Подина алюминиевого электролизера

Подина алюминиевого электролизера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано в цветной металлургии при производстве алюминия электролизом расплавленных солей. Целью изобретения является повышение срока службы резины . Подина алюминиевого электролизера содержит углеграфитовые блоки, которые на боковой поверхности выполнены с углублениями в шахматном порядке с шагом

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1271914 А1 (д) 4 С 25 С 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3909723/22 — 02 (22) 13. 06. 85 (46) 23, 1 1. 86. Бюл. № 43 (71) Красноярский политехнический институт (72) Г.А. Потылицын и В.В. Истягин (53) 669.713.723(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1983. (54) ПОДИНА АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА (57) Изобретение может быть использовано в цветной металлургии при производстве алюминия электролизом рас— плавленных солей. Целью изобретения является повышение срока службы резины. Подина алюминиевого электроли— зера содержит углеграфитовые блоки, которые на боковой поверхности выполнены с углублениями в шахматном порядке с шагом (2 — 4)d, где d — диаметр углубления; токоподводящие стержни, межблочные швы и теплоизоляционный цоколь. Подина алюминиевого электролизера имеет углеграфитовые блоки 1, углубления 2, токоподводящие стержни 3, межблочные швы 4, теплоизоляционный цоколь 5. Наличие углубления в боковых поверхностях блоков повы— шает сцепление блока со швом за счет напряжения среза. 3 ил., 1 табл.

1271914

Изобретение относится к электро— металлургии алюминия, в частности: к оборудованию для получения алюминия электролизом, к устройству подины алюминиевого электролизера. 5

Целью изобретения является повышение срока службы подины.

Изобретение заключается в том,, что на боковых гранях углеграфитовых блоков выполнены углубления в шахматном порядке с шагом (2 — 4)с1.,где

d — диаметр углубления.

На фиг.1 изображена предлагаемая подина алюминиевого электролизера; на фиг.2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг.3 — установка для нанесения углублений на боковые поверхности углеграфитовых блоков.

Подина содержит углеграфитовыг блоки 1, которые на боковой поверх— ности имеют углубления 2, токоподвоцящие стержни 3, межблочные швы 4 и теплоизоляционный цоколь 5.

Получение прочного шва и надежного сцепления его с блоком является одной из основных задач при монтаже, обжиге и пуске алюминиевых электролизеров. Из практики обжига и пуска электролизеров известно, что центральные участки поверхности подины длительное время обжигаются при 750—

800 С. Температурные условия обжига и разогрева периферийных участков подины, расположенных между анодом и боковой футеровкой> существенно отличаются от условий обжига центральных участков подины.

Известные способы обжига периферии шахты не обеспечивают достижения устойчивой температуры 400-500 С. 4о

Коксование подовой массы периферийных швов и периферийных участков швов между блоками в период обжига элект— ролизера не происходит. Масса этих участков подины скоксовывается з пер- 45 вые часы пуска ванн на электролиз при скорости роста температуры не— сколько сот градусов в 1 ч. Кроме того известно, что с увеличением единичной мощности электролизера воз- б растает неравномерность распределения тока и" катодным секциям. Как показывают результаты измерения, в процессе пуска мощных электролизеров с верхним токоподводом на отдельных катодных стержнях величина тока достигает 19 кЛ, что выше номинальной нагрузки почти в 3,5 раза.

Вследствие прохождения тока серии через подину вовсем ее объеме интенсивно выделяется тепло. При объемном характере тепловыделения тепловой поток к необожженному межблочному шву периферийных участков подины подводится через боковую поверхность подового блока. В шовном соединении выделение газовых продуктов разложения происходит в тонком слое, прилегающем к боковой поверхности блока. Интенсивное выделение летучих по всей поверхности раздела приводит к тому, что подовая масса, находящаяся в вязкопластическом состоянии, отжимается от поверхности подового блока фильтрующими газами. В результате такого характера движения газов структура раздела шов-блок получается пористой, а адгезионная связь низкой, особенно на тех участках подины, где имеет место превышение плотности тока в катодных стержнях выше номинальной. Ослабление коэффициента связи приводит к образованию и раскрытию трещин. Следует от— метить, что значительная доля прорывов металла отмечается в районах тех катодных секций, которые характеризуются повышенной токовой нагрузкой при обжиге и пуске электролизера.

Наличие углублений на боковых поверхностях угольных блоков напряжения среза, которые имеют место в шовных выступах, позволяет при формировании структуры кокса в углеродистой шахте подовой массы уменьшить продольные силы, равномерно рассредоточить уса— дочную деформацию шовного соединения по их длине (вдоль блока) и тем самым устранить образование и раскрытие трещин.

Изучение силового взаимодействия системы блок-шов показывает, что углубления на боковых поверхностях блока в виде сквозных вертикальных па— зов обеспечивают равномерное рассредоточение усадочных деформаций шов— ного соединения тогда, когда между шириной паза и выступом (расстояние между кромками углублений на поверх— ности блока) выдержано соотношение

0,5. Для подовой массы со средним гранулометрическим составом это соотношение обеспечивает выступ размером

5 — 10 мм. Однако усилия, которые возникают от действия усадочных и температурных деформаций, разрушают такие

3 12719 выступы. С увеличением выступа нарушается равномерность рассредоточения усадочных деформаций и возрастает вероятность образования трещин в массиве обжигаемой углеродистой массы шовного соединения.

Углубления в виде глухих отверстий с шагом (2-4)d позволяют при шахматном их расположении обеспечить прочность боковой поверхности блока, 10 равномерно рассредоточить усадочную деформацию швов и достичь монолитности подины на стадии обжига электролизеров.

Пример . В лабораторных усло- 15 виях монтируют подину, состоящую из углеграфитовых блоков и межблочных швов, которые готовят из антрацито— вой подовой массы. Антрацитовую подо— вую массу 6, предварительно разогре- 20 тую до 150 Ñ, загружают в бункер 7 и методом прошивания прессуют блок 8 размером 55х40х200 мм (фиг.3). На 6оковых гранях "зеленого" блока набо—

4 ром зубчатых колес 9 наносят углубле — 25 ния диаметром 6 мм и глубиной 3 мм с шагом (1,5-5)d. Блоки обжигают в о электропечи со скоростью 400 С/ ч, с последующей выдержкой в течение 4 ч.

Для ликвидации окислительной среды щ блоки обсыпают измельченным коксиком.

Обожженные блоки укладывают в ванну и в межблочный зазор шириной 40 мм забивают пневмотрамбовкой антрацитовую подовую массу. Обжиг подины про— водят в условиях, приближенных к обжигу электролизера.

Влияние углублений на монолитность полины приведено в таблице.

Шаг углублений менее 2d уве.тичива— ет вероятность разрушения боковых поверхностей углеграфитового блока. При шаге более 4d не обеспечивается минимальное количество углублений, необходимое для прочной связи блока и шва. уменьшить продольные силы, равномерно рассредоточить усадочную деформацию шва по длине (вдоль блока) и тем самым предотвратить образование и раскрытие трещин. Отсутствие трещин уменьшает вероятность попадания алюминия под блоки в процессе эксплу— атации электролизера, тем самым способствует повышению срока службы подины. формулаизобретения

Подина алюминиевого электролизера, включающая подовые углеграфитовые блоки с токоподводящими стержнями и межблочные швы, о т л и ч а ю щ а— я с я тем, что, с целью повышения срока службы подины, на боковых гранях подовых углеграфитовых блоков в шахматном порядке выполнены углубления с шагом (2-4)d, где и — диаметр углубления.

Размеры трещин в шве, мм, при шаге между углублениями

Виды углублений

-Т-Т

Блоки с глухими отверстиями 0 05 не обнаружены 0,08

14 4

Наличие углублений на боковых лов верхностях блоков в виде глухих отверстий повышает сцепление блока со швом и за счет напряжений среза,ко— торые имеют место в шовных выступах, позволяет при формировании структуры кокса в углеродистой шихте шва

1271914

А-Д

Фиг д

Составитель А. Арнольд

Техред И.Попович КоРРектоР Е Си1 охман

Редактор Н. Гунько

Заказ 6312/27 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород,ул.. проектная,4