CN101423961A - 槽底出线的铝电解槽母线补偿结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种槽底出线的铝电解槽外部母线补偿结构，属于金属铝电解技术领域。本发明的外部母线补偿结构是在现有的铝电解槽两端，沿系列电流方向分别设置有外部补偿母线；其外部补偿母线内的电流方向与系列电流方向相同；在电解槽底部设置有与底部出电阴极钢棒数量相对应的槽底阴极母线，每根槽底阴极母线均与阴极钢棒连接，并通过所述阴极软带连接；所述外部补偿母线与所述槽底阴极母线共同修正电解槽本身磁场并补偿临列槽磁场。本发明解决了每台电解槽的阴极母线用量极大、且配置复杂的问题，减少了阴极母线的用量及槽间距。此外本发明还简化了设计的难度，有利于找出最佳的母线配置方式，使槽内熔体的磁场分布及稳定性更易于达到最佳。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝电解槽的电流供给装置，特别是涉及一种槽底出线的铝电解槽母线补偿结构。
背景技术
随着铝电解槽设计和操作技术水平的提高，国际国内的新设计和建设的铝电解槽日益向大型化的方向发展。系列电流不可避免地会增加到550KA至700KA，甚至以上。但随着系列电流的增加，载流母线和熔体电流所产生的磁场分布对槽生产和操作的稳定性影响越来越突出。
因此在大型及超大型电流槽母线设计时首先必须考虑其对槽稳定性的影响。通过对稳定性理论的分析可知，要获得良好的铝电解槽生产稳定性，至少应当保证槽内熔体中的垂直磁场及其水平梯度值较小且均匀、铝液层内的扰动水平电流较小。而对磁场的改善就主要须通过母线的精细配置来完成。对垂直磁场的改善主要有两方面的内容：一是修正本槽自身导体产生的过大的垂直磁场及其水平梯度；二是补偿由于邻列槽带来的垂直磁场值的增加及不对称。
但在系列电流在550KA至700KA这一等级上，仅仅通过改善磁场分布，又是不能大幅度地改善电解槽的稳定性，这就需要改善电解槽铝液层内的电流分布。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种槽底出线的铝电解槽母线补偿结构。本发明不仅为采用垂直钢棒阴极结构的电解槽提供了适用的母线配置，同时也比现有的传统的母线设计提供了更好的磁场分布方式。
所述技术方案如下：
本发明的槽底出线的铝电解槽外部母线补偿方式，在铝电解槽两端，沿系列电流方向分别设置有外部补偿母线；所述外部补偿母线与铝电解槽槽体绝缘；所述外部补偿母线内的电流方向与所述系列电流方向相同；在在铝电解槽底部设置有与底部出电阴极钢棒数量相对应的槽底阴极母线，每根槽底阴极母线均与阴极钢棒相连接；所述外部补偿母线与所述槽底阴极母线共同修正电解槽本身磁场并补偿临列槽磁场。
本发明的槽底出线的铝电解槽外部母线补偿方式，所述槽底阴极母线与所述阴极钢棒之间通过阴极软带进行连接。
本发明的槽底出线的铝电解槽外部母线补偿方式，所述阴极软带采用螺栓连接或采用焊接方式与槽底阴极母线和阴极钢棒分别连接。
本发明的槽底出线的铝电解槽外部母线补偿方式，所述电解槽系列电流流入端设置有与上一台槽的槽底阴极母线或电源侧母线相连的立柱母线；所述立柱母线可以设置为6至9根，采用双阳极配置；所述立柱母线也可以设置为11至18根，采用单阳极配置。
本发明的铝电解槽外部母线补偿方式，所述电解槽底部设置工字钢梁，所述槽底阴极母线从所述工字钢梁下方引出。
本发明的槽底出线的铝电解槽外部母线补偿方式，所述两根外部补偿母线内电流强度不同。
本发明提供的技术方案的有益效果是：
本发明适用于采用阴极底部出线的电解槽，其槽底阴极母线的配置方式非常简单且经济。
此外，采用本发明的槽底出线的铝电解槽母线配置方式，虽然增加了槽底阴极母线的用量，但从总体上计算，还是节约母线总用量的。
另外，本发明的槽底出线的铝电解槽母线配置方式中的阴极母线下出线方式，能减小槽内铝液中的水平电流值，而通过本配置又能获得良好的磁场分布，能很好地解决磁场、电流分布问题，最终获得极佳的铝电解槽稳定性。
本发明的母线配置方式可以方便地配置在各种复杂的实际生产环境之中，适应性好。
附图说明
图1是本发明提供的槽底出线的铝电解槽外部母线补偿结构的结构示意图；
图2是本发明提供的槽底出线的铝电解槽母线补偿结构的立体结构示意图；
图3是本发明提供的槽底出线的铝电解槽母线补偿结构中槽底阴极母线与阴极钢棒连接示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
现有的铝电解槽中，阴极母线的主要作用是向电解槽进行供电，同时也承担修正本槽磁场和补偿临列槽磁场的功能。但随着系列电流的增加，载流母线和熔体电流所产生的磁场分布对槽生产和操作的稳定性的影响越来越突出，单纯通过阴极母线的自身补偿已经无法保证槽内熔体中的垂直磁场及其水平梯度值较小且均匀、铝液层内的扰动水平电流较小的基本要求。
在现代的大型电解铝的生产中，生产现场内的电解槽往往被排布为多列，其相邻的电解槽即互为临列槽。本发明的铝电解槽外部母线补偿方式是在电解槽的外部两端设置两根外部补偿母线：第一外部补偿母线1和第二外部补偿母线2，两根外部补偿电源母线的高度位置约相当于电解槽内铝液界面的高度；其两根补偿电源母线内电流的方向与系列电流4方向相同。两根补偿母线与电解槽本体以及电解槽本体母线之间采用绝缘方式进行隔离。
本发明采用大面多点进电方式。每个槽内均有系列电流4流过，根据系列电流4的方向可以将每个电解槽的进电端设定为上游侧，而将出电端设定为下游侧。在电解槽的上游侧设置有进电侧母线立柱5。在电解槽底部阴极钢棒7与下一台槽的进电母线立柱5之间设置有槽底阴极母线3。槽底阴极母线3从电解槽槽底穿过，到达电解槽下游侧，汇入下一台槽的进电侧母线立柱5。电解槽底部可以设置工字钢梁，槽底阴极母线6可从工字钢梁下方引出。
本发明母线所适用的电解槽，其阴极钢棒7的下部从电解槽的槽底穿出，与槽底阴极母线3相连接。由阴极软带6将阴极钢棒7所导出的电流连接至槽底部阴极母线3，最终汇流后引致下一台电解槽的立柱母线5。
本发明中电解槽系列电流流入端设置有与上一台槽的槽底阴极母线或电源侧母线相连的立柱母线；立柱母线可以设置为6至9根，采用双阳极配置；立柱母线也可以设置为11至18根，采用单阳极配置。
本发明中，槽外部补偿母线1、2承担了大部分(甚至可达全部)的对本槽及上下游过大的磁场的修正，同时还承担了对邻列槽磁场的影响的磁场补偿功能。而槽本体的阴极母线除承担常规的电流的传导功能外，几乎不承担(或减轻)本槽磁场修正及邻列槽磁场补偿功能，这就大大减轻了槽本体阴极母线的功能，使它可以做得非常简单。
因为几乎不承担槽本身磁场的修正任务，故电解槽的阴极母线可以采取最简单和最直接的引出方式。考虑对本槽过大磁场修正和邻列槽的补偿，可调整个别的阴极母线位置，起到微调的作用，但这种方式不是本发明必须的结构。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为将本发明用在系列电流4为550kA至700kA的某实例。图2为本发明的三维视图。这里的外部补偿母线1、2在槽两端配置，其电流大小不同，但均与系列电流4同向。这里第一外部补偿母线1距邻列槽的较第一外部补偿母线2近，所以第一外部补偿母线1的电流较大。需要说明的是该母线配置并不排斥第一外部补偿母线1和第二外部补偿母线2中的电流相等的配置，但那样做就需要槽底阴极母线3不对称布置来补偿邻列槽磁场的影响。如果邻列槽位于另一侧，则应是第二外部补偿母线2中的电流较大。
槽底阴极母线3全部就近布置于槽底接近阴极钢棒7出线端的位置。可以调整个别槽底阴极母线3的位置，起到对垂直磁场的微调作用，但这一调整并非必须的，且调整应以不明显的增加母线用量和母线复杂程度为原则。
图3为本发明的阴极钢棒7与槽底阴极母线3的连接示意图。
由图可见，本发明中阴极钢棒7与槽底阴极母线3之间均采用阴极软带6进行连接。阴极软带6与阴极钢棒7以及阴极软带6与槽底阴极母线3的连接方式可以是焊接连接，也可以是螺栓连接，图3所示左侧两阴极软带6与阴极钢棒7及槽底阴极母线6采用螺栓连接方法；右侧两阴极软带6与阴极钢棒7以及槽底阴极母线3采用的的是焊接方法进行连接。但本发明并不排斥其他的连接方式。
本发明可适用于采用阴极底部出线的铝电解槽，其槽底阴极母线的配置方式非常简单、经济，但须与外部补偿母线配合使用。
采用了本配置结构，虽然增加了外部补偿母线的用量，但总体上计算还是节约用量的。本发明用在550kA至700kA系列电流的实例中，母线用量比传统的母线配置方式节省了约10％左右。
最关键的是与它配套的阴极母线下出线方式能减小槽内铝液中的水平电流值，而本配置又能获得较好的磁场分布。经计算在本发明结合槽底阴极钢棒出线方式，能非常好的解决磁场、电流分布问题，最终获得极佳的铝电解槽稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1、一种槽底出线的铝电解槽外部母线补偿结构，其特征在于，在铝电解槽两端，沿系列电流方向分别设置有外部补偿母线；所述外部补偿母线与铝电解槽槽体绝缘；所述外部补偿母线内的电流方向与所述系列电流方向相同；在在铝电解槽底部设置有与底部出电阴极钢棒数量相对应的槽底阴极母线，每根槽底阴极母线均与阴极钢棒相连接；所述外部补偿母线与所述槽底阴极母线共同修正电解槽本身磁场并补偿临列槽磁场。
2、根据权利要求1所述的槽底出线的铝电解槽外部母线补偿结构，其特征在于，所述槽底阴极母线与所述阴极钢棒之间通过阴极软带进行连接。
3、根据权利要求2所述的槽底出线的铝电解槽外部母线补偿结构，其特征在于，所述阴极软带采用螺栓连接或采用焊接方式与槽底阴极母线和阴极钢棒分别连接。
4、根据权利要求1所述的槽底出线的铝电解槽外部母线补偿结构，其特征在于，所述电解槽系列电流流入端设置有与上一台槽的槽底阴极母线或电源侧母线相连的立柱母线；所述立柱母线可以设置为6至9根，采用双阳极配置；所述立柱母线也可以设置为11至18根，采用单阳极配置。
5、根据权利要求1所述的槽底出线的铝电解槽外部母线补偿结构，其特征在于，所述电解槽底部设置工字钢梁，所述槽底阴极母线从所述工字钢梁下方引出。
6、根据权利要求1所述的槽底出线的铝电解槽外部母线补偿结构，其特征在于，所述两根外部补偿母线内电流强度不同。
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