本發明專利技術公開了一種預焙陽極碳塊，包括碳塊（1）上端面的碳碗（2），相鄰碳碗（2）之間有兩條平行于碳塊（1）長度方向的連通槽（3）。連通槽（3）同時與兩個相鄰碳碗（2）的一端相切，且連通槽（3）深度與碳碗（2）深度相同。由于鐵—碳壓降相比現有結構更小，同時高磷生鐵的澆注過程更簡單、效果更好，所以本發明專利技術適用于擁有配套生產碳素預焙陽極的電解鋁廠，特別是預熱當前所有規格的碳素預焙陽極，工業化應用前景廣闊。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋁電解生產領域，特別涉及一種預焙陽極碳塊表面的碳碗結構。
技術介紹
在鋁電解生產過程中，陽極壓降是電解電壓組成的重要部分，也是不產生效益的無效功耗，其值越低，能耗越低。陽極碳塊的壓降組成部分有:(1)陽極自身壓降；(2)鐵一碳壓降；(3)鋼爪壓降；(4)爆炸焊塊壓降；(5)鋁導桿壓降。以下主要針對鐵一碳壓降進行討論。根據公式U = IXR，當電流一定時，確定了電阻就可以得到壓降數值。從物理學上得知，導體的電阻公式為R= PXL / S。其中P表示導體材料阻礙電流傳導的能力，稱為電阻率，它是材料固有的性質山表示導體材料的長度(米)；S表示導體材料的截面積(平方米)。由上式可見，導體的電阻和其橫截面積成反比，即截面積越大，導體的電阻越少。為了增大導體接觸截面積，進一步減少鐵一碳壓降，當前國內多個鋁廠在鋁電解生產過時，常常在預焙陽極碳塊上端面的一系列碳碗(碳碗的作用是用于插入鋼爪，然后澆鑄磷生鐵)之間開槽(見附圖1和附圖2)，并且在碳碗內壁表面鑿開一系列斜槽。當然除了上述方式外，還有通過增大碳碗孔徑等來降低壓降。這些方案技術理論明晰、簡單直觀，既有定性分析，又有定量上的數據分析，而且與工業實際相結合，實施難度很低，經濟效益卻很高，是難得的節能降耗技術。相比其它現行的上層叫好下層叫苦的“鋁電解節能高技術”，高下立判。經過實際應用后發現上述技術方案還有很大的改進空間，比如澆注磷生鐵時的流動性，當前的開槽方式雖然使得碳碗之間相互連通了，但是實際澆注時的流動效果還是欠佳；又如單條開槽增加的導體截面積還有繼續增加的可能，等等。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是:提供一種預焙陽極碳塊，鐵一碳壓降相比現有結構更小，同時高磷生鐵的澆注過程更簡單、效果更好。本專利技術采用的技術方案是:一種預焙陽極碳塊，包括碳塊上端面的碳碗，相鄰碳碗之間有兩條平行于碳塊長度方向的連通槽。經此調整后，一旦磷生鐵澆注完成，兩條連通槽的結構相比一條開槽的結構其導體截面積獲得大幅增加，從而鐵一碳之間的接觸面積增大，可以繼續減少鐵一碳壓降，降低無謂能耗。此外增加了兩條連通槽后，所有的碳碗連通在一起，并且形成了一個閉合的循環，這樣澆注高磷鐵時既增加了鐵水流動的通道，也增加了接觸截面積。連通槽同時與兩個相鄰碳碗的一端相切，且連通槽深度與碳碗深度相同。碳碗兩端的兩條連通槽所澆注的高磷鐵，在槽內因熱膨脹作用可以形成對連通槽中間的碳塊部分形成夾持力，提高鋼爪的承重能力，降低陽極脫爪的發生概率。連通槽的寬度為碳碗直徑的10%?15%。連通槽的槽寬不能過大，否則澆筑的高磷鐵上槽后熱膨脹過大，會造成陽極上部碳領(即高出陽極基體的上部斜坡部分)的開裂破損。本專利技術相對于現有技術，是將原來在陽極上部碳領各碳碗間，處于中間位置的一條開槽向兩側移動至碳碗兩端頭，形成兩條連通槽。本專利技術看似變化不大，也很簡單一但其增加的接觸面積卻翻倍，鐵一碳壓降在原有基礎上可降低數值不能低估。由于在各碳碗之間形成了連通通道，澆注高磷鐵時流動性更好，澆注的效果更佳。本專利技術在具體實施時，還是在碳塊的碗孔成型頭模具之間焊接兩塊鋼板，鋼板長度和成型模具頭上碗孔端部間的切線距離相等，鋼板長度度和碳碗的深度相等。本專利技術適用于擁有配套生產碳素預焙陽極的電解鋁廠，適用于預熱當前所有規格的碳素預焙陽極，工業化應用前景廣闊。【附圖說明】圖1為現有預焙陽極碳塊的結構示意圖； 圖2為圖1的俯視圖； 圖3為本專利技術的結構示意圖； 圖4為圖3的俯視圖。【具體實施方式】如圖3和圖4所示，一種預焙陽極碳塊，包括碳塊1，碳塊I上的碳領4上端面有6個排成一行的等間距的同孔徑碳碗2，且間距與碳碗2的孔徑相等。相鄰碳碗2之間有兩條平行于碳塊I長度方向的連通槽3。每連通槽3同時與兩個相鄰碳碗2的一端相切，且連通槽3深度與碳碗2深度相同，連通槽3的寬度為碳碗2直徑的10%。連通槽3將6個碳碗2連通在一起。這樣一來，當澆注完高磷鐵后，不但導體截面積增加了，而且還對兩條連通槽3之間的碳塊部分形成了夾持力。采用了上述碳塊結構以后，以190kA電解槽為基礎，按91%的電流效率計算，噸鋁直流電耗可降低(2980X0.02241 + 0.91 =) 73.4 kWh，以電價0.60元/kWh計，噸鋁可節電44.04元。由于Fe-C接觸面積較原來單條開槽的數值增加,Fe-C壓降保守計算也在33mv以上(高則大于45mv)，噸鋁直流電耗可降低量彡100 kWh。按照大于40萬噸的電解鋁年產量，年可節電4000萬度以上，節約電費(0.55 X 4000=) 2200萬元。本專利技術是對陽極部分進行了有效改動，可適用于現行所有各種不同電流的電解槽。如果配合增加碳碗內壁的斜槽數量或者碳碗直徑等手段，還能夠在節能效果上大幅提升。【主權項】1.一種預焙陽極碳塊，包括碳塊(I)上端面的碳碗(2)，其特征在于:相鄰碳碗(2)之間有兩條平行于碳塊(I)長度方向的連通槽(3 )。2.根據權利要求1所述的一種預焙陽極碳塊，其特征在于:連通槽(3)同時與兩個相鄰碳碗(2 )的一端相切，且連通槽(3 )深度與碳碗(2 )深度相同。3.根據權利要求1所述的一種預焙陽極碳塊，其特征在于:連通槽(3)的寬度為碳碗(2)直徑的10%?15%。【專利摘要】本專利技術公開了一種預焙陽極碳塊，包括碳塊（1）上端面的碳碗（2），相鄰碳碗（2）之間有兩條平行于碳塊（1）長度方向的連通槽（3）。連通槽（3）同時與兩個相鄰碳碗（2）的一端相切，且連通槽（3）深度與碳碗（2）深度相同。由于鐵—碳壓降相比現有結構更小，同時高磷生鐵的澆注過程更簡單、效果更好，所以本專利技術適用于擁有配套生產碳素預焙陽極的電解鋁廠，特別是預熱當前所有規格的碳素預焙陽極，工業化應用前景廣闊。【IPC分類】C25C3-12【公開號】CN104694963【申請號】CN201310657557【專利技術人】景春春, 雷波, 張磊, 車玲, 梁壽喜, 鄭敏輝 【申請人】中國鋁業股份有限公司【公開日】2015年6月10日【申請日】2013年12月9日本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種預焙陽極碳塊，包括碳塊（1）上端面的碳碗（2），其特征在于：相鄰碳碗（2）之間有兩條平行于碳塊（1）長度方向的連通槽（3）。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：景春春，雷波，張磊，車玲，梁壽喜，鄭敏輝，
申請(專利權)人：中國鋁業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：貴州;52
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