專利名稱：鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(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，特別是涉及一種鋁電解槽外部母線補(bǔ) 償結(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，國際國內(nèi)的新設(shè)計(jì)和建設(shè)的鋁電解槽 曰益向大型化的方向發(fā)展。但隨著系列電流的增加，載流母線和熔體電流所產(chǎn)生的磁 場分布對槽生產(chǎn)和操作的穩(wěn)定性影響越來越突出。
因此在大型及超大型電流槽母線設(shè)計(jì)時(shí)首先必須考慮其對槽穩(wěn)定性的影響。通過 對穩(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 體中的垂直磁場及其水平梯度值較小且均勻、鋁液層內(nèi)的擾動水平電流較小。而對磁 場的改善就主要須通過母線的配置來完成。對垂直磁場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)生的過大的垂直磁場及其水平梯度；二是補(bǔ)償由于鄰列槽帶 來的垂直磁場值的增加及不對稱。
目前電解槽的母線配置實(shí)際上是使槽陰極母線兼具三個(gè)方面的功能既要修正本 槽過強(qiáng)的磁場值，同時(shí)又必須不對稱的布置以補(bǔ)償由鄰列槽磁場的影響，另外還承擔(dān) 著向下一臺槽傳遞系列電流的功能。這樣陰極母線用量、槽間距都較大，十分不經(jīng)濟(jì)， 其磁場的補(bǔ)償效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。所述技術(shù)方 案如下
本發(fā)明的鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(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；所述外部補(bǔ)償母線與電解槽槽體以及電解槽本體母線均絕緣；所述外部補(bǔ)償母線內(nèi)的電流方向與所述系列電流方向相同；所述外部補(bǔ)償母線與所述槽本 體母線共同修正和補(bǔ)償鋁電解槽的磁場擾動。
本發(fā)明的鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，所述每根外部補(bǔ)償母線內(nèi)的電流強(qiáng)度不大 于系列電流強(qiáng)度。
本發(fā)明的鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，所述每根外部補(bǔ)償母線內(nèi)的電流強(qiáng)度為系
列電流強(qiáng)度的15%至80%。
本發(fā)明的鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，所述兩根外部補(bǔ)償母線內(nèi)電流強(qiáng)度不相同。 本發(fā)明的鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，所述外部補(bǔ)償母線的設(shè)置高度與電解槽內(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)明提供的鋁電解槽母線的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)， 將槽陰極母線原來承擔(dān)的多個(gè)功能加以簡化，目卩設(shè)置單獨(dú)的槽外部補(bǔ)償母線，承擔(dān) 或至少是大部分的承擔(dān)修正本槽磁場及補(bǔ)償大部分鄰列槽磁場的功能；而本槽的陰極 母線主要是承擔(dān)向下一臺槽供電，不承擔(dān)或盡量少的承擔(dān)修正及補(bǔ)償磁場的任務(wù)。
這種設(shè)計(jì)的有點(diǎn)和效果是首先現(xiàn)有的電解槽的陰極母線用量極大、且非常復(fù)雜， 減少其承擔(dān)的過多的功能可簡化其配置，從而減少陰極母線的用量及槽間距。由于電 解系列的槽數(shù)眾多，節(jié)省的母線用量是相當(dāng)可觀的。雖然增加了外部補(bǔ)償母線，但從 總體上計(jì)算仍然可以大量節(jié)約母線用量的。
其次，由于對母線功能進(jìn)行了劃分，外部補(bǔ)償母線承擔(dān)(或主要承擔(dān))了修正槽 本體磁場及補(bǔ)償鄰列磁場的功能，而槽本體的陰極母線不承擔(dān)(或較少)的承擔(dān)這一 修正、補(bǔ)償工作?？紤]外部補(bǔ)償母線相比槽陰極母線要簡單許多，上述分工實(shí)際上是 大大的簡化了設(shè)計(jì)的難度，有利于找出最佳的母線配置方式，使槽內(nèi)熔體的磁場分布 及穩(wěn)定性更易于達(dá)到最佳。
另外，本發(fā)明的母線補(bǔ)償結(jié)構(gòu)可以方便地配置在各種復(fù)雜的實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境之中， 適應(yīng)性好。


圖l是本發(fā)明提供的鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(jié)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例4的結(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 本槽磁場和補(bǔ)償臨列槽磁場的功能。但隨著系列電流的增加，載流母線和熔體電流所 產(chǎn)生的磁場分布對槽生產(chǎn)和操作的穩(wěn)定性的影響越來越突出，單純通過陰極母線的自 身補(bǔ)償已經(jīng)無法保證槽內(nèi)熔體中的垂直磁場及其水平梯度值較小且均勻、鋁液層內(nèi)的 擾動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)明的鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(jié)構(gòu)是在電解槽的外部兩端 增設(shè)兩條外部補(bǔ)償母線第一外部補(bǔ)償母線2和第二外部補(bǔ)償母線3，兩條外部補(bǔ)償 母線的高度位置約相當(dāng)于電解槽4內(nèi)鋁液界面的高度；其兩條補(bǔ)償電源母線內(nèi)電流的 方向與系列電流1的方向相同。兩條補(bǔ)償母線與電解槽本體以及電解槽本體母線之間 采用絕緣方式進(jìn)行隔離。
本發(fā)明的鋁電解槽外部母線補(bǔ)償方式可以適用于系列電流在300kA至1000kA的 情況，但經(jīng)過調(diào)整其使用范圍可以超過此范圍。
在本發(fā)明的鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(jié)構(gòu)中，外部補(bǔ)償母線內(nèi)的電流通常為系列電 流的15%至80%，最大不能超過系列電流的強(qiáng)度。由于本發(fā)明的外部補(bǔ)償母線既可以 對槽本體及上下游槽產(chǎn)生的過大的垂直磁場進(jìn)行修正；當(dāng)有鄰列槽5時(shí)，也可對鄰列 槽5的磁場的影響時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，所以在正常情況下電解槽兩端的第一外部補(bǔ)償母線2 和第二外部補(bǔ)償母線3內(nèi)的電流大小可不相同，臨近鄰列槽5 (或鄰列槽影響較大) 的一側(cè)，第一外部補(bǔ)償母線2的內(nèi)電流較大些，但在特定情況下，并不排除兩根外部 補(bǔ)償母線電流大小相同的情況。
下面將分四種情況介紹本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用
實(shí)施例1參見圖2，在本實(shí)施例中，電解槽系列是由兩列串連在一起的單臺電解槽構(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)電流的方向可以將電解槽14的進(jìn) 電端設(shè)定為上游側(cè)16，而將出電端設(shè)定為下游側(cè)17。在電解槽14的上游端排列有數(shù) 量較多的陰極母線，每二至四根陰極母線匯合在一起形成陰極匯流母線18，匯流陰極 母線從電解槽14的槽底穿過，到達(dá)電解槽下游側(cè)17。連接在每個(gè)電解槽的上、下游 側(cè)陰極母線及陰極匯流母線構(gòu)成了電解槽的本體陰極母線。系列電流ll (即每臺槽的 輸入或輸出的總電流)標(biāo)示為Il。
在本實(shí)施例中，電解槽上游端的陰極母線每四根匯流為一根陰極匯流母線18,這 樣，電解槽的本體母線由7根陰極匯流母線構(gòu)成。
為了減小各電解槽之間以及臨列槽之間的電磁干擾、修正和補(bǔ)償磁場，在電解槽 的兩端，沿上、下游方向分別設(shè)置了第一外部補(bǔ)償母線12和第二外部補(bǔ)償母線13， 外部補(bǔ)償母線12和13內(nèi)的電流方向與電解槽系列電流11方向相同，均為由上游流向 下游。
到達(dá)電解槽下游端的匯流陰極母線18采用非對稱的方式排列，其具體排列方式可 以考慮自身修正補(bǔ)償?shù)墓δ苄枰?。本?shí)施例中的陰極匯流母線18自身仍保留部分原有 的自身修正補(bǔ)償磁場的功能，可以對部分本電解槽的上、下游槽和臨列槽的磁場同時(shí) 進(jìn)行補(bǔ)償，只是在增加了兩根外部補(bǔ)償母線12和13后，陰極匯流母線18不必再大量 繞行在電解槽的上游側(cè)16和下游側(cè)17，而可以由槽底穿越引至槽下部槽底穿過。這 種方式比僅僅采用傳統(tǒng)的母線配置方式的母線用量有一定的減少。
實(shí)施例2
參見圖3，本實(shí)施例的槽本體母線和外部補(bǔ)償母線的排列方式與實(shí)施例1基本相 同，其區(qū)別僅在于本實(shí)施例中的槽本體母線僅承擔(dān)對本槽及上、下游槽的磁場的部分 修正任務(wù)，而對鄰列槽磁場的補(bǔ)償完全由第一外部補(bǔ)償母線22和第二外部補(bǔ)償母線 23完成。槽本體母線雖然還帶有自身修正補(bǔ)償磁場功能，但陰極匯流母線28為對稱 排布。
實(shí)施例3
參見圖4，本實(shí)施例的槽本體母線和外部補(bǔ)償母線的排列方式是在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上進(jìn)行了簡化，即上游側(cè)的陰極母線引出并匯流后成為陰極匯流母線38后，基本不 再繞行槽周，而直接就近由槽底穿越至槽下游端，這樣本槽的陰極匯流母線基本不承 擔(dān)本槽磁場修正和鄰列槽磁場補(bǔ)償任務(wù)，而只起到細(xì)調(diào)磁場的功能，其大部分的補(bǔ)償 修正任務(wù)交由第一外部補(bǔ)償母線32和第二外部補(bǔ)償母線33完成。
實(shí)施例4
參見圖5，本實(shí)施例的槽本體母線和外部補(bǔ)償母線的排列方式是在實(shí)施例4的基 礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行了簡化，槽本體的陰極匯流母線48采用簡單的直接穿越槽底的方式， 完全由第一外部補(bǔ)償母線42和第二外部補(bǔ)償母線43對本槽磁場進(jìn)行修正、并對鄰列 槽磁場進(jìn)行補(bǔ)償。
本發(fā)明的外部補(bǔ)償母線與槽本體母線基本上有上述的4種組合方式，但并不僅限 于此。其基本原理都是將槽本體母線原先所具有的輸送電流、修正本體和上、下游槽 磁場以及補(bǔ)償鄰列槽磁場影響這三個(gè)功能中的后兩個(gè)功能分出大部分(或全部)交由 結(jié)構(gòu)簡單的多的外部補(bǔ)償母線來實(shí)現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性以及能達(dá)到較簡單的母線配置和
較佳的磁場效果。
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、一種鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(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；所述外部補(bǔ)償母線與電解槽槽體以及電解槽本體母線均絕緣；所述外部補(bǔ)償母線內(nèi)的電流方向與所述系列電流方向相同；所述外部補(bǔ)償母線與所述槽本體母線共同修正和補(bǔ)償鋁電解槽的磁場擾動。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述每根 外部補(bǔ)償母線內(nèi)的電流強(qiáng)度不大于系列電流強(qiáng)度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述每根 外部補(bǔ)償母線內(nèi)的電流強(qiáng)度為系列電流強(qiáng)度的15%至80%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述兩根 外部補(bǔ)償母線內(nèi)電流強(qiáng)度不相同。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外部 補(bǔ)償母線的設(shè)置高度與電解槽內(nèi)的液面高度持平。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁電解槽外部母線補(bǔ)償結(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；其外部補(bǔ)償母線內(nèi)的電流方向與所述系列電流方向相同；這樣，外部補(bǔ)償母線即可與槽本體母線共同修正和補(bǔ)償鋁電解槽的磁場擾動。本發(fā)明解決了每臺槽的陰極母線用量極大、且非常復(fù)雜的問題，減少其承擔(dān)的過多的功能可簡化其配置，從而減少陰極母線的用量及槽間距。由于電解系列的槽數(shù)眾多，節(jié)省的母線用量是相當(dāng)可觀的。此外本發(fā)明還簡化了設(shè)計(jì)的難度，有利于找出最佳的母線配置方式，使槽內(nèi)熔體的磁場分布及穩(wěn)定性更易于達(dá)到最佳。
文檔編號C25C3/00GK101423960SQ20081022712
公開日2009年5月6日 申請日期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 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司;中鋁國際工程有限責(zé)任公司