СПОСОБ МОНТАЖА КАТОДНЫХ СЕКЦИЙ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА Советский патент 1996 года по МПК C25C3/06 

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано как при монтаже алюминиевых электролизеров, так при капитальном ремонте электролизеров.

Целью изобретения является повышение срока службы электролизера и снижение энергозатрат.

В производственных условиях брали партию стандартных угольных блоков длиной 1600 мм и сечением 400x550 мм для монтажа подины и укладывали их горизонтально на подставки. На дно паза в блоках по краям клали опорные металлические подставки толщиной 15 мм. Стальные блюмсы длиной 1950 мм и сечением 115x230 мм перед установкой в блоки нагревали до 630-830^oС в индукционной печи током промышленной частоты 50 Гц, при этом конец блюмса, к которому был приварен алюминиевый спуск, находился вне печи и температура этого участка блюмса не превышала 80^oС.

Индукционный нагрев обладает тем преимуществом, что прогревает блюмс сразу на всю толщину. Это исключает изгиб и кручение блюмса при нагреве, которые возникают в случае интенсивного нагрева газом или другими способами.

Нагретый блюмс с помощью грузоподъемного крана укладывали в паз угольного блока на металлические подставки. Для предотвращения вытекания чугуна из паза зазор между блюмсом и стенками паза по краям уплотняли керамической массой.

После укладки горячих блюмсов поверхность блоков с блюмсами утепляли сверху асбестовыми листами и выдерживали в таком состоянии до тех пор, пока поверхность паза в блоке не нагрелась до 285-353^oС (см.табл.1).

При достижении температуры поверхности паза в блоке в указанном пределе производили заливку чугуна в пазы блоков в один прием. Скорость охлаждения секций (см.табл.2) изменяли за счет применения утепления N 3-5, 8-10 или наоборот разутепления N 6-7, а в некоторых случаях использовали дополнительный обдув секций воздухом (N 1-2).

В результате проведенных опытов получили следующие данные. При нагреве стенок паза ниже 300^oС наблюдались трещины в блоке после заливки чугуна (см. табл. 1, N 3, 6, 9. 12, 15), а попытка нагрева свыше 350^oС (N 1 2) оказалась не рациональной, т.к. в этом случае тепло идет в основном на нагрев блока, а температура стенок паза увеличивалась незначительно.

Нагрев блюмса свыше 800^oС требует дополнительных энергетических затрат при сохранении того же положительного эффекта (N 1-3), т.е. нецелесообразен. Нижний предел нагрева блюмса 650^oС выбран из того расчета, что блюмс при выдержке его в блоке остывает на 100^oС. т.е. приобретает температуру 550^oС, а при более низких температурах сталь теряет свои пластические свойства, появляются упругие деформации, которые способствуют растрескиванию блока (N 13-15). На качество монтажа оказывает влияние также скорость охлаждения секций после заливки чугуна.

Из табл. 2 видно, что при скорости охлаждения свыше 100^oС/ч (N 1, 2, 6, 7) происходит образование трещин. При эксплуатации в электролизере блюмс нагревается до 800^oС, т.е. температура на 100- 200^oС превышает ее значение в момент заливки чугуном. В этом диапазоне температур дополнительное расширение металлической части секции компенсируется упругими свойствами угольного блока и трещинообразования в нем не происходит. Выдержка блюмса в пазу блока способствует прогреву поверхности паза, при этом из пористой структуры блока испаряется влага, уходят легколетучие фракции. Это обеспечивает благоприятные условия для растекания чугуна по поверхности паза и тем самым заполнение мельчайшей рельефности углеродистого блока, создает надежный электрический контакт с широко развитой поверхностью соприкосновения на границе чугун-уголь.

Выдержка нагретого блюмса перед заливкой под утеплением способствует выравниванию температурного градиента в блоке, что предотвращает появление микротрещин.

В летний период времени или при монтаже секций в утепленном помещении нагрев блюмса осуществляется до 650^oС. При монтаже секций зимой и в холодном помещении температуру нагрева блюмса доводят до 800^oС.

Соблюдение указанных технологических условий позволяет исключить разделение паза керамическими перегородками на отдельные "карманы" и дает возможность осуществлять заливку чугуном в один прием. При этом повышается производительность труда при заливке и увеличивается контактирующая поверхность чугуна с угольным блоком, т.к. керамические перегородки являются неэлектропроводными и после монтажа секции остаются внутри паза. Медленное охлаждение секции после заливки со скоростью не более 100 град/ч под утеплением предупреждает образование продольных трещин и сколов в блоке, т.к. теплопроводность и поверхность охлаждения стальной и угольной частей разные и угольная секция к тому же обладает свойствами хрупкости.

Наилучшие результаты достигнуты при нагреве блюмса до 750^oС, выдержке его в пазу блока под утеплением в течение 18 мин и скорости охлаждения 90 град/ч. В данных условиях поверхность паза блока нагрелась до 318^oС, отмечается хороший пролив чугуном и отсутствие трещин в блоке, при этом нет перерасхода электроэнергии (см.табл. 1 и 2).

Таким образом, осуществление монтажа катодных секций с предварительным нагревом блюмсов перед заливкой чугуном с соблюдением указанного технического режима позволяет исключить образование трещин в угольных блоках при эксплуатации и улучшить качество электрического контакта в ней, т.е. уменьшить потери электроэнергии. ТТТ1

Область применения: монтаж алюминиевых электролизеров и их капитальный ремонт. Сущность изобретения: перед установкой в паз блока стержень нагревают до 650-800<198>С; нагрев блока осуществляют теплом стержня до температуры стенок паза 300-350<198>С, а охлаждение ведут со скоростью не выше 100<198>С/ч. При этом нагрев блока ведут индукционным током. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Способ монтажа катодных секций алюминиевого электролизера, включающий установку блюмса в паз угольного блока, нагрев блока, заливку зазоров между блюмсом и блоком жидким чугуном и охлаждение секции, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы электролизера и снижения энергозатрат, перед установкой в паз блока блюмс нагревают до 650 800^oС, нагрев блока осуществляют теплом блюмса до температуры стенок паза 300 350°С, а охлаждение ведут со скоростью не выше 100°С/ч. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нагрев блюмса ведут индукционным током.