Катодная секция алюминиевого электролизера Советский патент 1981 года по МПК C25C3/08 

(54) :КАТОДНАЯ СЕКЦИЯ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЖЗЕРА

Изобретение относится к области металлургии алюминия электролизом расплава солей и может быть использов при монтаже катодных секций алюминиевого электролизера. Известна катодная секция алюмини евого электролизера, содержащая углеродистый блок,, в которую вмонтирован стальной токоподводящий сте жень J. Установка стержня в блок осуществляется либо в процессе прессования блока, либо после его обжига с помощью углеродистой массы или заливкой сплава с температурой плавления вьще, чем рабочая температура в электролизной ванне. Недостатком известной конструкции катодной секции является то, что при обжиге и пуске электролизера, когда происходит нагрев подины от нормальной температуры до 950970 С, в теле углеродистого блока, различия в линейных коэффициентах теплового расширения со ст лью появляются трещиньь По этим трещинам под действием гидростатического давления алюминий проникает до токоподводящих стержней и постепенно растворяет их. В результате качество получаемого алюминия снижается и электролизер останавливают-, на ремонт. Известна также катодная секция, токоподвод в которой осуществляется через стальные стержни, расположенные в теппоизоляционной футеровке 2. Недостаток данного рещения - значительная сложность монтажа катодных секций и подины из них. Известно также техническое решение, в котором в углеродный блок секции вмонтированы токоподводящие стержни с помощью чугунной заливки З . Однако для успешного использова.шя секции с вмонтированным в блок токоподводящим стержнем необходимо- обеспечить компенсацию механических напряжений в месте их соединения 9ОЗНиканлцих при нагреве подины в период обжига и пуска электролизера, что и является целью настоящего изобретения. Поставленная цель .достигается тем, что в известной катодной секции, содержащей углеродистый блок и токоподводящий стальной стержень, вмонтированный в блок с помощью металлической заливки, заливка выполнена из сплава алюминия с 25-35% (по массе) железа. Пример исполне;ния предложенной катодной секции изображен с: 4ематичес ки в поперечном разрезе на чертеже. Она состоит из углеродистого блока 1, токоподводящего стержня 2 и за ливки 3 из сплава алюминия с 25-35% железа. При использовании заливки из указанного сплава, кристаллизация которого начинается с 1050-МОО С и зака чивается при 655с, почти в два раза сокращается температурный интервал, в котором возникают механические напряжения из-за различия линейных коэффициентов теплового расширения блока 1 и стержня 2, и резко уменьшается образование трещин при охлаждении секции до нормальной температуры. Структура заливки 3 в гото вой секции представляет собой каркас из кристаллов фазы FeAlj, по гр ницам которых расположена эвтектика из о4.-твердого раствора железа в алюминии и фазы FeAU . э В период пуска электролизера при температуре выше 655с заливка 3 из твердого состояния переходит в твердо-жидкое, что обеспечивает компенсацию возникших в секциях при нагреве до данной температуры механических напряжений, а также св ббдное расширение токоподводящего 6 . 4 стержня 2 и блока 1 относительно друг друга при дальнейшем нагреве подины до рабочей температуры. Через 2-3 суток после пуска электролизера в результате взаимной диффузии железа и алюминия о -твердый раствор переходит в фазу ГеАЦ и температура плавления запивки становится . Использование предложенного изобретения позволит обеспечить компенсацию механических напряжений в месте соединения углеродистого блока со стальным стержнем,.возникающих из-за различия линейных коэффициентов теплового расширения, и, тем самым, уменьшить число разрушенных секций в подине и количество поступаемого в алюминий железа от токоподводящих стержней. Формула изобретения Катодная секция алюминиевого электролизера, включающая углеродистый блок, и стальной токоподводя- щий стержень, вмонтированный в блок с помощью металлической заливки, отличающая ся тем, что, с целью компенсации механических напряжений в соединении блока со стержнем, возникающих при нагреве подиш 1 в период обжига и пуска электролизера, заливка выполнена из сплава алюминия, с 25-35% (по массе) железа. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 4076610, кл. 204-290, опублик. 1975. 2.Патент ФРГ № 1187809, кл. 40 с 3/12, опублик. 1965. 3.Авторское свидетельство СССР № 583206, кл. С 25 С 3/08, 1976.