Устройство для подвода тока к углеродистому электроду алюминиевого электролизера Советский патент 1985 года по МПК C25C3/16 

Изобретение относится к области металлургии алюминия, в частностик электролитическому рафинированию алюминия.

Цельн изобретения является увели- 5 чение срока службы устройства и улучшение электрического контакта.

Использование углеродного блока, выполненного с дополнительными отверстиями, выгодно отличает предлагае- О мое устройство, так как при этом открывается возможность увеличить срок службы устройства за счет увеличения прочности механического соединения ниппеля с чугунной заливкой и угле- 15 родным блоком, а также улучшить электрический контакт. Дополнительные отверстия, просверленные в теле блока, соединенные с ниппельным гнездом,, заливаются жидким чугуном. Приего 20 затвердевании придают устройству . большзпо прочность.

Существенно улучшается токораспределение вуглеродном блоке за счет равномерного распределения дополни- 25 тельных отверстий ,заполненньпс чугуном. Причем увеличение нагрузок на лектролизере не сказывается на работоспособности блоков, так как контактная площадь .соединения ниппеля -с ЗО блоком увеличена почти вдвое за счет площади поверхности дополнительных отверстий. Кроме того, радиально напавленные конусные углубления на поверхности ниппеля позволяют улучшить прочность сцепления ниппеля с чугун ной запивкой даже при меньшей ее толщине. Уменьшение толщины чугунной заливки понижает ее разрывающее действие на углеродный блок.

Наличие сквозного разреза в ниппее позволяет исключить растрескивание углеродного блока. При разогреве блока в процессе работы чугунная заливка и материалниппеля,расширяясь,произ- 5 водят давление на углеродный блок, но соответственно с той же силой происходит воздействие и на ниппель. Под действием этих сил разрез, играющий роль компенсатора напряжений, 50 уменьшается, снимая тем самым усилия, направленные на стенки ниппельного гнезда блока. Разрез заполняется асбестом или графитовой тканью с целью предотвращения попадания в него чугу 55 а и, в то же время, не препятствуя свободному его сжатию при нагреве устройства. Конусная форма ниппеля

позволяет улучшить надежность его соединения с углеродным блоком и в то же время при демонтаже устройства более легко удалить чугунную заливку с его поверхности, чем в случае с ниппелем цилиндрической формы.

В вьш еуказанной конструкции устройства, учитывая возросшую надежность механической прочности соединения ниппеля с блоком, можно при любой длине и весе катодного углеродного блока использовать одно ниппельное гнездо.

Выбранные параметры угла для дополнительных отверстий являются оптимальными .

Минимальный угол между вертикальной осью ниппельного гнезда и осью дополнительных отверстий составляет 30°. Дальнейшее уменьшение угла приводит к уменьшению расстояния между стенкой ниппельного гнезда и дополнительными отверстиями, что уменьшает площадь захвата дополнительными отверстиями и ведет к уменьшению прочности механического соединения. Кроме того, уменьшенное расстояние между ниппельным гнездом и дополнительньп и отверстиями подвергается большей возможности разрыва при его заливке чугуном. Нормальный угол равен 45°.

При таком расположении дополнительных отверстий площадь их захвата достаточна велика и угроза отрыва ниппеля от углеродного блока минимальна.

Толщина стенки между ниппельным гнегздом и дополнительными отверстиями достаточно велика и нет угрозы ее разрушения при расширении чзгунной заливки и ниппеля.

Максимальный угол 90° и дальнейшее его увеличение нецелесообразно в связи с тем, что дополнительные отверстия будут иметь при таком угле направление ближе к основанию углерод- ного блока, т.е. к его рабочей поверхности, которая согфикасается с жидким алюминием, а так как катодный блок погружается на 5-7 см в алюминий, то появляется угроза соприкосновения чугунной заливки дополнительных отверстий с чистым алюминием, что совершенно недопустимо.

Кроме, того, при заливке дополнительных отверстий их необходимо на время заливки перекрывать заглушка, чтобы не допустить выпивания из них чугуна. 311 На фиг. ,1 представлено предлагаемое устройство с формой блока в виде сегмента; на фиг, 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - устройство с прямоугольным блоком; на фиг. 4 - то же вид сбоку; на фиг. 5 - устройство, с цилиндрической формой блока и ниппелем усеченного конуса с разрезом; на фиг. 6 - то же, вид сверху. Устройство состоит из токоведущей штанги 1, соединенной с металлически ниппелем. 2, и углеродного блока 3, выполненного в виде цилиндрического сегмента, прямоугольньм или цилиндрическим, с ниппельным Гнездом 4 и сообщающимися с ним дополнительными отверстиями 5. Ниппель 2 может быть выполнен с конусными углублениями 6, а также в виде усеченного конуса с разрезом 7 в нижйей части. Соединелие токоведущей штанги 1 и углеродного блока 3 осуществляемся с помощью заливки жидким чугуном ниппеля 2 в ниппельном гнезде 4 и Дополнительных отверстий 5.

Базовый объект

Прототип

Предлагаемое устройство

Падение напряжения, мВ

80 - 100 40 - 50 20 - 30 0 Устройство для подвода тока к алюминиевому электролизеру работает следующим образом. Слой рафинированного алюминия служит катодом электролизера. Ток от алюминия отводится с помощью углеродных блоков 3, погружаемых на 5 - 7 см в алюминий. На токоведущую штангу 1 ток пер1едается через . тый чугуном ниппель 2 в ниппельном гнезде 4 углеродного блока 3. Использование устройства обеспечивает по сравнению с известными конструкциями улучшение элктрического контакта и токораспределения в углеродном блоке. Кроме того, увеличивается срок службы устройства в 1,5 - 2,0 раза за счет повышения механической прочности соединения ниппеля с чугунной заливкой и углеродным блоком. При этом контакт сохраняется прочный и плотный, что позволяет уменьшить падение напряжения в этом узле в 1,5-2 раза по сравнению с прототипом (см. таблицу).

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДА. ТОКА К УГЛЕРОДИСТОМУ ЭЛЕКТРОДУ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА, включающее токоведущую штангу, металлический ниппель и углеродньш блок с ниппельным гнездом, отличающееся /. я,: ч . .,. . - , . ; тем, что, с целью увеличения срока . службы устройства и улучшения электрического контакта, блок выполнен , с каналами, сообщающимися с ниппельным гнездом, причем клналы расположены под углом 30 - 90° к вертикальной оси ниппельного гнезда.. . . 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на токовой поверхности ниппеля выполнены равно- мерно расположенные и радиально направленные конусныеуглубления. 3.Устройство по п. 1, о т Лил., чающееся тем, что ниппель выi полнен в виде усеченного конуса с щйлевидным разрезом в нижнем основании. (Л 00 эо

(риг. г

Фи.5