電解鋁用陰極扁鋼的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電解鋁用陰極扁鋼，屬于鋁電解槽陰極技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁電解工藝是一種通過(guò)低電壓大電流的直流電與氧化鋁粉作用，而對(duì)鋁進(jìn)行提純 的工藝，電解鋁設(shè)備提供的電流回路合理與否直接關(guān)系到噸鋁生產(chǎn)成本的高低。目前國(guó)內(nèi) 所采用的設(shè)備為鋁電解槽，鋁電解槽包括槽體、陽(yáng)極設(shè)備、陰極設(shè)備。陽(yáng)極設(shè)備主要由陽(yáng)極 導(dǎo)桿、陽(yáng)極鋼爪、陽(yáng)極碳素塊組成；陰極設(shè)備主要由陰極碳素塊和陰極扁鋼組成，其中：陰 極扁鋼為條形長(zhǎng)方體，其表面為光面，每塊陰極碳素塊中安放有四支陰極扁鋼，四支陰極扁 鋼有三個(gè)面嵌在陰極碳素塊中。鋁電解槽工作時(shí)，陰極設(shè)備設(shè)在鋁電解槽底部，埋在鋁電解 液中，陽(yáng)極設(shè)備從鋁電解槽上部插入鋁電解液中，鋁電解槽的導(dǎo)電順序大致為：供電母線一 陽(yáng)極導(dǎo)桿一鋼鋁復(fù)合塊(連接陽(yáng)極導(dǎo)桿和陽(yáng)極鋼爪的部件）一陽(yáng)極鋼爪一磷鐵環(huán)一陽(yáng)極碳 素塊一鋁液池(鋁電解液)一陰極碳素塊一陰極扁鋼一陰極母線。設(shè)陽(yáng)極回路電阻為R1、鋁 電解液負(fù)載電阻為R2、陰極回路電阻為R3,整個(gè)系統(tǒng)在工作回路中的總電阻R=R1+R2+R3。 電阻R1和R3是在陽(yáng)極設(shè)備和陰極設(shè)備制作中，由于材質(zhì)、工藝、安裝等原因產(chǎn)生的，不是理 想的電解鋁工藝所需要的，而理想的電解鋁工藝的要求應(yīng)該是所有的能耗都消耗在鋁電解 液負(fù)載電阻R2上，這樣才能最大限度的提高能量的利用率。但是，由于受材料、成本、工藝、 安裝等因素的制約，任何企業(yè)都無(wú)法做到這一點(diǎn)。在鋁電解槽的供電過(guò)程中，每一個(gè)輔助導(dǎo) 電環(huán)節(jié)的銜接都要盡可能的降低回路電阻，才能降低無(wú)功損耗，做到節(jié)能，所以，只有通過(guò) 各個(gè)方面的改進(jìn)，使不作用在負(fù)載電阻上的耗散電阻最大限度的降低，才能實(shí)現(xiàn)節(jié)能。電解 鋁工藝屬高耗能工藝，一點(diǎn)微弱的電壓降變化，都可能使噸鋁成本大幅下降，產(chǎn)生巨大的經(jīng) 濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種能夠與陰極碳素塊結(jié)合更好、降低陰極設(shè)備電阻、提高 陰極設(shè)備導(dǎo)電率的電解鋁用陰極扁鋼。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的： 本發(fā)明包括扁鋼體，其特征是：在扁鋼體的兩個(gè)相對(duì)的寬表面上分別開(kāi)有沿扁鋼體長(zhǎng) 度方向走向的在扁鋼體表面均勻緊密排列的通長(zhǎng)的凹槽，每個(gè)凹槽的橫截面為腰長(zhǎng)在8~ 15mm、底角在90°~120°之間的等腰三角形，使得扁鋼體的兩個(gè)相對(duì)的寬表面形成波浪 溝結(jié)構(gòu)。
[0005] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：由于扁鋼體的表面采用了波浪溝結(jié)構(gòu)，增加了扁鋼的表面積， 延長(zhǎng)了陰極扁鋼與陰極碳素塊的接觸線，增加了二者之間的接觸面積，同時(shí)也增加了扁鋼 與碳素塊之間的附著力；電流在通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，都有趨膚效應(yīng)，即：電流的高密度區(qū)在導(dǎo)體表 面，增加了扁鋼的表面積即增加了其導(dǎo)電通路，在導(dǎo)電率不變、長(zhǎng)度不變、系統(tǒng)供電電壓不 變、負(fù)載工況不變的情況下，降低了功耗、提高了電能的利用率，節(jié)能效果明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1本發(fā)明的主視圖； 圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007] 參照附圖，本發(fā)明包括扁鋼體1，在扁鋼體的兩個(gè)相對(duì)的寬表面上分別開(kāi)有沿扁鋼 體長(zhǎng)度方向走向的在扁鋼體表面均勻緊密排列的通長(zhǎng)的凹槽2,每個(gè)凹槽的橫截面為腰長(zhǎng) 在8~15mm、底角在90°~120°之間的等腰三角形，使得扁鋼體的兩個(gè)相對(duì)的寬表面形 成波浪溝結(jié)構(gòu)。
[0008] 下面以300KA鋁電解槽為例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明： 電解槽中采用的現(xiàn)有技術(shù)的陰極扁鋼規(guī)格為：2. 1m*0. 2008m*0.067m的光面扁 鋼，三面埋入陰極碳素塊中，埋入長(zhǎng)度為1. 58m，單支扁鋼埋入陰極碳素塊的接觸面積為： 0. 2008m*l. 58m*2+0. 067m*l. 58m=0. 7405m2。
[0009] 本發(fā)明的陰極扁鋼是在上述現(xiàn)有技術(shù)的陰極扁鋼的基礎(chǔ)上，在其兩個(gè)相對(duì)的寬 表面上分別開(kāi)有16個(gè)沿扁鋼體長(zhǎng)度方向走向的在扁鋼體表面均勻緊密排列的通長(zhǎng)的凹 槽，凹槽的橫截面為直角等腰三角形。單支扁鋼埋入陰極碳素塊的接觸面積為：〇. 01414 m*l. 58m*16*2+0. 067m*l. 58m=0. 8227m2。
[0010] 單支扁鋼增加接觸面積〇. 0822m2,每塊碳素塊中安放有四支陰極扁鋼，g卩：一塊 陰極碳素塊中新增導(dǎo)電面積〇. 0822*4=0. 3288m2,每個(gè)電解槽中安放有25塊陰極碳素塊， 每臺(tái)電解槽中增加了 25*0. 3288m2 =8. 22m2的導(dǎo)電面積。
[0011] 根據(jù)電路線路回路電阻的計(jì)算公式：R=P?L/S，R=電阻D、p=電阻率D? m、 L=長(zhǎng)度、S=面積，得知：線路在導(dǎo)電材質(zhì)和長(zhǎng)度都不變的情況下，增大導(dǎo)電面積，可有 效降低線路阻抗。
[0012] 根據(jù)電路線路壓降的計(jì)算公式：AU=P?L/A?S，AU=壓降v、P=線路負(fù)荷kw、L= 線路長(zhǎng)度、A=材質(zhì)系數(shù)、S=線路截面積，同樣得知：增大線路截面積也可有效降低線路的壓 降。
[0013] 依據(jù)歐姆定律：I=U/R，對(duì)本發(fā)明的陰極扁鋼與現(xiàn)有技術(shù)的陰極扁鋼的阻抗情況進(jìn) 行比較，結(jié)果見(jiàn)表1 :
從表1及前述分析得知，采用本發(fā)明的陰極扁鋼對(duì)于鋁電解槽節(jié)電效果明顯，能夠大 幅降低噸鋁的生產(chǎn)成本。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電解鋁用陰極扁鋼，包括扁鋼體，其特征是：在扁鋼體的兩個(gè)相對(duì)的寬表面上 分別開(kāi)有沿扁鋼體長(zhǎng)度方向走向的在扁鋼體表面均勻緊密排列的通長(zhǎng)的凹槽，每個(gè)凹槽的 橫截面為腰長(zhǎng)在8~15 mm、底角在90°~120°之間的等腰三角形，使得扁鋼體的兩個(gè)相 對(duì)的寬表面形成波浪溝結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電解鋁用陰極扁鋼，包括扁鋼體，其特征是：在扁鋼體的兩個(gè)相對(duì)的寬表面上分別開(kāi)有沿扁鋼體長(zhǎng)度方向走向的在扁鋼體表面均勻緊密排列的通長(zhǎng)的凹槽，每個(gè)凹槽的橫截面為腰長(zhǎng)在8～15㎜、底角在90°～120°之間的等腰三角形，使得扁鋼體的兩個(gè)相對(duì)的寬表面形成波浪溝結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是：增加了扁鋼的表面積，延長(zhǎng)了陰極扁鋼與陰極碳素塊的接觸線，增加了二者之間的接觸面積，同時(shí)也增加了扁鋼與碳素塊之間的附著力；在導(dǎo)電率不變、長(zhǎng)度不變、系統(tǒng)供電電壓不變、負(fù)載工況不變的情況下，降低了功耗、提高了電能的利用率，節(jié)能效果明顯。
【IPC分類】C25C3/08
【公開(kāi)號(hào)】CN104962952
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510340014
【發(fā)明人】劉云飛
【申請(qǐng)人】包頭市中碩焊接科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年6月18日