КАТОДНЫЙ КОЖУХ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Российский патент 2000 года по МПК C25C3/08 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к получению алюминия электролизом.

В настоящее время в электролизерах для получения алюминия применяются катодные устройства с кожухами самых различных типов и конструкций, внутри которых размещается футеровка, образующая электролизную ванну. Срок службы катодных устройств (промежуток между двумя капитальными ремонтами) колеблется в пределах 4 - 5 лет.

Среди прочих типов кожухов, применяющихся на отечественных заводах, широкое распространение получили кожуха рамного типа на старых заводах с одноэтажными корпусами электролиза, когда катодное устройство устанавливается на фундаменте в яме, ниже нулевой отметки. Самым крупным недостатком кожухов этого типа является то, что их стенки, как продольные, так и торцевые, подвержены значительным деформациям под воздействием распирающих нагрузок от футеровки в процессе эксплуатации. Так, прогибы стенок (образование "бочкообразности") у них достигают до 150 мм, что ведет к разрушению бортовой футеровки, трещинообразованию в периферийных швах, снижение сортности получаемого алюминия и преждевременному выходу электролизеров на капитальный ремонт. Для устранения этого явления было бы целесообразно заменить кожуха рамного типа цельносварными кожухами шпангоутного типа, которые значительно превосходят их своими прочностными характеристиками и сроком службы, но имеют большую массу. Так, кожух рамного типа без днища электролизера на 80 кА имеет массу около 8 т, а кожух шпангоутного типа цельносварной конструкции с днищем имеет массу около 14 - 15 т. Увеличенная масса этих кожухов препятствует их внедрению на старых заводах, корпуса которых оборудованы кранами грузоподъемностью 10 т.

Известен катодный кожух алюминиевого электролизера по патенту РФ N 2053315, принятый за прототип.

В рассматриваемом варианте кожух выполнен в виде пространственного силового каркаса, образованного шпангоутами по торцевым и продольным сторонам, горизонтальные участки которых расположены в одной плоскости и жестко соединены между собой, а в верхней части шпангоуты соединены с рамой, при этом внутри силового каркаса размещена обшивка стенок и днища - съемный металлический кожух, у которого сопряженные элементы выполнены с учетом наклона не менее угла трения скольжения материалов указанных элементов конструкции и который жестко соединен с рамой.

Целью создания такого кожуха было увеличение срока службы и снижение металлоемкости в сравнении с кожухами контрфорсного и шпангоутного типов. Одновременно решалась задача по снижению трудозатрат при производстве капитального ремонта, так как обеспечивалась возможность извлечения внутреннего металлического кожуха вместе с футеровкой из силового каркаса с последующей его транспортировкой из цеха капитального ремонта на специальную площадку завода, где должны производиться разрушение и выбойка футеровки. Эта конструкция создавалась для применения на современных заводах в составе электролизеров большой мощности (160 кА и выше), которые устанавливаются в корпусах электролиза, оборудованных монтажными кранами грузоподъемностью 160 - 200 т. Несмотря на свои преимущества, этот тип кожуха не может применяться на старых заводах, оборудованных кранами малой грузоподъемности, так как не дает резкого снижения массы наиболее металлоемкого элемента кожуха - силового каркаса, транспортируемого краном. Произвести замену всех кранов на заводе неосуществимо как по стоимости, так и по техническим соображениям.

Технический эффект предлагаемого изобретения заключается в увеличении срока службы катодных кожухов электролизеров малой мощности и обеспечении транспортируемости каждой из составляющих частей кожуха с использованием существующего подъемно-транспортного оборудования.

Сущность изобретения состоит в том, что шпангоуты продольных сторон кожуха жестко соединены между собой связями по горизонтальным и вертикальным участкам с образованием шпангоутного каркаса, а съемный металлический кожух снабжен торцевыми шпангоутами и установлен в шпангоутный каркас, при этом металлический кожух и каркас жестко соединены между собой с помощью разъемных соединений.

Конструкция кожуха, состоящая из двух отдельных элементов - шпангоутного каркаса и съемного металлического кожуха с торцевыми шпангоутами - позволит легко транспортировать каждый из элементов существующим краном к месту монтажа электролизера в корпусе или вывозить их из корпуса электролиза при капитальном ремонте.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - катодный кожух в сборе;
на фиг. 2 - съемный металлический кожух;
на фиг. 3 - шпангоутный каркас.

Предлагаемая конструкция кожуха состоит из двух самостоятельных элементов - съемного металлического кожуха 1 и шпангоутного каркаса 2. Съемный кожух 1 (фиг. 2), в свою очередь, представляет собой сварную металлоконструкцию, составленную из продольных 3 и торцевых 4 стенок, днища 5, торцевых шпангоутов 6, ребер жесткости 7 и верхнего фланца 8 по периметру кожуха с отверстиями для разъемного (например, болтового) соединения.

Шпангоутный каркас 2 (фиг. 3) состоит из шпангоутов 9 продольных сторон с вертикальными 10 и горизонтальными 11 участками. Все шпангоуты соединены между собой по вертикальным участкам - связями 12, а по горизонтальным участкам - связями 13. Вертикальные участки 10 каждого из шпангоутов 9 оканчиваются вверху фланцами 14 с отверстиями для разъемного (болтового) соединения.

При сборке съемный металлический кожух 1 (фиг. 1) устанавливают внутрь шпангоутного каркаса 2 и жестко соединяют их между собой через фланцы 8 и 14 болтовым соединением 15.

Сборка кожуха осуществляется на месте установки электролизера в корпусе электролиза. При капитальном ремонте после выбойки футеровки необходимо срезать болтовые соединения 15, вынуть съемный металлический кожух 1 из шпангоутного каркаса 2 и далее оба элемента по отдельности транспортировать к месту ремонта металлоконструкций за пределы корпуса существующим краном грузоподъемностью 10 т, так как масса каждого из двух элементов составляет не более 6 - 7 т.

Для увеличения срока службы катодных кожухов электролизеров малой мощности и обеспечения транспортируемости каждой из составляющих частей кожуха существующим оборудованием шпангоуты продольных сторон кожуха жестко соединены между собой связями по горизонтальным и вертикальным участкам с образованием шпангоутного каркаса. Съемный металлический кожух снабжен торцевыми шпангоутами и установлен в шпангоутный каркас, при этом металлический кожух и каркас жестко соединены между собой с помощью разъемных соединений. 3 ил.

Катодный кожух алюминиевого электролизера, содержащий съемный металлический кожух, шпангоутный каркас, съемный кожух установлен внутри каркаса и жестко соединен с ним посредством разъемных соединений, отличающийся тем, что съемный металлический кожух снабжен торцевыми шпангоутами, а шпангоутный каркас образован продольными шпангоутами, жестко соединенными между собой связями по горизонтальным и вертикальным участкам.