专利名称：铝电解槽底部进电式阴极导电结构的制作方法
技术领域：
本发明铝电解槽底部进电式阴极导电结构，应用与预焙铝电解槽的阴 极结构构造以及预焙铝电解槽的生产。技术背景现通用的铝电解槽阴极内衬导电结构由多个阴极碳块钢棒组砌筑在铝 电解槽钢壳体内的侧部炉墙和底部保温层上捣固砌筑而成；阴极钢棒用捣固糊捣固砌筑在 阴极碳块底部沿碳块长度方向加工出的阴极钢棒槽内组合构造而成阴极碳块钢棒组，阴极 碳块钢棒组的两侧端砌筑在电解槽内的侧部炉墙内，其长度方向由两侧部炉墙向电解槽长 度中心线方向延伸并水平布置构造在保温层上，阴极钢棒的两端通过碳块端部的侧部炉墙 和电解槽碳块端部的侧部钢壳体上的窗口延伸至电解槽外，与布置在电解槽外侧部的阴极 大母线相连接。这种由阴极钢棒通过碳块端部侧部钢壳体和侧部炉墙插入到阴极碳块内底 部，向电解槽内进行导电、平衡阴极电流分布的铝电解槽阴极内衬导电结构，具有以下缺点 和不足其一阴极碳块和阴极钢棒由外向内的导电分布部均勻，致使电解槽内由阳极导 入的垂直于水平面方向的电流密度分布不均勻，铝液水平发生偏流，电解槽膛内变化不规 则。其二阴极碳块、阴极钢棒两者的热膨胀系数不一样，底部构造一起、对热应力的 吸收释放的能力不一样，不仅阴极钢棒易发生变形，影响铁碳接触导电性能，还能引起电解 槽壳的侧部变形，影响热平衡。其三阴极碳块和阴极钢棒之间采用捣固糊连接其电阻铝和电压降值较高，结构 导电效率低，致使结构电阻耗增加。其四阴极碳块和阴极钢棒沿高度和长度方向的导电距离不一样，不仅使电解槽 阴极的电流密度分布不均勻，而且还使得电解槽的阴极表面的电流密度分布较低，并难以 提高，导致电解槽效率较低。
发明内容
为了克服现有铝电解槽阴极内衬导电结构的阴极导电从电解槽阴极碳 块侧端部进电的上述缺点和拟补其不足，本发明特提供了一种新的铝电解槽底部进电式阴 极导电结构技术方案。铝电解槽底部进电式阴极导电结构由砌筑在铝电解槽钢壳体内保温层上的阴极 碳块和碳-金属过渡导电连接件所组成，其技术方案是在阴极碳块的底部连接构造上 碳_金属过渡导电连接件，碳_金属过渡导电连接件不同于现通用的阴极碳块钢棒组，是通 过阴极碳块的侧端部的炉墙和钢壳体与阴极大母线相连接，沿水平方向传导电流后，再向 阴极碳块的上部表面传导电流；碳_金属过渡导电连接件是通过设置在阴极碳块下底部面 的保温层和钢壳体与阴极大母线相连接，直接从碳块底部通过碳_金属过渡导电连接件向 碳块的上部表面传导电流，以实现阴极上部表面的垂直电流密度分布均勻。依据上述技术方案碳_金属过渡导电连接件构造在阴极碳块下底面部的铝电解 槽保温层防渗漏层内，再经过电解槽底部钢壳体或侧部钢壳体与阴极大母线相连接。依据上述技术方案单块阴极碳块在电解槽炉墙内的水平投影面的形状，可以是 矩形、圆形和方形；阴极碳块在电解槽炉墙内可沿电解槽大母线方向进行平行、垂直、交叉布置；阴极碳块在相互对应的两侧炉墙内可布置成一整块或分成几段进行布置；阴极碳块 之间、阴极碳块和侧部炉墙之间的间隙用捣同糊料捣固扎实；每个阴极碳块的上表面之间、 捣固糊与阴极碳块上表面之间可构造成凹凸台槽型。依据上述技术方案碳-金属过渡导电连接件由碳块底部接头、金属连接接头和 金属导线连接卡具构造组装而成。依据上述技术方案碳_金属过渡导电连接件的碳块底部接头可采用螺栓卡具与 阴极碳块进行连接，可采用石墨导电棒或金属导电棒构造上螺纹，与阴极碳块底部的螺纹 进行凹凸穿插连接。依据上述技术方案碳-金属过渡导电连接件是通过阴极碳块下底部面的保温 防和钢壳体与阴极大母线相连接，在保温层和碳-金属过渡导电连接件之间，构造安装有 导电连接件保护管。依据上述技术方案在铝电解槽阴极两侧的侧部炉墙和底部保温层中构造有电解 槽热平衡调节管，热平衡调节管的两端与电解槽钢壳体相连接。依据上述技术方案碳块底部进电式的阴极内衬导电结构可与现通用的阴极碳块 底部带有阴极钢棒侧部进电式阴极内衬结构相互配和使用，构造在一台电解槽上。依据上述技术方案碳_金属过渡导电连接件的碳块底部接头、连接卡具接头、金 属导线可采用铜型材和软铜线连接构造组装而成。采用本发明底部进电式的阴极内衬导电结构技术方案构造的铝电解槽，由于在阴 极碳块的底部连接构造上碳_金属过渡导电连接件，碳_金属过渡导电连接件通过阴极碳 块下底部面的保温层和钢壳体与阴极大母线相连接，直接从碳块底部通过碳_金属过渡导 电连接件向碳块的上部表面传导电流，因此具有电解槽内阴极和阳极之间铝液水平电流波 动小，垂直电流分布部均勻，槽低电压降低，结构电阻值小，无功电耗少，导电效率高，槽壳 侧部变形小，电解槽热平衡稳定程度高，电解铝液熔池形状稳定，电解槽使用寿命周期长等 优点，应用于电解铝的生产，可以降低电解铝的电耗。
本发明铝电解槽底部进电式阴极导电结构的技术特点和构造特征结合
和实施例理解，则显示的更加明了。其中图1为实施例1铝电解槽底部进电式阴极导电结构的剖面示意图。图2为实施例2铝电解槽底部进电式阴极导电结构俯视图。图3为实施例3铝电解槽底部进电式阴极导电结构的剖面示意图。图4为实施例4铝电解槽底部进电式阴极导电结构的局部剖面示意图。图5为实施例5铝电解槽底部进电式阴极导电结构的局部剖面示意图。图6为实施例6铝电解槽底部进电式阴极导电结构的一块阴极碳块结构的主视 图。图7为图6的侧视图。图8为实施例7铝电解槽底部进电式阴极导电结构的剖面示意图。其图中所示1.阴极碳块、2.碳-金属过渡导电连接件、3.阴极大母线、4.侧部炉 墙、5.保温层、6钢壳体、7.捣固糊、8.热平衡调节管、9连接件保护管、10.钢壳体绝缘套、11.碳块底部接头、12.金属连接件、13金属导线、14连接卡具、15.密封结合凹凸槽、16.铝 液、17.夹紧螺栓、18、阴极钢棒。
具体实施例方式铝电解槽底部进电式阴极导电结构是在对现通用的阴极碳块钢棒组经过侧端部 的炉墙和钢壳体与阴极大母线相连接，沿水平方向传导电流后，再向阴极碳块的上部表面 传导电流的阴极内衬结构的改进和创新。其核心技术是在阴极碳块的底部连接构造上碳_金属过渡导电连接件，碳_金 属过渡导电连接件不同于现通用的阴极碳块钢棒组，是通过阴极碳块的侧端部的炉墙和钢 壳体与阴极大母线相连接，沿水平方向传导电流后，再向阴极碳块的上部表面传导电流； 碳_金属过渡导电连接件是通过设置在阴极碳块下底部面的保温层和钢壳体与阴极大母 线相连接，在两侧炉墙垂直与大母线的同一例阴极碳块的下底部实行多导电，直接从碳块 底部通过碳-金属过渡导电连接件向碳块的上部表面传导电流，以实现阴极上部表面的垂 直电流密度分布均勻。实施例1 从本发明铝电解槽底部进电式阴极导电结构实施例1的剖面示意图 (如图1所示)可以看出，在阴极碳块⑴的下底面上，安装构造了 5个碳-金属过渡导电 连接件(2)，它们通过阴极碳块底部的保温层(5)和电解槽的钢壳体(6)与阴极大母线(3) 相连接；其中左侧的3个连接件(2)是通过保温层(5)和电解槽钢壳体(6)底部的钢板与 阴极大母线相连接，2个连接件(2)是通过保温层(5)和电解槽侧部的钢棒与阴极大母线线 连接。这种结构方式在同一例碳块的底部比现通用的阴极碳块从两端进电，不仅多了导电 3个进线点，而且缩短了各进线点之间的水平导电距离，更有利与垂直电流的分布。实施例2 从本发明铝电解槽底部进电式阴极导电结构俯视图(如图2所示)可以 看出，由于阴极碳块(1)和碳-金属过渡导电连接件(2)从底部进电结构的实施，为阴极碳 块⑴在电解槽侧部炉墙⑷内的布置的多样性创造了技术条件；因此阴极碳块⑴构造 可以多样化。其单块阴极碳块在电解槽炉墙(4)内的水平投影面的形状，就可以是矩形、圆 形和方形；阴极碳块(1)在电解槽炉墙(4)内可沿电解槽大母线方向平行就、垂直、交叉布 置；阴极碳块(1)在相互对应的两侧炉墙(4)内可布置成一整块或分成几段进行布置；阴 极碳块(1)之间、阴极碳块(1)和侧部炉墙(4)之间的间隙用碳素捣固糊料(7)捣固扎实； 每个阴极碳块(1)的上表面可不在同一水平面上。实施例3 从本发明铝电解槽底部进电式阴极导电结构的剖面示意图(如图3所 示)可以看出在铝电解槽阴极两侧的侧部炉墙(4)和底部保温层(5)中构造了热平衡调 节管(8)。热平衡调节管(8)的两端与电解槽钢壳体(6)相连接，热平衡管(8)的两端带有 可以比闭合的封头，当电解槽阴极内衬局部过热时，可以打开相近的热平衡管(8)两端的 封头，靠空气的的流通进行局部冷却，调节降温使之平衡；过冷则封死。用这种方法补充调 节电解槽的热平衡，即能保证阴极内衬水平热应力的平衡，防止漏槽事故的发生，烧损导电 部件，同时又能对钢壳体起加固作用。实施例4 (如图4所示)本发明铝电解槽底部进电式阴极导电结构一个阴极碳 块(1)底部构造有碳_金属过渡导电连接件(2)的剖面示意图，图中显示，碳-金属过渡 导电连接件(2)构造在阴极碳块(1)下底面部的铝电解槽保温层防渗漏层(5)内，并经过电解槽底部钢壳体(6)与阴极大母线(3)相连接。碳-金属过渡导电连接件(2)与钢壳体 (6)之间有钢壳体绝缘套(10)。阴极碳块⑴与捣固糊7结合面上构造捣固密封结合凹凸 槽(15)，用于防止电解质和铝液的渗漏。碳块(1)底部和大母线(3)之间的碳-金属过渡 导电连接件⑵由碳块底部接头(11)、金属连接接头(12)、金属导线(13)和连接卡具构造 组装而成。碳块底部接头(11)采用石墨导电棒与阴极碳块(1)底部进行凹凸穿插螺纹连 接；在保温层(5)和碳-金属过渡导电连接件(2)之间，构造安装有连接件保护管(9)。实施例5 (如图5所示)本发明铝电解槽底部进电式阴极导电结构一个阴极碳 块(1)底部构造有碳_金属过渡导电连接件(2)的剖面示意图，图中显示，结构与实施例 4(如图4所示)基本相同，其区别在于碳块底部接头(11)采用金属导电棒与阴极碳块(1) 底部进行凹凸穿插螺纹连接。实施例6 (如图6和图7)所示实施例是本发明铝电解槽底部进电式阴极导电结 构的一块阴极碳块结构的主视图(图6)和侧视图(7)，可以看出该实施例阴极碳块(1)的 底部，构造有凸台，凸台上有孔，用两个加紧螺栓(17)与碳-金属过渡导电连接件(2)采用 螺栓卡具(11)与阴极碳块(1)进行连接碳-金属过渡导电连接件(2)的碳块底部接头(11)、金属连接接头(12)、金属导 线(13)、连接夹具(14)可采用铜金属型材或软铜线连接构造组装而成。实施例7 (如图8所示)底部进电式的阴极内衬导电结构可与现通用的阴极碳 块(1)底部带有阴极钢棒(18)侧部进电式阴极内衬结构相互配和使用，构造在一台电解槽 上。
权利要求
铝电解槽底部进电式阴极导电结构由砌筑在铝电解槽钢壳体(6)内保温层(5)上的阴极碳块(1)和碳-金属过渡导电连接件(2)所组成，碳-金属过渡导电连接件(2)不同于现通用的阴极碳块钢棒组(18)，是通过阴极碳块(1)的侧端部的炉墙(4)和钢壳体(6)与阴极大母线(3)相连接，沿水平方向传导电流后，再向阴极碳块(1)的上部表面传导电流；而铝电解槽底部进电式阴极导电结构的特征是在阴极碳块(1)的底部连接构造上碳-金属过渡导电连接件(2)，碳-金属过渡导电连接件(2)是通过设置在阴极碳块(1)下底部面的保温层(5)和钢壳体(6)与阴极大母线(3)相连接，直接从碳块(1)底部通过碳-金属过渡导电连接件(2)向碳块(2)的上部表面传导电流，以实现阴极上部表面的垂直电流密度分布均匀。
2.根据权利1所述的铝电解槽底部进电式阴极导电结构其特征是碳-金属过渡导电 连接件(2)构造在阴极碳块(1)下底面部的铝电解槽保温层防渗漏层(5)内，再经过电解 槽底部钢壳体(6)或侧部钢壳体(6)与阴极大母线(3)相连接。
3.根据权利1所述的铝电解槽底部进电式阴极导电结构其特征是单块阴极碳块(1) 在电解槽炉墙(4)内的水平投影面的形状，可以是矩形、圆形和方形；阴极碳块在电解槽炉 墙(4)内可沿电解槽大母线(3)方向进行平行、垂直、交叉布置；阴极碳块(1)在相互对应 的两侧炉墙(4)内可布置成一整块或分成几段进行布置；阴极碳块(1)之间、阴极碳块(1) 和侧部炉墙(2)之间的间隙用捣固糊料(7)捣固扎实；每个阴极碳块(1)的上表面之间、捣 固糊(7)与阴极碳块(4)上表面之间可构造成凹凸台槽型。
4.根据权利1所述的铝电解槽底部进电式阴极导电结构其特征是碳_金属过渡导电 连接件⑵由碳块底部接头(11)、金属连接接头(12)和金属导线(13)连接卡具(14)构造 组装而成。
5.根据权利1所述的铝电解槽底部进电式阴极导电结构其特征是碳_金属过渡导电 连接件(2)的碳块底部接头(11)可采用螺栓卡具与阴极碳块(1)进行连接，可采用石墨导 电棒(11)或金属导电棒(11)构造上螺纹，与阴极碳块⑴底部的螺纹进行凹凸穿插连接。
6.根据权利1所述的铝电解槽底部进电式阴极导电结构其特征是碳-金属过渡导 电连接件(2)是通过阴极碳块下底部面的保温防和钢壳体与阴极大母线相连接，在保温层 和碳_金属过渡导电连接件之间，构造安装有导电连接件保护管。
7.根据权利1所述的铝电解槽底部进电式阴极导电结构其特征是在铝电解槽阴极两 侧的侧部炉墙(4)和底部保温层(5)中构造有电解槽热平衡调节管(8)，热平衡调节管(8) 的两端与电解槽钢壳体(6)相连接。
8.根据权利1所述的铝电解槽底部进电式阴极导电结构其特征是碳块底部进电式的 阴极内衬导电结构可与现通用的阴极碳块底部带有阴极钢棒侧部进电式阴极内衬结构相 互配和使用，构造在一台电解槽上。
全文摘要
本发明底部进电式的阴极导电结构，应用与铝电解槽的构造与生产。由于在阴极碳块的底部连接构造上碳-金属过渡导电连接件，碳-金属过渡导电连接件通过阴极碳块下底部面的保温层和钢壳体与阴极大母线相连接，直接从碳块底部通过碳-金属过渡导电连接件向碳块的上部表面传导电流，因此具有电解槽内阴极和阳极之间铝液水平电流波动小，垂直电流分布部均匀，槽低电压降低，结构电阻值小，无功电耗少，导电效率高，槽壳侧部变形小，电解槽热平衡稳定程度高，电解铝液熔池形状稳定，电解槽使用寿命周期长等优点，应用于电解铝的生产，可以降低电解铝的电耗。
文档编号C25C3/08GK101886273SQ20091013677
公开日2010年11月17日 申请日期2009年5月15日 优先权日2009年5月15日
发明者杨青, 高伟, 高德金 申请人:高德金