УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ РАСПЛАВА В АЛЮМИНИЕВОМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЕ Российский патент 2024 года по МПК C25C3/20 G01F23/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению алюминия-сырца электролизом на электролизерах как с предварительно обожженными анодами или инертными, так и с самообжигающимся анодом на любую силу тока, в частности к измерению высоты слоя расплавленного алюминия и электролита (далее - расплав) располагающихся на подине электролизера, а также в других областях цветной или черной металлургии, где требуется выполнение точных измерений высоты расплава.

Уровень техники

В настоящее время высоту расплава замеряют, используя отпечаток межфазной границы на железных стержнях, погружаемых в расплав: при охлаждении на стержне цвет замершего на нем расплава по-разному изменяется на частях, погружаемых в электролит и расплавленный алюминий.

Известен один из способов замера высоты расплава с помощью стального стержня, фиксированного относительно горизонтального уровня, совпадающего с плитой перекрытия около продольной стороны электролизера, и погружаемого вертикально в электролит и расплавленный алюминий (Light metals, 1999, p. 297 «Automatic determination of metal height in electrolysis cell»). Стальной стержень погружается в электролит и расплавленный алюминий таким образом, что торец погружаемого в расплавленный алюминий нижнего конца располагается на некотором расстоянии от подины, примерно 10 см. Это расстояние является основным калибровочным размером, а плоскость торца погружаемого конца стального стержня служит точкой отсчета. После извлечения стального стержня на погружаемой в расплавленный алюминий части стержня измеряется расстояние от точки отсчета до следа межфазной границы электролита с расплавленным алюминием. Высоту слоя расплавленного алюминия на подине электролизера рассчитывают как сумму расстояния от точки отсчета до следа межфазной границы электролита с расплавленным алюминием и расстояния от точки отсчета до подины электролизера, которая устанавливается и определяется при пуске электролизера и затем дважды в год.

Недостатком данного способа является невозможность получения точных значений высоты слоя расплавленного алюминия на подине электролизера в случае изменения длины конца стального стержня, погружаемого в расплавленный алюминий, например, вследствие его растворения или подгорания, или в случае изменения уровня плиты перекрытия.

За прототип устройства определения высоты расплава взят патент RU 2307880, C25C3/20, опубл. 10.10.2007. В предлагаемом изобретении для более точного измерения высоты слоя расплавленного алюминия на подине электролизера предлагается калибровать верхнюю не погружаемую часть стального стержня, а сам стержень жестко фиксировать в верхней части электролизера.

Недостатком данного способа является то, что точка фиксации жестко связанна с конструктивными элементами электролизера. Для исключения замыкания анода с катодом, между точкой фиксации и стальным стержнем необходимо устанавливать изолятор. Т.к. точка фиксации постоянно эксплуатируется в агрессивной среде (температура газа от 50°С до 250°С, при открытом расплаве до 500°С) то в конце жизненного цикла электролизера (начиная ~1000 суток), изолятор разрушается, что приводит к погрешности измерения.

Раскрытие сущности изобретения

Техническим результатом и технической задачей изобретения является повышение точности и достоверности измерений высоты слоя расплава.

Техническая задача решается, а результат достигается за счет того, что в устройстве для определения высоты слоя расплава на подине электролизера, содержащем замерочный щуп (4), выполненный с возможностью фиксации относительно заданного горизонтального уровня на фланцевом листе катода (2), новым является то, что содержит замерочный шаблон (1), образованный посредством вертикальной трубки, жестко установленной на фланцевом листе катода (2), к верхнему краю которой под прямым углом жестко закреплена горизонтальная планка, противоположный конец которой жестко соединен с нижнем краем вертикальной трубки посредством диагональной планки, на горизонтальной планке неподвижно закреплен пузырьковый уровень (9), на диагональной планке с возможностью передвижения по планке закреплена линейка (10), при этом замерочный шаблон выполнен с возможностью калибровки относительно высоты шахты электролизера, фланцевый лист катода выполнен с возможностью его использования как реперной нулевой точки, верхний край замерочного щупа (4) жестко зафиксирован относительно заданного горизонтального уровня на фланцевом листе катода (2) через замерочный шаблон (1), на верхнем краю замерочного щупа (4) выполнены дополнительные отверстия (6), при этом нижний край замерочного щупа (4) не закреплен и выполнен с возможностью притягивания его к линейке с последующей фиксацией для снятия фактических значений.

Устройство дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению поставленной задачи. Пузырьковый уровень (9) выполнен с подсветкой. Горизонтальная и диагональная планки выполнены из стеклотекстолита, замерочный щуп (4) выполнен из трубки из нержавеющей стали, а вертикальная трубка выполнена из немагнитного материала. На замерочном щупе (4) закреплен хомут (5).

Краткое описание чертежей

Устройство поясняется чертежами. На фиг. 1 показаны конструктивные элементы устройства. На фиг. 2 изображена тарировка замерочного шаблона. На фиг. 3 показано выполнение замера уровня расплава.

Осуществление изобретения

В предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом для более точного измерения высоты расплава с помощью стального стержня (далее - замерочный щуп) предлагается калибровать замерочный шаблон относительно высоты шахты электролизера и использовать фланцевый лист катода как «реперную нулевую» точку, а при измерении уровня расплава не касаться нижним краем замерочного щупа подового блока или боковой настыли.

Устройство для определения высоты расплава состоит из замерочного шаблона треугольной формы (1), образованного посредством вертикальной трубки, жестко установленной на фланцевом листе катода (2), к верхнему краю которой под прямым углом жестко закреплена горизонтальная планка, противоположный конец горизонтальной планки при этом жестко соединен с нижнем краем вертикальной трубки посредством диагональной планки. Нижняя часть вертикальной трубки содержит внутреннюю резьбу, куда вкручен регулировочный винт (3) для закрепления замерочного шаблона (1) на фланцевом листе катода (2). Планки и трубка соединены между собой при помощи винтового соединения в трех точках, образуя при этом треугольную форму замерочного шаблона (1). Винт, соединяющий горизонтальную и диагональную планки, имеет выступающую часть для навешивания на него замерочного щупа (4), с хомутом (5) и дополнительными отверстиями (6), позволяющими избежать касание кончика замерочного щупа (4) с подовым блоком (7) или боковой настылью (8). На горизонтальной планке для более точной установки замерочного щупа (4) относительно заданного горизонтального уровня, неподвижно закреплен пузырьковый уровень с подсветкой (9), а на диагональной планке с возможностью передвижения по планке закреплена линейка (10).

Устройство работает следующим образом.

Перед началом выполнения замеров, замерочный шаблон (1) тарируют относительно высоты шахты (так же тарировка может производиться на любой горизонтальной поверхности). Замерочный шаблон (1) жестко устанавливают на фланцевый лист катода (2). На замерочный шаблон (1) навешивают верхний край замерочного щупа (4), после чего замерочный шаблон (1) выставляют в горизонтальное положение по пузырьковому уровню с подсветкой (9). На замерочный щуп (4) навешивают «хомут» (5) таким образом, чтобы высота Н₁ (расстояние от фланцевого листа катода (2) до горизонтальной планки) соответствовала/была равна высоте Н₂ (расстояние от горизонтальной планки до «хомута» (5)) (фиг. 2). Далее нижний край замерочного щупа (4) притягивают к линейке (10), закрепленной с возможностью передвижения на диагональной планке замерочного шаблона (1), и линейку сдвигают вправо или лево таким образом, чтобы значение высоты шахты (Н_шахты) соответствовало аналогичному значению на линейке (10), и было совмещено с «хомутом» (5). Далее линейка (10) жестко крепится к замерочному шаблону (1).

При выполнении замера (фиг. 3), тарированный замерочный шаблон (1) устанавливают на фланцевый лист катода (2) в районе фактических измерений расплава. На тарированный замерочный шаблон (1) навешивают верхний край замерочного щупа (4), затем замерочный шаблон (1) выставляют в горизонтальное положение по пузырьковому уровню с подсветкой (9). Нижний край замерочного щупа (4) выдерживают в расплаве до четкой фиксации межфазных границ «металл - низ электролита», «низ электролита - верх электролита». Далее нижний край замерочного щупа (4) притягивают к линейке (10) и определяют высоту металла (Н_Ме) и высоту расплава (Н_{расплава}).

Заявляемое устройство повышает точность и достоверность измерений высоты слоя расплава.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению алюминия-сырца электролизом на электролизерах как с предварительно обожженными анодами или инертными, так и с самообжигающимся анодом на любую силу тока, в частности к измерению высоты слоя расплавленного алюминия и электролита, располагающихся на подине электролизера, а также в других областях цветной или черной металлургии, где требуется выполнение точных измерений высоты расплава. Устройство содержит замерочный щуп, выполненный с возможностью фиксации относительно заданного горизонтального уровня на фланцевом листе катода, при этом содержит замерочный шаблон, образованный посредством вертикальной трубки, жестко установленной на фланцевом листе катода, к верхнему краю которой под прямым углом жестко закреплена горизонтальная планка, противоположный конец которой жестко соединен с нижним краем вертикальной трубки посредством диагональной планки, на горизонтальной планке неподвижно закреплен пузырьковый уровень, на диагональной планке с возможностью передвижения по планке закреплена линейка, при этом замерочный шаблон выполнен с возможностью калибровки относительно высоты шахты электролизера, фланцевый лист катода выполнен с возможностью его использования как реперной нулевой точки, верхний край замерочного щупа жестко зафиксирован относительно заданного горизонтального уровня на фланцевом листе катода через замерочный шаблон, на верхнем краю замерочного щупа выполнены дополнительные отверстия, при этом нижний край замерочного щупа не закреплен и выполнен с возможностью притягивания его к линейке с последующей фиксацией для снятия фактических значений. Технический результат - повышение точности и достоверности измерений высоты слоя расплава. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для определения высоты слоя расплава на подине электролизера, содержащее замерочный щуп (4), выполненный с возможностью фиксации относительно заданного горизонтального уровня на фланцевом листе катода (2), отличающееся тем, что содержит замерочный шаблон (1), образованный посредством вертикальной трубки, жестко установленной на фланцевом листе катода (2), к верхнему краю которой под прямым углом жестко закреплена горизонтальная планка, противоположный конец которой жестко соединен с нижним краем вертикальной трубки посредством диагональной планки, на горизонтальной планке неподвижно закреплен пузырьковый уровень (9), на диагональной планке с возможностью передвижения по планке закреплена линейка (10), при этом замерочный шаблон выполнен с возможностью калибровки относительно высоты шахты электролизера, фланцевый лист катода выполнен с возможностью его использования как реперной нулевой точки, верхний край замерочного щупа (4) жестко зафиксирован относительно заданного горизонтального уровня на фланцевом листе катода (2) через замерочный шаблон (1), на верхнем краю замерочного щупа (4) выполнены дополнительные отверстия (6), при этом нижний край замерочного щупа (4) не закреплен и выполнен с возможностью притягивания его к линейке с последующей фиксацией для снятия фактических значений.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пузырьковый уровень (9) выполнен с подсветкой.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что горизонтальная и диагональная планки выполнены из стеклотекстолита.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что замерочный щуп (4) выполнен из трубки из нержавеющей стали.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вертикальная трубка выполнена из немагнитного материала.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на замерочном щупе (4) закреплен хомут (5).