【正文】 如圖 44。 為了避免側(cè)壁薄碳化硅的脫落和側(cè)壁炭磚的氧化侵蝕， 采用整體厚碳化硅。另外，也希望側(cè)壁材料不易被空氣氧化。 工業(yè)生產(chǎn)上不希望側(cè)壁傳導電流，但要求其具有良好的導熱性。 側(cè)部碳塊及其它 側(cè)壁是電解槽的一個 重要組成部分。 效驗陰極鋼棒的電流密度為： d=290000/（ 160 200 20 2） = A/mm2 每組陰極炭塊取 1 根陰極鋼棒，所以共有 20 根陰極鋼棒。 取陰極碳塊到槽膛端壁的距離為 390mm，碳塊間的碳糊扎縫為 40mm，可以計算陰極碳塊的數(shù)量 n： 14740— 40（ n— 1） — 660 n=390 2，得到 n=20； 炭塊到槽膛端壁邊緣尺寸＝ [14740－（ 40 19+660 20） ] / 2=390mm； 炭塊到槽膛側(cè)壁邊緣尺寸＝（ 3780－ 3480） / 2＝ 150mm。 [19] 選擇了窄爐膛操作面，提高了電解槽單位面積產(chǎn)能，并采用電熱模擬技術(shù)及非線形槽殼結(jié)構(gòu)有限單元優(yōu)化軟件，設(shè)計了先進、合理的槽內(nèi)襯及槽殼結(jié)構(gòu)，可以使電解槽處于較佳的熱平衡狀態(tài)，取得較長的槽壽命，槽殼變形小，材料 用量省，如 表 4－ 2，表 4－ 3 所示 。 取消槽殼的腰帶板，采用到頂?shù)膿u籃架的結(jié)構(gòu)合理，由于通風條件好，形成良好的槽幫結(jié)殼，阻止電解質(zhì)滲透，會減少其膨脹力。設(shè)計的剛性槽殼，必 須足以抵抗旋加在槽殼上的力；或者帶有基本上彈性變形鋼殼，在采用剛性槽殼時，在內(nèi)襯部位必須建立可壓縮帶狀以免碳塊破損。見表 41。 圖 42 280KA電解槽大搖籃架船形槽殼部分圖 圖 43 直角式搖籃槽殼 這種槽殼的特點是槽殼底呈船形，采用較大的籃架間隔 (1100mm)。這種槽殼與國內(nèi)其它種槽殼比，結(jié)構(gòu)合理 電解槽變形小，有節(jié)省鋼材等優(yōu)點，現(xiàn)今國內(nèi)鋁廠幾乎都采用這種搖籃式槽殼。 槽殼長度＝ 14740+2 150（內(nèi)襯） +2 12(鋼板 )+2 25（伸縮縫） ＝ 15114mm 槽殼寬度＝ 3780+2 150（內(nèi)襯） +2 12(鋼板 )+2 25（伸縮縫） 17 ＝ 4154mm 槽殼深度＝ 550+450（底部炭塊） +392(底部內(nèi)襯 )+12(鋼板 )+40（槽沿板）＝ 1444mm 搖籃架結(jié)構(gòu)： 隨電解槽容量的加大，自 70年代初，沈陽鋁鎂設(shè)計研究院開發(fā)了 135KA預(yù)焙槽，開發(fā)研制出“康特”槽殼，這種槽殼兩側(cè)由數(shù)組夾持的鋼結(jié)構(gòu)。將長方體陰極碳塊的半石墨化或石墨化制品放在機床上進行加工，制成本實用新型的其上表面為沿其縱方向具有凸起的鋁電解槽陰極碳塊。 圖 41 異性結(jié)構(gòu)鋁電解槽的陰極碳塊 此新型陰極碳塊以煅后石油焦、煅后無煙煤混合物為骨料，使用煤瀝青為粘結(jié)劑，基體材料為石墨或半石墨化時，將上述材料經(jīng)煅燒后的不同粒度的骨料與瀝青的混合物在混捏機中充分混捏后，放入現(xiàn)行的振動成型機中，然后在其上表面放下其下表面為平面的長方體重物，或稍加振動后，再放下表面有凹進去的鐵制重物，進行振動成型 。 如圖，本設(shè)計采用新型的下表面開槽，用于 安裝陰極棒，上表面具有 5 個凸起，凸起的橫截面為凸形， 5 個凸形分別位于陰極碳塊上表面與碳塊的縱向長度方向一致的中間和兩側(cè)，凸起的高度為 120mm，寬度為 250mm。其密度在 —，電阻率在 8— 65Ω .m 之間。凸起高度為 50200mm，寬度為 200350mm。 此實用新型陰極碳塊的下表面開有凹槽，用于安裝陰極鋼棒，其上表面具有若干凸起，其橫斷面為凸形或矩形。 為解決上述問題，次誰用新型提供一種 異性結(jié)構(gòu)鋁電解槽的陰極碳塊。電解過程中，槽膛的下部為鋁水，鋁水的上部有熔融的電解質(zhì)，上部 碳 陽極插入電解質(zhì)熔體中。陰極碳塊與陰極碳塊之間用 碳 素糊搗固粘結(jié)。 第 4 章 新型陰極結(jié)構(gòu)設(shè)計 一般所用的陰極碳塊是長方體，陰極碳塊的底部加工成一個槽，然后將矩形斷面的陰極鋼棒放入其中，然后在鋼棒與陰極碳塊之間的細縫搗入 碳 素糊，或鑄造鐵水澆鑄，使陰極鋼棒和陰極碳塊連在一起。 效驗陰極鋼棒的電流密度為： d=290000/（ 160 200 20 2） = A/mm2 每組陰極炭塊取 1 根陰極鋼棒，所以共有 20 根陰極鋼棒。 表 3－ 4 國內(nèi)大型鋁電解槽有關(guān)設(shè)計參數(shù) 取陰極碳塊到槽膛端壁的距離為 390mm，碳塊間的碳糊扎縫為 40mm，可以計算陰極碳塊的數(shù)量 n： 14740— 40（ n— 1） — 660 n=390 2，得到 n=20； 炭塊到槽膛端壁邊緣尺寸＝ [14740－（ 40 19+660 20） ] / 2=390mm； 炭塊到槽膛側(cè)壁邊緣尺寸＝（ 3780－ 3480） / 2＝ 150mm。建議采用半圓形斷面。前者比圓形棒應(yīng)力分布差，特別是角部應(yīng)力集中，易破損，圓形棒孔周圍應(yīng)力分布均勻，陰極炭塊不易破損且能獲取較低鐵－碳電壓降對降低槽底壓降有顯著效果。所以，如果采用 660mm 寬的陽極塊，則陰極碳塊寬度也應(yīng)采用 660mm 左右，這樣做不僅能使電解槽電位場分布均勻，而且可以減少電解槽殼的搖籃架，對節(jié)省鋼材以及槽殼通風冷卻易形成良好槽幫結(jié)殼均有益處。在電解槽內(nèi)襯中，如果陰極碳塊與陽極碳塊寬度不相當，勢必出現(xiàn)靠槽兩端部的陰極碳塊與陽極碳塊正投影錯位 (產(chǎn)生內(nèi)錯位或外錯位 )，必然使槽兩端的陰極碳塊與其它部位碳塊導出電流不相等，造成電流分布不均，影響磁場分布。 140kA－ 320 kA 槽，一律采用 515mm 寬的陰極碳 14 塊。 內(nèi)襯底部構(gòu)成為： （ 1.） 底部首先鋪一層 65mm 的硅酸鈣絕熱板； （ 2.） 絕熱板上部砌兩層 65mm 的保溫磚，中間用 2mm 厚的氧化鋁粉填縫和整平； （ 3.） 保溫磚上部是一層 65mm 的干式防滲層， 干式防滲層能防止電解質(zhì)滲透能并與滲透的電解質(zhì)發(fā)生作用生成一層堅硬的防滲層， 有利于提高電解槽壽命及降低氟化鹽單耗； （ 4.） 其上用灰漿砌兩層 65mm 的耐火磚； （ 5.） 耐火磚上直接安裝已組裝好陰極鋼棒的通長陰極碳塊組。 陽極實際面積與陽極電流密度校核值為： S 陽 ＝ 20 2 145 66＝ 382800 cm2 D 陽 ＝ I / S 陽 ＝ 290000 / 382800= A/cm2 槽膛尺寸 選擇了窄爐膛操作面，提高了電解槽單位面積產(chǎn)能，并采用電熱模擬技術(shù)及非線形槽殼結(jié)構(gòu)有限單元優(yōu)化軟 件，設(shè)計了先進、合理的槽內(nèi)襯及槽殼結(jié)構(gòu)，可以使電解槽處于較佳的熱平衡狀態(tài)，取得較長的槽壽命，槽殼變形小，材料用量省，如 表 3－ 2，表 3－ 3 所示 。 66)＝ 塊，取 40 塊。 [14] 陽 極斷面尺寸： S 陽 =I / D＝ 290KA / A反之，陽極數(shù)量過少，更換的次數(shù)雖減少了，但又影響了陽極氣體的排除，增加了槽內(nèi)鋁的二次反應(yīng)。陽極數(shù)量過多必然增加陽極的更換次數(shù)。 [9] 12 最終炭塊尺寸取定為 1450mm 660mm 550mm。 （ 3） 若陽極高度過高，不利于陽極上覆蓋氧化鋁的保溫作用，由于槽內(nèi)各陽極高度差較大，造成有的陽極塊側(cè)部加不上氧化鋁保溫料，使之高塊部分熱損失增加，特別是對窄加工面的電解槽更為不利。換極周期隨陽極電流密度、陽極高度增加而增加 (節(jié)省天車工作量 )。 代入上式，得到換極周期為 天，取陽極更換周期為 25 天。 Al 。 D — 陽極電流密度， A /cm2 。 H — 陽極總高， mm。 C 凈 ) 式中 : — 系數(shù) (它等于 24=)。 102] / ( 按統(tǒng)計數(shù)據(jù)，平均殘極高度取 165mm，電流效率取 94％，陽極體積密度 γ 取 ， C 凈＝ 420kg / t本設(shè)計可以采用 550mm 的陽極高度。 [17] 11 表 3－ 1國內(nèi)外大型預(yù)焙槽陽極碳塊數(shù)據(jù) （ 3