端头两点进电模式的铝电解槽阴极母线的配置方法及结构.pdf

本发明公开了一种铝电解槽阴极母线的配置方法及配置结构，它是将进电侧阴极母线流入电解槽底部，再折到电解槽两端后顺着系列电流方向汇入下游槽立柱母线。而出电侧阴极母线不直接汇入下游槽立柱母线，而是流经下游槽底部再转向到电解槽两端，与系列电流相反方向折返回下游槽立柱母线。本发明针对现有两端进电模式电解槽垂直磁场过高带来生产操作困难的现象，通过对现有电解槽的阴极母线布置方法及结构进行改进，将其改为出电侧母线折返式补偿磁场的配置方式，由于出电侧母线折返的电流与立柱母线的电流所产生的磁场正好相反，使得全槽的垂直磁场得以降低。

1.  一种端头两点进电模式的铝电解槽阴极母线的配置方法，其特征在于：该方法是将端头两点进电模式的铝电解槽的出电侧母线(4)先布置到下游槽(5)的底部，然后折返出下游槽(5)的底部与下游槽立柱母线(3)连接，使得出电侧母线(4)内的电流先流经下游槽(5)的底部，再折返流入下游槽立柱母线(3)；使流经下游槽(5)底部的出电侧母线(4)内电流磁场对下游槽(5)的垂直磁场进行抵消。

2.  一种端头两点进电模式的铝电解槽阴极母线的配置结构，它包括上游槽(2)、出电侧母线(4)、下游槽(5)、下游槽立柱母线(3)和下游槽进电侧母线(7)，出电侧母线(4)的两端分别与上游槽(2)和下游槽立柱母线(3)连接，其特征在于：出电侧母线(4)的中段布置在下游槽(5)底部；并且在出电侧母线(4)的中段与下游槽进电侧母线(7)交汇处设有绝缘隔板(6)。

3.  根据权利要求2所述的一种端头两点进电模式的铝电解槽阴极母线的配置结构，其特征在于：设置在下游槽(5)底部的出电侧母线(4)位于下游槽进电侧母线(7)下方。

4.  根据权利要求2或3所述的一种端头两点进电模式的铝电解槽阴极母线的配置结构，其特征在于：设置在下游槽(5)底部的出电侧母线(4)不对称布置。

5.  根据权利要求2或3所述的一种端头两点进电模式的铝电解槽阴极母线的配置结构，其特征在于：设置在下游槽(5)底部的出电侧母线(4)呈L型折线布置。

端头两点进电模式的铝电解槽阴极母线的配置方法及结构
技术领域：
本发明涉及一种端头两点进电型电解槽阴极母线的配置方法与结构、属于铝电解技术领域。
背景技术：
自从最早的霍尔埃鲁炼铝法出现以来，电解槽就朝着大型化和大电流方向飞速发展。我国从20世纪80年代初期引进了当时处于世界先进水平的撊涨釘160kA两端进电中间下料预焙阳极电解槽技术建设了贵州铝厂第二电解厂；1985年，在引进槽型的基础上，经过消化及不断的改进，又建设了贵州铝厂第三电解厂；1986年，同样通过引进日本技术，在甘肃白银建立了白银铝厂。同年，青海铝厂160KA电解槽的引进工作也相继完成。这些中国首批大型预焙电解槽其共性都为端头两点进电模式，目前，它们作为中国铝工业的先驱槽型仍在运作。
随着现代予焙阳极电解槽技术的不断进步，以及电解过程中物理场的深入研究和有关数学模型的建立，使电解槽的设计从经验向科学的计算机辅助设计方向发展。为带来更大的经济效率，铝电解槽的生产电流强度不断增大，根据法拉第定律，在其他条件相等时，铝电解槽内的磁场将随电流的增大而增大。因而，电解槽内熔体的磁环境对保证稳定生产而言也变得越来越重要。
通过计算机的模拟计算以及生产实践，我们已经知道大面多点进电方式可以使槽内熔体流速更为均匀，生产更为稳定，更加容易获得良好的技术指标。因此，后续自行研发的电解槽从180KA～400KA均采用大面多点进电方式。
然而，如前所述，在我国预焙阳极电解技术起步初期引进的160KA电解槽，目前该类槽型全国的总产能达32万吨之多。由于受当时技术的限制，均采用端部两点进电的方式，如图3所示，这直接带来的结果是其垂直磁场值非常高，从而增大了生产操作的难度，且难于获得良好的电解生产性能指标。
160KA电解槽垂直磁场分布可以参见说明书附图中的图2，由图2中可以看出，其垂直磁场在角部最大达到了90Gs左右，这大大限制了该类型电解槽指标的进一步提高。而产生如此高的垂直磁场的原因主要是因为大量的电流通过端头两点进入电解槽内，单点的电流值远远大于多点进电的单点电流，从而造成垂直磁场过大。而端头两立柱母线所处的位置采用传统的进电侧母线穿槽底的方式很难获得补偿，如图4。
发明内容：
本发明所要解决的技术方案是：提供一种便于获得良好的电解生产性能指标、可有效解决端部两点进电电解槽的磁场补偿力度不够的阴极母线的配置方法以及相应的配置结构，可以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：端头两点进电模式的铝电解槽的出电侧母线先布置到下游槽的底部，然后折返出下游槽的底部与下游槽立柱母线连接，使得出电侧母线内的电流先流经下游槽的底部，再折返流入下游槽立柱母线；使流经下游槽底部的出电侧母线内电流磁场对下游槽的垂直磁场进行抵消。
端头两点进电模式的铝电解槽阴极母线的配置结构，它包括上游槽、出电侧母线、下游槽、下游槽立柱母线和下游槽进电侧母线，出电侧母线的两端分别与上游槽和下游槽立柱母线连接，出电侧母线的中段布置在下游槽底部；并且在出电侧母线的中段与下游槽进电侧母线交汇处设有绝缘隔板。
设置在下游槽底部的出电侧母线位于下游槽进电侧母线下方。
设置在下游槽底部的出电侧母线不对称布置。
设置在下游槽底部的出电侧母线呈L型折线布置。
与现有技术相比，本发明通过将端头两点进电模式的铝电解槽的出电侧母线先布置到下游槽的底部，然后折返出下游槽的底部与下游槽立柱母线连接，使得出电侧母线内的电流先流经下游槽的底部，再折返流入下游槽立柱母线；由于出电侧母线在流经下游槽的过程中以及当其与系列电流相反方向折返时，其电流与立柱母线电流产生的磁场正好相反，同时，由于其母线的位置相对于立柱母线而言更靠近铝液层，从而大大削减了在电解槽四个角部的垂直磁场，为生产中获得良好的技术指标打下了坚实基础，其试验后效果图如图3，从图3可明显看出本发明将现有磁场峰值(90Gs)降低到了45Gs左右；在出电侧母线的中段与下游槽进电侧母线交汇处设有绝缘隔板，这样可以防止两组母线相接触；设置在下游槽底部的出电侧母线位于下游槽进电侧母线下方，这样不会破换原有电解槽整体结构，减少施工工程量；设置在下游槽底部的出电侧母线不对称布置，这样即便于打乱现有磁场分布，又便于施工；下游槽底部的出电侧母线呈L型折线布置，L型折线布置不但便于连接立柱母线，而且因出电侧母线直径较大，便于曲折。同时采用上述技术方案，可以有效地解决端部两点进电带来的磁场效果差这一问题，同时配置简单、投资少、易实施，效果明显，此法对于端部两点进电槽型的铝电解槽改造具有积极的意义。
附图说明：
图1为本发明结构示意图；
图2为现有160KA电解槽垂直磁场分布图；
图3为按本发明改进后端部两点进电电解槽垂直磁场分布图；
图4为现有端部两点进电电解槽母线的结构示意图。
具体实施方式：
本发明的实施例：如图1所示，将端头两点进电模式的铝电解槽的出电侧母线4先布置到下游槽5的底部，然后折返出下游槽5的底部与下游槽立柱母线3连接，使得出电侧母线4内的电流先流经下游槽5的底部，再折返流入下游槽立柱母线3；使流经下游槽底部的出电侧母线4内电流磁场对下游槽5的垂直磁场进行抵消。
本发明中端头两点进电模式的铝电解槽阴极母线的配置结构包括了上游槽2、出电侧母线4、下游槽5、下游槽立柱母线3和下游槽进电侧母线7，出电侧母线4的两端分别与上游槽和下游槽立柱母线3连接，出电侧母线4的中段布置在下游槽5底部；并且在出电侧母线4的中段与下游槽进电侧母线7交汇处设有绝缘隔板6。下游槽底部的出电侧母线4位于下游槽进电侧母线7下方，呈L型不对称折线布置。采用上述技术方案后，其垂直磁场将较现有结构可下降50％，结果如说明书附图中图3所示。