СПОСОБ РЕМОНТА СВАРКОЙ АНОДНЫХ СТОЯКОВ АЛЮМИНИЕВЫХ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ Российский патент 1998 года по МПК B23P6/04 

Предлагаемое изобретение относится к способам ремонта анодных стояков алюминиевых электролизеров с использованием электродуговой сварки при капремонте электролизеров в действующем электролизном корпусе.

Сварка шин анодных стояков с шинами анодной ошиновки при капитальном ремонте электролизеров в действующем электролизном корпусе продолжает оставаться нерешенной проблемой. Потери напряжения в сварном шве в 50 - 100 раз превышают потери в целой шине (на расстоянии 3 - 4 см существующие нормы допускают усредненные потери напряжения 25 мВ).

Имеют место случаи, когда анодные стояки из-за слабой механической прочности сварного соединения в процессе эксплуатации падают.

Известен способ ремонта сваркой анодных стояков алюминиевых электролизеров, при котором снижают воздействие магнитного поля, создаваемого в зоне сварки токами, перетекающими по катодной ошиновке электролизера, установкой временных пунктов в катодной ошиновке, Перун И.В., Гоген Ю.Г. О магнитном поле в зоне сварки анодных стояков алюминиевых электролизеров. Ж. "Цветные металлы"., 1972, N 6, стр. 33.

Недостатком известного способа является необходимость либо полного отключения электролизной серии, либо разрыва одной стороны катодной ошиновки ремонтируемого электролизера.

Отключение серии на время сварки приводит к снижению выпуска алюминия и к расстройству технологического процесса из-за изменений температуры электролита. Разрыв одной стороны катодной ошиновки не обеспечивает качественной сварки шин анодных стояков с шинами анодной ошиновки, при этом часть швов не удается выполнить совершенно и для их сварки приходится отключать серию или снижать ток.

Разрыв одной стороны катодной ошиновки ремонтируемого электролизера приводит к расстройству процесса электролиза на предыдущем и последующем электролизерах.

Известно изобретение СССР авторское свидетельство N 599952, кл. B 23 P 7/04, опубликованное 30.03.78. Бюллетень N 12 "Способ ремонта сваркой анодных стояков алюминиевых электролизеров".

Согласно этому способу пакет катодной ошиновки ремонтируемого электролизера замыкают полностью, устанавливая временные шунты перед входными стояками ремонтируемого электролизера по ходу тока в электролизной серии.

Недостатком этого способа, принятого за прототип, является то, что его использование не устраняет всех перетоков, возникающих в зоне сварки.

Известно, что основной причиной, не позволяющей выполнить качественную сварку шин анодного стояка с шинами анодной ошиновки, является перетекание тока через зону сварки и магнитное поле, образуемое перетоком и внешнее магнитное поле.

Известный способ не устраняет переток, который возникает в зоне сварки из-за возникновения электрической разности потенциалов между лицевой и глухой сторонами ремонтируемого электролизера.

Эта разность потенциалов образуется из-за различного соединения электрических цепей предыдущего и последующего электролизеров (состояние анодных штырей, тела угольного анода, подины, катодных спусков, шунтирующих узлов и др. ). Например, на предыдущем по ходу тока электролизере с лицевой стороны отплавились два или три катодных спуска, что весьма часто, или на последующем работающем электролизере выкрошился угольный анод с глухой стороны, тогда на ремонтируемом электролизере через зону сварки образуется переток с глухой стороны на лицевую. Между лицевой и глухой сторонами всегда имеется разность электрического потенциала, и это обуславливает перетекание тока с одной стороны электролизера на другую сторону через зону сварки, анодные штыри и угольное тело анода.

Кроме того, для полного замыкания пакета катодной ошиновки требуются спаренные сухари. В электролизных сериях на ток 130 - 150 и более КА спаренные сухари получаются тяжелыми, работать с ними без мостового крана невозможно. Это создает трудности.

Высокое качество сварного соединения шин анодного стояка с шинами анодной ошиновки этот способ не обеспечивает.

Задачей изобретения является создание способа ремонта сваркой анодных стояков алюминиевых электролизеров при их капитальном ремонте в действующем электролизном корпусе, обеспечивающего высокое качество электрического и механического соединения шин анодного стояка с шинами анодной ошиновки.

Техническим результатом способа является повышение электрического и механического качества сварного соединения шин анодного стояка с шинами анодной ошиновки без отключения или снижения тока электролизной серии, без разрыва одной стороны катодной ошиновки ремонтируемого электролизера и упрощение (облегчение) способа ремонта.

Поставленный технический результат достигается тем, что используют способ ремонта сваркой анодных стояков алюминиевых электролизеров в действующем электролизном корпусе, при котором снижают воздействие магнитного поля, создаваемого в зоне сварки токами, перетекающими по катодной ошиновке электролизера, установкой временных шунтов, отличающийся тем, что шины анодного стояка замыкают с шинами анодной ошиновки, забивая между ними, на время сварки, металлические клинья в нижней части анодной шины, для создания электрической цепи перетокам.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных, по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату, отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображена принципиальная схема катодной, анодной ошиновки капитально ремонтируемого электролизера; на фиг. 2 - выполнение сварного узла, шины которого замыкают металлическими клиньями; на фиг. 3 - металлический клин.

На фиг. 1 изображены 1 - катодная ошиновка лицевой стороны электролизера; 2 - катодная ошиновка глухой стороны; 3 - анодная ошиновка лицевой стороны электролизера; 4 - анодная ошиновка глухой стороны; 5 - шунтирующие узлы ремонтируемого электролизера; 6 - шина анодного стояка; 7 - анодные штыри; 8 - зона сварки; 9 - металлические клинья, забитые на время сварки между шинами анодного стояка и шинами анодной ошиновки; 10 - катодные спуски; I_с - направление тока серии; I_п - направление тока, перетекающего через узел сварки, анодные штыри и угольное тело анода 11 с глухой стороны на лицевую.

На фиг. 2 изображен узел сварки, где: 12 - стяжной хомут; 13 - ферромагнитный многослойный экран от магнитного поля анодного стояка работающего электролизера; 14 - ферромагнитный экран (многослойный) от магнитного поля перетоков и катодной ошиновки.

На фиг. 3 изображен металлический клин 9, где 15 - плоскости, осуществляющие электрическое замыкание шины анодного стояка с анодной шиной.

В качестве металла для металлического клина может быть использован круглый пруток диаметром 16-20 мм бронзовый, латунный, нержавеющая сталь, углеродистая сталь. Плоскости 15 должны быть чистыми и шероховатыми (обработанными крупнозернистым наждачным кругом). Шероховатая поверхность лучше разрушает окисную пленку алюминия и создает надежное замыкание шин анодного стояка с шинами анодной ошиновки.

Клин должен быть острым, с углом заточки порядка 1 : 25, чтобы его можно было забить между шин, плотно прилегающих друг к другу, но из-за окисной пленки не имеющих электрического контакта, а также между шин, имеющих зазор порядка 1 : 15 мм.

Перед началом сварки устанавливают стяжной хомут 12, забивают снизу легкой кувалдой между шин анодного стояка и анодными шинами металлические клинья 9, устанавливают ферромагнитные экраны 13 и 14, на очищенные от шлака и окислов поверхности свариваемых шин насыпают припой толщиной 3-4 мм и приступают к сварке.

Теперь все перетоки будут перетекать через клинья.

Процесс сварки будет идти устойчиво.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении, при исполнении заявляемого изобретения, следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении предназначено для использования в промышленности, а именно при капремонте электролизеров в действующем электролизном корпусе с использованием электродуговой сварки.

Для заявляемого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке средств;
средство, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Изобретение относится к способам ремонта стояков алюминиевых электролизеров с использованием электродуговой сварки. Сущность изобретения состоит в том, что на время сварки шины анодного стояка замыкают с шинами анодной ошиновки, забивая между ними металлические клинья в нижней части анодной шины. При этом создается электрическая цепь перетоков, включая переток с лицевой стороны через угольное тело анода ремонтируемого электролизера на глухую сторону или наоборот. 3 ил.

Способ ремонта сваркой анодных стояков алюминиевых электролизеров в действующем электролизном корпусе, при котором снижают воздействие магнитного поля, создаваемого в зоне сварки токами, перетекающими по катодной ошиновке электролизера, путем замыкания шин катодного пакета установкой временных шунтов в катодной ошиновке, отличающийся тем, что дополнительно замыкают шины анодного стояка с шинами анодной шиновки, забивая между ними на время сварки металлические клинья со стороны нижней части анодной шины для создания электрической цепи перетокам.