[发明专利]一种复合阴极钢棒和阴极炭块组的结构

说明书

本发明涉及一种铝电解技术中的电解槽，尤其涉及一种电解槽中的复合阴极钢棒和阴极炭块组的结构。阴极炭块下部通过炭糊扎固或生铁浇铸固定阴极钢棒，阴极钢棒露出阴极炭块下部的区域用耐火防渗浇注料浇注，在阴极炭块钢棒槽内靠近阴极炭块端部处的阴极钢棒截面变小，在区域由此所形成的空间用耐高温可压缩材料填充，在阴极炭块中部下方的阴极钢棒端部外侧设有耐高温可压缩材料。本发明的优点效果：本发明不仅实现大幅度降低铝液中水平电流和阴极压降，又能在阴极炭块端部形成一个规整的空间，有效减少阴极炭块端头部位的水平散热，有利于形成良好的炉帮及伸腿形状，提高了电解槽的磁流体稳定性和热平衡稳定性，有利于进行内衬设计和热平衡设计，大幅度降低此处漏槽的机率。

技术领域

本发明涉及一种铝电解技术中的电解槽，尤其涉及一种电解槽中的复合阴极钢棒和阴极炭块组的结构。

背景技术

当今铝电解技术的发展趋势是以电解槽大型化和高稳定性为主线，努力追求电解槽高电流效率和低电耗。这种发展趋势对电解槽内铝液中水平电流、阴极组压降的设计提出了更高的要求，同时也要兼顾电解槽的区域热平衡。阴极结构（或钢棒）的设计是目前的研究热点之一。

专利CN101451249B提出一种在阴极炭块下部或下面设置导电体，电流直接从槽底流出的阴极结构，可以从根源上消除铝液中的水平电流，但由于安全方面的考虑，该方法并未大规模工业应用；专利CN102268695A和US6231745B1提出以高导电特性的铜或其他高导电率材料取代钢棒或部分钢棒的阴极集流方式，可将水平电流由铝液层转移至阴极炭块底部，减小铝液体中的水平电流，但该类型专利很难满足阴极钢棒的热平衡设计要求；CN2892888Y、CN101545118B和CN102453927B等大量专利通过调整阴极钢棒的电阻分配，通常为增加阴极钢棒头处的电阻来迫使电流向垂直方向流动。该类型专利的阴极端部水平散热多、槽内伸腿过长，且阴极端部结构复杂，容易造成电解槽的漏槽风险。这种缺陷在采用石墨化阴极和加铜钢棒的电解槽中尤为明显。

发明内容

为了解决上述技术问题本发明提供一种复合阴极钢棒和阴极炭块组的结构，目的是实现大幅度降低铝液中水平电流和阴极压降，有效减少阴极炭块端头部位的水平散热，有利于形成良好的炉帮及伸腿形状，提高电解槽的磁流体稳定性和热平衡稳定性，有利于进行内衬设计和热平衡设计，大幅度降低此处漏槽的机率。

为了实现上述目的，本发明是这样实现的：一种复合阴极钢棒和阴极炭块组的结构，阴极炭块下部通过炭糊扎固或生铁浇铸固定阴极钢棒，阴极钢棒露出阴极炭块下部的区域用耐火防渗浇注料浇注，在阴极炭块钢棒槽内靠近阴极炭块端部处的阴极钢棒截面变小，在区域由此所形成的空间用耐高温可压缩材料填充。

上述的在阴极炭块下部露出的每根阴极钢棒两侧焊接锚固钢筋，锚固钢筋设在耐火防渗浇注料内，在阴极炭块中部下方的阴极钢棒端部外侧设有中部耐高温可压缩材料。

上述的锚固钢筋以设在耐火防渗浇注料内的阴极钢棒长度方向设置，靠近阴极炭块中间的锚固钢筋向阴极钢棒伸出端倾斜，靠近阴极钢棒伸出端的锚固钢筋向阴极炭块中心倾斜，设在耐火防渗浇注料内的阴极钢棒长度方向中部区域的锚固钢筋与阴极钢棒垂直设置；阴极钢棒截面变小处为阶梯式变小或渐变式变小。

上述的中部耐高温可压缩材料的外侧上部填充炭糊料，靠近阴极炭块中间的阴极钢棒端面镶嵌在中部耐高温可压缩材料内。

上述的阴极钢棒伸出端下折。

上述的阴极钢棒伸出端通过焊接增大其横截面积。

上述的阴极炭块中部区域对应的阴极钢棒上的锚固钢筋为垂直插入阴极炭块的钢钉，钢钉的另一端用钢制连接带与阴极钢棒焊接。

上述的阴极钢棒内设置铜棒或铜合金棒，铜棒或铜合金棒有一处或多处变径，使阴极钢棒的电阻率从中部耐高温可压缩材料一端向伸出端变大。