Способ контроля качества изготовления катодной секции алюминиевого электролизера Советский патент 1991 года по МПК C25C3/20 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для контроля стойкости катодных секций в алюминиевых электролизерах и оценки влияния качества заливки блюмсов чугуном в катодных секциях.

Цель изобретения - повышение достоверности выявления дефектов в блоке.

На фиг. 1 представлена схема контроля трещинорбразования катодных секций; на фиг. 2 - график зависимости электросопротивления (R) катодной секции от температуры (Т) ее нагрева, представленный тремя кривыми: - кривая А показывает зависимость R-T в контакте блок - чугунная заливка; - кривая Б - зависимость R-T в контакте блок - блюмс (при этом обе кривые показывают, что трещинообразования блока при нагреве не наблюдалось), - кривая В дает зависимость R-T в контакте с блок -блюмс в случае появления трещин в угольном блоке.

Указанная схема контроля включает регистрирующий прибор 1, подключенный токоподводом 2 к угольному блоку 3, токоподводом 4 к чугунной заливке 5, токоподводом 6 к металлическому стержню 7 (блюмсу) и термопарой 8 к чугунной заливке 5.

О- О Os

ел

Ю 00

При нагреЬе катодной секции, состоящей из угольного блока 3, блюмса 7 и чугунной заливки 5, блюмс 7 увеличивается в объеме и через чугунную заливку 5 оказывает давление на стенки паза в угольном блоке 3. Коэффициент термического расширения угольного блока значительно меньше, чем у стального блюмса, поэтому в случае нарушения технологического режима, в процессе заливки чугуна (например, не выдержан состав чугуна) термическое расширение блюмса может оказать разрушающее воздействие на угольный блок. При этом чаще всего по углам паза угольного блока, в котором залит блюмс, образуются трещины 9, так называемые усы.

Для упрощения схемы контроля и удобства подключения проводников потенциал можно снимать не с чугунной заливки, а непосредственно с блюмса, т.е. измерять контактное сопротивление на участке угольный блок - блюмс (фиг. 2, кривая Б). Изменение удельного электросопротивления стали и чугуна в процессе нагрева не оказывает существенного влияния на показания контактного электросопротивления, поэтому кривые А и Б практически параллельны между собой.

Пример 1. В процессе испытаний подовую секцию помещают в нагревательную печь. В чугунную заливку устанавливают термопару 8. Потенциальные проводники (токопроводы 2,4 и б) от секции выводят из печи наружу. Термопару и потенциальные проводники подключали к регистрирующему прибору 1. Через катодную секцию пропускают постоянный ток 50 А. Прибор регистрирует температуру нагрева и перепад напряжения в контактирующих поверхностях катодной секции. Так как ток в цепи не меняется, об изменении контактного электросопротивления судят по изменению перепада напряжения.

В начальный момент трещинообразова- ния, когда контактное электросопротивление начинает возрастать, визуально трещины не обнаружены и лишь в дальнейшем при нагреве, когда материал расширяется сильнее, удается визуально заметить трещины.

Достоверность данного способа подтверждается замерами на нескольких секциях при нагреве в печи.

В табл. 1 указаны результаты замеров на трех секциях. Из табл. 1 видно, что для каждой секции температура начала образования трещин различна, в целом же процесс образования трещин при существующей технологии заливки секции чугуном возникает в интервале температур 180-340°С, т.е. от температуры окончания компенсации усадочных размерив металла до температуры, при которой заметно уменьшается упругость металла, он становится более пластичным.

Следовательно, до температуры 180°С трещин в блоке не возникает, так как в этом промежутке идет процесс расширения

0 блюмса, компенсирующий усадку чугунной заливки. При температуре выше 340°С трещин в блоке также не наблюдается, так как металл начинает терять свои упругие свойства.

5 В табл. 1 обозначена температура, при которой начинается образование трещин в угольном блоке при нагреве катодной секции. Из таблицы видно, что наименьшая температура трещинообразования состав0 ляет 184°С, наибольшая 385°С.

При монтаже секции 3 перед заливкой чугуном блюмс предварительно нагревают до 597°С. Из таблицы видно, что контактное электросопротивление для этой секции сни5 жается во всем диапазоне температур и трещин в угольном блоке не обнаружили как в процессе нагрева, так и при охлаждении секции.

Пример 2. Способ контроля трещи0 нообразования опробован на промышленных электролизерах.

В процессе заливки металлический чехол для термопары залит в чугун. В угольном блоке, чугунной заливке и блюмсе засверли5 вались гнезда, в которых закреплялись по- тенциальные концы. Проводники изолировались керамическими бусами, защищенными металлической трубкой.

Потенциальные концы и термопара вы0 ведены из катодного кожуха на ружу и подключены к регистрирующему прибору. В период испытаний ток в катодных секциях определяют путем измерения токораспре- деления по блюмсам. По перепаду напряже5 ния в контактирующих поверхностях и величине тока рассчитывают изменения контактного электросопротивления. Данные сведены в табл. 2. Замерено 4 катодных секции на двух опытных электролизерах. Из

табл. 2 видно, что температурный интервал начала разрушения примерно тот же, что и при нагреве секций в печи, однако при обжиге на металле разрушение начинается при более высоких температурах, чем при

0 обжиге на электролите, так как скорость на

грева секций на металле значительно ниже,

чем при обжиге на электролите.f

В приведенных примерах характерными

являются температуры, при которых контак15 тное электросопротивление является минимальным. Так при обжиге в печи на секции 1 285°С, на секции 2 196°С (табл. 1) при обжиге на металле секции 1 331°С, секции- 2 337° при обжиге на электролите секции 3 184°С, секции 4 305°С (табл. 2).

Применение способа контроля тре- щинообразования катодных секций позволяет делать выборочный контроль качества залитых секций, дает возможность подобрать оптимальный режим за- ливки, при котором исключено термическое разрушение секций. Данный способ дает возможность осуществлять контроль целостности подины пускаемых электролизеров, точно опре- делить разрушенные секции и принимать меры, не допускающие отключения. Способ позволяет оценить влияния условий обжига и пуска, применения различных угольных материалов для монтажа, учи-

тывать особенности технологического режима эксплуатации электролизеров.

Формула изобретения Способ контроля качества изготовления катодной секции алюминиевого электролизера путем пропускания электрического тока и измерения контактного электросопротивления на границе раздела угольного блока с металлической частью секции, отличающийся тем,- что, с целью повышения достоверности выявления дефектов в блоке, фиксируют изменение, контактного электросопротивления между угольным блоком и металлической частью катодной секции при нагреве ее в интервале температур 180-390°С и появление трещин в угольном блоке фиксируют по моменту перехода от снижения электросопротивления к его повышению.

Изобретение может быть использовано для контроля стойкости катодных секций в алюминиевых электролизерах и оценки влияния качества заливки блюмсов чугуном в катодных секциях. Цель изобретения - повышение достоверности выявления дефектов в блоке. В способе контроля качества изготовления катодных секций алюминиевого электролизера путем пропускания элек-фи- ческоготока и измерения контактного электросопротивления на границе раздела угольного блока с металлической частью секции фиксируют изменение контактного электросопротивления между угольным блоком и металлической частью катодной секции при нагреве ее в интервале температур 180-390°С и о появлении дефектов трещин в угольном блоке судят по моменту перехода от снижения электросопротивления к его повышению. 2 ил. 2 табл.

+ 16 35 72 84 98 115 128 140 159 170 196 240 275 320 300 245 232 225 196 171 191 96 81 Ь7 Ь9 70

i§ 29 49 63 85 97 112. 13S 147 163 184 221 261 221 201 191 - 72 164 151 138 118 102 94 72 64 53

Температура, пр« которой происходит появление тревдн в блоках. 1 При монтаже катодной секции блюмс предварительно нагрет перед заливкой чугуном

металле 1

элект лите

+ 21 208

+ 21 196

+ 19 250

+ 19 208

29

197

33

181

38 209

38 187

35 182

40 176

61 176

72 159

41 170

52 153

58, 152

61 Т49

13910Ь

112 131

138 99

Температура, при которой происходит появление трещин в Споках. Пря монтаже катодной секции блюмс предварительно нагрет перед зализкой чугуном.

Таблица 1

301, 342 369 400 «О 73 76 80 76 83

§§ 525 557 590 619 635 85 85 87 87 88 28

289 335 362 385 440 44 38 35 32 28

459 488 507 537 554 597 2Г 16 12 75 Т 5

Таблица

3 6

7

4

.

85 131

92 118

239 69

246 61

115 112

Ш 96

173 «5

J68 76

293 361 7481

с

305 45

370 58

225 82

231

54

440 99

445 64

273 31

280 31

Ж

112

512 75

331 24

W®

585 79

335 33

390 21

629 165

6Ц

80

Ш

42

441 29

712

5оТ И

т i°c