陰極碳塊鋼棒組結(jié)構(gòu)，主要應(yīng)用與鋁電解槽陰極導(dǎo)電體即陰極碳塊鋼棒組結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，在陰極碳塊鋼棒組的陰極碳塊同一條鋼棒槽內(nèi)，采用鑄造金屬和碳素?fù)v固糊料兩種材料作為陰極鋼棒和陰極碳塊之間的空隙的導(dǎo)電填充介質(zhì)，將陰極碳塊和陰極鋼棒組裝在一起，實施二者之間的構(gòu)造連接。降低鋁電解槽陰極結(jié)構(gòu)電壓降，消除陰極鋁液水平電流的方法，實現(xiàn)電解鋁節(jié)能降耗生產(chǎn)的目的。

另外在CN104562088 A中，還公開了一種電解鋁陰極導(dǎo)電棒及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有陰極導(dǎo)電棒使用過程中出現(xiàn)的滲碳嚴(yán)重，電阻不斷增加，使用壽命較短的技術(shù)問題。該電解鋁陰極導(dǎo)電棒包括陰極鋼棒，在所述陰極鋼棒的表面設(shè)有金屬復(fù)合層，所述金屬復(fù)合層為金屬鋁、金屬銅或鋁-銅、鋁-銀、銅-銀的復(fù)合層。該制備方法包括下列步驟：配制酸洗液；對陰極鋼棒進(jìn)行酸洗、除銹；覆設(shè)金屬復(fù)合層；打磨拋光。本發(fā)明的電解鋁陰極導(dǎo)電棒，具備防優(yōu)良的滲碳功能，可以重復(fù)循環(huán)使用，使用壽命長，有助于降低電解槽維修成本，大幅度減少陰極導(dǎo)電棒的鋼材用量。

另外在WO03014423 A1中，公開了一種陰極組件，包括一個陰極塊，陰極塊容納了兩個主陰極集流桿和一個設(shè)在主集流桿之間的次陰極集流桿。主集流桿每個具有一個與陰極塊的電對接面，尺寸等于或大于次集流桿和陰極塊之間的電對接面。主集流桿僅沿著陰極塊的一個內(nèi)部電連接到陰極塊，以及次集流桿完全連接到陰極塊。由于盡量減少通過陰極塊兩端的電流量，這種設(shè)置改進(jìn)了通過陰極組件的電流分布。再有在WO2009055844 A1中，一種導(dǎo)電棒，該導(dǎo)電棒接收于電解槽陰極的陰極塊中的凹部內(nèi)；其中該導(dǎo)電棒包括：第一導(dǎo)體，其電連接到母線系統(tǒng)，該第一導(dǎo)體具有與陰極塊電接觸的一個或多個外表面；和至少一個第二導(dǎo)體，其具有比第一導(dǎo)體小的電阻，該第二導(dǎo)體置于第一導(dǎo)體的至少一個外表面上且與第一導(dǎo)體電接觸。以及在US5976333 A中，公開了一種陰極鋼棒，該鋼棒包括一根相對低導(dǎo)電性的金屬管和一根相對高導(dǎo)電性的桿，所述金屬管包覆并與所述桿接觸，兩者都具有多邊形的橫截面。