專(zhuān)利名稱(chēng)：包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁電解槽的電流供給裝置，特別是涉及一種包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電 解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著鋁電解槽設(shè)計(jì)和操作技術(shù)水平的提高，國(guó)際國(guó)內(nèi)的新設(shè)計(jì)和建設(shè)的鋁電解槽 日益向大型化的方向發(fā)展，其系列電流不可避免地達(dá)到500KA至700KA，甚至以上。 但隨著系列電流的增加，載流母線(xiàn)和熔體電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布對(duì)槽生產(chǎn)和操作的穩(wěn) 定性影響越來(lái)越突出。
因此在大型及超大型電解槽母線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)首先必須考慮其對(duì)槽穩(wěn)定性的影響。通過(guò) 對(duì)穩(wěn)定性理論的分析可知，要獲得良好的鋁電解槽生產(chǎn)穩(wěn)定性，至少應(yīng)當(dāng)保證槽內(nèi)熔 體中的垂直磁場(chǎng)及其水平梯度值較小且均勻、鋁液層內(nèi)的擾動(dòng)水平電流較小。而對(duì)磁 場(chǎng)的改善就主要須通過(guò)母線(xiàn)的配置來(lái)完成。對(duì)垂直磁場(chǎng)的改善主要有兩方面的內(nèi)容 一是修正本槽自身導(dǎo)體產(chǎn)生的過(guò)大的垂直磁場(chǎng)及其水平梯度；二是補(bǔ)償由于鄰列槽帶 來(lái)的垂直磁場(chǎng)值的增加及不對(duì)稱(chēng)。
目前電解槽的母線(xiàn)配置實(shí)際上是使槽陰極母線(xiàn)兼具三個(gè)方面的功能既要修正本 槽過(guò)強(qiáng)的磁場(chǎng)值，同時(shí)又必須不對(duì)稱(chēng)的布置以補(bǔ)償由鄰列槽磁場(chǎng)的影響，另外還承擔(dān) 著向下一臺(tái)槽傳遞系列電流的功能。這樣陰極母線(xiàn)用量、槽間距都較大，十分不經(jīng)濟(jì)， 其磁場(chǎng)的補(bǔ)償效果不理想。同時(shí)在系列電流達(dá)到500KA至700KA時(shí)，磁場(chǎng)配置稍有 不慎就會(huì)難以達(dá)到鋁電解槽穩(wěn)定生產(chǎn)的要求。如果仍舊只是采用對(duì)槽陰極母線(xiàn)進(jìn)行配 置的方法，則既不經(jīng)濟(jì)又難以保證精度。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種鋁電解槽外部母線(xiàn)補(bǔ)償方式。所述技術(shù)方案如下
本發(fā)明的一種包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，在電解槽兩端沿系列電流 方向分別設(shè)置有外部補(bǔ)償母線(xiàn)；所述外部補(bǔ)償母線(xiàn)與電解槽槽體絕緣；所述外部補(bǔ)償 母線(xiàn)內(nèi)的電流方向與所述系列電流方向相同；在所述電解槽的上游側(cè)設(shè)置有陰極母線(xiàn)； 在所述電解槽槽底沿系列電流方向設(shè)置有多根槽底補(bǔ)償母線(xiàn)，所述槽底補(bǔ)償母線(xiàn)的一 端與電解槽上游側(cè)陰極母線(xiàn)相連，另一端經(jīng)下游側(cè)陰極母線(xiàn)后與此電解槽下游側(cè)的另 一臺(tái)電解槽的立柱母線(xiàn)相連接；所述外部補(bǔ)償母線(xiàn)與所述槽底補(bǔ)償母線(xiàn)共同修正和補(bǔ) 償鋁電解槽的磁場(chǎng)擾動(dòng)。
本發(fā)明的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，每根所述外部補(bǔ)償母線(xiàn)內(nèi)的電 流強(qiáng)度均不大于系列電流強(qiáng)度。
本發(fā)明的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，所述外部補(bǔ)償母線(xiàn)內(nèi)的電流強(qiáng) 度為系列電流電流強(qiáng)度的20%至80%。
本發(fā)明的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，所述兩根外部補(bǔ)償母線(xiàn)內(nèi)電流 強(qiáng)度不相同。
本發(fā)明的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，在所述電解槽進(jìn)電側(cè)設(shè)置6至 9根立柱母線(xiàn)，并采用雙陽(yáng)極配置；或者在所述電解槽進(jìn)電側(cè)設(shè)置11至18根立柱母 線(xiàn)，并采用單陽(yáng)極配置。
本發(fā)明的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，所述每1至4根上游端陰極母 線(xiàn)匯流后，與所述一根槽底補(bǔ)償母線(xiàn)相連接。
本發(fā)明的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，所述電解槽槽底設(shè)置有一根以 上工字鋼梁，所述槽底補(bǔ)償母線(xiàn)通過(guò)所述工字鋼梁上方穿過(guò)電解槽槽底。
本發(fā)明的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，所述槽底補(bǔ)償母線(xiàn)在所述電解 槽底部呈不等間距排列，位于電解槽中部的槽底補(bǔ)償母線(xiàn)排列較疏，而遠(yuǎn)離電解槽中 部的兩端槽底補(bǔ)償母線(xiàn)排列較密。
本發(fā)明的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，所述外部補(bǔ)償母線(xiàn)的設(shè)置高度 與鋁電解槽內(nèi)的液面高度持平。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是本發(fā)明提供的超大型鋁電解槽母線(xiàn)的配置 方法，將槽陰極母線(xiàn)原來(lái)承擔(dān)的多個(gè)功能加以簡(jiǎn)化，即設(shè)置單獨(dú)的槽外部補(bǔ)償電源 母線(xiàn)，承擔(dān)修正本槽磁場(chǎng)及補(bǔ)償大部分鄰列槽磁場(chǎng)的功能；而本槽的陰極母線(xiàn)主要是承擔(dān)向下一臺(tái)槽供電，不再承擔(dān)修正及補(bǔ)償磁場(chǎng)的任務(wù)。
這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和效果是由于對(duì)母線(xiàn)功能進(jìn)行了劃分，槽外部的外部補(bǔ)償母線(xiàn) 承擔(dān)了修正槽本體磁場(chǎng)及補(bǔ)償鄰列磁場(chǎng)的功能，大大的簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)的難度，有利于找 出最佳的母線(xiàn)配置方式，使槽內(nèi)熔體的磁場(chǎng)分布及穩(wěn)定性更易于達(dá)到最佳。
同時(shí)，本發(fā)明采用了最簡(jiǎn)單的槽本體陰極母線(xiàn)配置方式，即陰極上游側(cè)陰極母線(xiàn) 匯流后不繞行槽周，而由槽底穿過(guò)直達(dá)下游側(cè)匯入下臺(tái)槽的立柱母線(xiàn)，這樣的配置能 大量的節(jié)省母線(xiàn)用量。


圖1是本發(fā)明包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
現(xiàn)有的鋁電解槽中，陰極母線(xiàn)的主要作用是向電解槽進(jìn)行供電，同時(shí)也承擔(dān)修正 本槽磁場(chǎng)和補(bǔ)償臨列槽磁場(chǎng)的功能。但隨著系列電流的增加，載流母線(xiàn)和熔體電流所 產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布對(duì)槽生產(chǎn)和操作的穩(wěn)定性的影響越來(lái)越突出，單純通過(guò)陰極母線(xiàn)的自 身補(bǔ)償已經(jīng)無(wú)法保證超大型電解槽內(nèi)熔體中的垂直磁場(chǎng)及其水平梯度值較小且均勻、 鋁液層內(nèi)的擾動(dòng)水平電流較小的基本要求。
在現(xiàn)代的大型電解鋁的生產(chǎn)中，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)的電解槽往往被排布為多列，其相鄰 的電解槽即互為臨列槽。本發(fā)明的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置方式是在電解槽 的外部?jī)啥嗽O(shè)置兩根外部補(bǔ)償母線(xiàn)第一外部補(bǔ)償母線(xiàn)1和第二外部補(bǔ)償母線(xiàn)2，兩 根外部補(bǔ)償母線(xiàn)的高度位置約相當(dāng)于電解槽內(nèi)鋁液界面的高度；其兩根補(bǔ)償電源母線(xiàn) 內(nèi)電流的方向與系列電流方向相同。兩根外部補(bǔ)償母線(xiàn)與電解槽本體以及電解槽本體 母線(xiàn)之間采用絕緣方式進(jìn)行隔離。
在電解槽的上游側(cè)設(shè)置有上游側(cè)陰極母線(xiàn)3;同時(shí)，在電解槽的下游側(cè)設(shè)置有下 游側(cè)陰極母線(xiàn)6。在電解槽槽底沿系列電流方向設(shè)置有多根槽底補(bǔ)償母線(xiàn)4。每1至4 根上游端陰極母線(xiàn)3匯流后，與一根槽底補(bǔ)償母線(xiàn)4相連接。槽底補(bǔ)償母線(xiàn)4的一端與電解槽上游側(cè)陰極母線(xiàn)3相連，另一端經(jīng)下游側(cè)陰極母線(xiàn)后與此電解槽下游側(cè)與此 槽相鄰的另一臺(tái)電解槽的立柱母線(xiàn)5相連接。這樣外部補(bǔ)償母線(xiàn)與槽底補(bǔ)償母線(xiàn)可以 共同修正和補(bǔ)償鋁電解槽的磁場(chǎng)擾動(dòng)。
本發(fā)明的陽(yáng)極配置有兩種方式可以在電解槽進(jìn)電側(cè)設(shè)置6至9根立柱母線(xiàn)5， 并采用雙陽(yáng)極配置；或者在所述電解槽進(jìn)電側(cè)設(shè)置11至18根立柱母線(xiàn)5，并采用單 陽(yáng)極配置。
本發(fā)明的鋁電解槽外部母線(xiàn)補(bǔ)償方式可以適用于系列電流達(dá)到500KA至700KA 的情況，但經(jīng)過(guò)調(diào)整其使用范圍可以超過(guò)此范圍。
由于本發(fā)明的外部補(bǔ)償母線(xiàn)方式即可以對(duì)槽本體及上下游槽產(chǎn)生的過(guò)大的垂直磁 場(chǎng)進(jìn)行修正，當(dāng)有鄰列槽，也可對(duì)鄰列槽磁場(chǎng)的影響時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，所以在正常情況下 兩端的外部補(bǔ)償母線(xiàn)電流大小可不相同，具有鄰列槽(或鄰列槽影響較大)的一側(cè)， 外部補(bǔ)償母線(xiàn)電流較大；但在特定情況下，并不排除兩根外部補(bǔ)償母線(xiàn)電流大小相同 的情況。在一般情況下，外部補(bǔ)償母線(xiàn)內(nèi)的電流強(qiáng)度為系列電流電流強(qiáng)度的20%至 80%。
參見(jiàn)圖2，在本實(shí)施例中，電解槽系統(tǒng)是由兩列連在一起的獨(dú)立電解槽構(gòu)成，每 列電解槽的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要確定。根據(jù)槽內(nèi)電流的方向可以將每個(gè)電解槽的進(jìn) 電端設(shè)定為上游側(cè)，而將出電端設(shè)定為下游側(cè)。在每臺(tái)電解槽的上游側(cè)排列有多根上 游側(cè)陰極母線(xiàn)3，陰極母線(xiàn)從電解槽槽底穿過(guò)，到達(dá)電解槽下游側(cè)陰極母線(xiàn)6，并與下 游側(cè)的立柱母線(xiàn)5相連接。電解槽底部的陰極母線(xiàn)稱(chēng)為槽底補(bǔ)償母線(xiàn)4。槽底補(bǔ)償母 線(xiàn)4在電解槽底部呈不等間距排列，位于電解槽中部的槽底補(bǔ)償母線(xiàn)排列較疏，而遠(yuǎn) 離電解槽中部的兩端槽底補(bǔ)償母線(xiàn)排列較密。
電解槽槽底設(shè)置有與槽底補(bǔ)償母線(xiàn)4數(shù)量相對(duì)應(yīng)的工字鋼梁，槽底補(bǔ)償母線(xiàn)4通 過(guò)所述工字鋼梁上方穿過(guò)電解槽槽底，匯入下一臺(tái)電解槽的立柱母線(xiàn)5。這里的槽本 體陰極母線(xiàn)全部由槽底穿過(guò)，但沿長(zhǎng)邊方向有稍許的不對(duì)稱(chēng)。這一不對(duì)稱(chēng)不是必須的， 只是用于對(duì)外部補(bǔ)償母線(xiàn)的修正及補(bǔ)償后的磁場(chǎng)做少量的微調(diào)，但應(yīng)以不明顯的增加 母線(xiàn)用量和母線(xiàn)復(fù)雜程度為原則。
本發(fā)明的系列電流在600kA左右，其兩根外部補(bǔ)償母線(xiàn)l、 2分別在槽兩端配置， 其電流大小不同，但均與系列電流同向。這里第一外部補(bǔ)償母線(xiàn)1距鄰列槽的較第二 外部補(bǔ)償母線(xiàn)2近，所以第一外部補(bǔ)償母線(xiàn)l的電流較大。需要說(shuō)明的是本發(fā)明的外 部補(bǔ)償母線(xiàn)配置并不排除兩根外部補(bǔ)償母線(xiàn)中的電流相等的配置情況，但那樣做就需要槽本體母線(xiàn)不對(duì)稱(chēng)布置來(lái)補(bǔ)償鄰列槽磁場(chǎng)的影響。如果鄰列槽位于另一側(cè)，則應(yīng)是 第二外部補(bǔ)償母線(xiàn)2的電流較大些。
本發(fā)明中槽本體母線(xiàn)、即槽底陰極母線(xiàn)的配置方式非常簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，但必須與單 獨(dú)補(bǔ)償電源母線(xiàn)配合使用。
槽底陰極母線(xiàn)采用了極簡(jiǎn)單的配置方式，雖然要考慮外部補(bǔ)償母線(xiàn)的用量，但經(jīng) 濟(jì)上還是合算的。本發(fā)明用在550kA至700kA系列電流的實(shí)例中，比傳統(tǒng)的母線(xiàn)配置 方式節(jié)省了約10%的母線(xiàn)用量。
最關(guān)鍵的是其母線(xiàn)配置簡(jiǎn)單，減少了設(shè)計(jì)中的人為誤差，且經(jīng)計(jì)算在本實(shí)例中比 傳統(tǒng)的母線(xiàn)配置方式有更佳的垂直磁場(chǎng)分布、熔體流速特性、以及鋁液-電解質(zhì)界面穩(wěn) 定性。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，其特征在于，在電解槽兩端沿系列電流方向分別設(shè)置有外部補(bǔ)償母線(xiàn)；所述外部補(bǔ)償母線(xiàn)與電解槽槽體絕緣；所述外部補(bǔ)償母線(xiàn)內(nèi)的電流方向與所述系列電流方向相同；在所述電解槽的上游側(cè)設(shè)置有上游側(cè)陰極母線(xiàn)；在所述電解槽的下游側(cè)設(shè)置有下游側(cè)陰極母線(xiàn)；在所述電解槽槽底沿系列電流方向設(shè)置有多根槽底補(bǔ)償母線(xiàn)，所述槽底補(bǔ)償母線(xiàn)的一端與所述上游側(cè)陰極母線(xiàn)相連，另一端經(jīng)所述下游側(cè)陰極母線(xiàn)后與此電解槽下游側(cè)的另一臺(tái)電解槽的立柱母線(xiàn)相連接；所述外部補(bǔ)償母線(xiàn)與所述槽底補(bǔ)償母線(xiàn)共同修正和補(bǔ)償鋁電解槽的磁場(chǎng)擾動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，其特征在于， 每根所述外部補(bǔ)償母線(xiàn)內(nèi)的電流強(qiáng)度均不大于系列電流強(qiáng)度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置方式，其特征在于， 所述外部補(bǔ)償母線(xiàn)內(nèi)的電流強(qiáng)度為系列電流電流強(qiáng)度的20%至80%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述兩根外部補(bǔ)償母線(xiàn)內(nèi)電流強(qiáng)度不相同。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，其特征在于， 在所述電解槽進(jìn)電側(cè)設(shè)置6至9根立柱母線(xiàn)，并采用雙陽(yáng)極配置；或者在所述電解槽 進(jìn)電側(cè)設(shè)置11至18根立柱母線(xiàn)，并采用單陽(yáng)極配置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述每1至4根上游端陰極母線(xiàn)匯流后，與所述一根槽底補(bǔ)償母線(xiàn)相連接。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述電解槽槽底設(shè)置有一根以上工字鋼梁，所述槽底補(bǔ)償母線(xiàn)通過(guò)所述工字鋼梁上方 穿過(guò)電解槽槽底。
8、 根據(jù)權(quán)利婆求7所述的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述槽底補(bǔ)償母線(xiàn)在所述電解槽底部呈不等間距排列，位于電解槽中部的槽底補(bǔ)償母 線(xiàn)排列較疏，而遠(yuǎn)離電解槽中部的兩端槽底補(bǔ)償母線(xiàn)排列較密。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述外部補(bǔ)償母線(xiàn)的設(shè)置高度與鋁電解槽內(nèi)的液面高度持平。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種包括外部補(bǔ)償?shù)匿X電解槽母線(xiàn)配置結(jié)構(gòu)，屬于金屬鋁電解技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的外部母線(xiàn)補(bǔ)償方式是在現(xiàn)有的鋁電解槽兩端，沿系列電流方向分別設(shè)置有外部補(bǔ)償母線(xiàn)；其外部補(bǔ)償母線(xiàn)內(nèi)的電流方向與所述系列電流方向相同；在電解槽槽底沿系列電流方向設(shè)置有多根槽底陰極母線(xiàn)，槽底陰極母線(xiàn)的一端與電解槽上游端陰極母線(xiàn)相連，另一端與此電解槽下游側(cè)的另一臺(tái)電解槽的立柱母線(xiàn)相連接；外部補(bǔ)償母線(xiàn)與所述槽底補(bǔ)償母線(xiàn)共同修正和補(bǔ)償鋁電解槽的磁場(chǎng)擾動(dòng)。本發(fā)明解決了每臺(tái)槽的陰極母線(xiàn)用量極大、且非常復(fù)雜的問(wèn)題，節(jié)省了母線(xiàn)用量。
文檔編號(hào)C25C3/16GK101423958SQ20081022712
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者堅(jiān) 劉, 銘 劉, 周東方, 孫康建, 溢 楊, 楊曉東, 耿培久, 鄒智勇, 俊 黃 申請(qǐng)人:中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司;中鋁國(guó)際工程有限責(zé)任公司