[發明專利]一種復合陰極鋼棒和陰極炭塊組的結構

在審

• 申請號: 202110365424.8
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113073358A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 李欣
• 申請（專利權）人: 李欣
• 主分類號: C25C3/08
• 分類號: C25C3/08
• 代理公司: 沈陽圣群專利事務所(普通合伙) 21221
• 代理人: 王鋼

本發明涉及一種鋁電解技術中的電解槽，尤其涉及一種電解槽中的復合陰極鋼棒和陰極炭塊組的結構。陰極炭塊下部通過炭糊扎固或生鐵澆鑄固定陰極鋼棒，陰極鋼棒露出陰極炭塊下部的區域用耐火防滲澆注料澆注，在陰極炭塊鋼棒槽內靠近陰極炭塊端部處的陰極鋼棒截面變小，在區域由此所形成的空間用耐高溫可壓縮材料填充，在陰極炭塊中部下方的陰極鋼棒端部外側設有耐高溫可壓縮材料。本發明的優點效果：本發明不僅實現大幅度降低鋁液中水平電流和陰極壓降，又能在陰極炭塊端部形成一個規整的空間，有效減少陰極炭塊端頭部位的水平散熱，有利于形成良好的爐幫及伸腿形狀，提高了電解槽的磁流體穩定性和熱平衡穩定性，有利于進行內襯設計和熱平衡設計，大幅度降低此處漏槽的機率。

技術領域

本發明涉及一種鋁電解技術中的電解槽，尤其涉及一種電解槽中的復合陰極鋼棒和陰極炭塊組的結構。

背景技術

當今鋁電解技術的發展趨勢是以電解槽大型化和高穩定性為主線，努力追求電解槽高電流效率和低電耗。這種發展趨勢對電解槽內鋁液中水平電流、陰極組壓降的設計提出了更高的要求，同時也要兼顧電解槽的區域熱平衡。陰極結構（或鋼棒）的設計是目前的研究熱點之一。

專利CN101451249B提出一種在陰極炭塊下部或下面設置導電體，電流直接從槽底流出的陰極結構，可以從根源上消除鋁液中的水平電流，但由于安全方面的考慮，該方法并未大規模工業應用；專利CN102268695A和US6231745B1提出以高導電特性的銅或其他高導電率材料取代鋼棒或部分鋼棒的陰極集流方式，可將水平電流由鋁液層轉移至陰極炭塊底部，減小鋁液體中的水平電流，但該類型專利很難滿足陰極鋼棒的熱平衡設計要求；CN2892888Y、CN101545118B和CN102453927B等大量專利通過調整陰極鋼棒的電阻分配，通常為增加陰極鋼棒頭處的電阻來迫使電流向垂直方向流動。該類型專利的陰極端部水平散熱多、槽內伸腿過長，且陰極端部結構復雜，容易造成電解槽的漏槽風險。這種缺陷在采用石墨化陰極和加銅鋼棒的電解槽中尤為明顯。

發明內容

為了解決上述技術問題本發明提供一種復合陰極鋼棒和陰極炭塊組的結構，目的是實現大幅度降低鋁液中水平電流和陰極壓降，有效減少陰極炭塊端頭部位的水平散熱，有利于形成良好的爐幫及伸腿形狀，提高電解槽的磁流體穩定性和熱平衡穩定性，有利于進行內襯設計和熱平衡設計，大幅度降低此處漏槽的機率。

為了實現上述目的，本發明是這樣實現的：一種復合陰極鋼棒和陰極炭塊組的結構，陰極炭塊下部通過炭糊扎固或生鐵澆鑄固定陰極鋼棒，陰極鋼棒露出陰極炭塊下部的區域用耐火防滲澆注料澆注，在陰極炭塊鋼棒槽內靠近陰極炭塊端部處的陰極鋼棒截面變小，在區域由此所形成的空間用耐高溫可壓縮材料填充。

上述的在陰極炭塊下部露出的每根陰極鋼棒兩側焊接錨固鋼筋，錨固鋼筋設在耐火防滲澆注料內，在陰極炭塊中部下方的陰極鋼棒端部外側設有中部耐高溫可壓縮材料。

上述的錨固鋼筋以設在耐火防滲澆注料內的陰極鋼棒長度方向設置，靠近陰極炭塊中間的錨固鋼筋向陰極鋼棒伸出端傾斜，靠近陰極鋼棒伸出端的錨固鋼筋向陰極炭塊中心傾斜，設在耐火防滲澆注料內的陰極鋼棒長度方向中部區域的錨固鋼筋與陰極鋼棒垂直設置；陰極鋼棒截面變小處為階梯式變小或漸變式變小。

上述的中部耐高溫可壓縮材料的外側上部填充炭糊料，靠近陰極炭塊中間的陰極鋼棒端面鑲嵌在中部耐高溫可壓縮材料內。

上述的陰極鋼棒伸出端下折。

上述的陰極鋼棒伸出端通過焊接增大其橫截面積。

上述的陰極炭塊中部區域對應的陰極鋼棒上的錨固鋼筋為垂直插入陰極炭塊的鋼釘，鋼釘的另一端用鋼制連接帶與陰極鋼棒焊接。

上述的陰極鋼棒內設置銅棒或銅合金棒，銅棒或銅合金棒有一處或多處變徑，使陰極鋼棒的電阻率從中部耐高溫可壓縮材料一端向伸出端變大。