Подовая секция алюминиевого электролизера

75 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) И 4 С 25 С 3/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН тво СССР 1979. по цвето алюминия 195,АЛЮМИНИЕВОГОГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИДЕГЕЛЬСТ(71) Братский алюминиевый завод(57) Изобретение относится к цвеметаллургии, в частности к.произ с ву алюминия электролизом расплавл нных солей, и касается конструкциикатодного устройства алюминиевогоэлектролизера,Цель изобретения - снижение падения напряжения в подине,повышение качества алюминия и увеличение срока службы электролизера. Токоподвод подового углеродистого блока выполнен составным по крайней мере из двух стержней 2, между которыми расположена прослойка 4 из материала с температурой плавления 400700 фС. Такое выполнение токоподводапозволяет снизить падение. напряженияв подине на 20 мВ. 1 ил 1 табл,Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом расплавленных солей, и касается конструкции ,катодного устройства алюминиевого электролизера.Целью изобретения является снижение энергозатрат, повьппение качества алюминия и увеличение срока службы 10 .электролизера.На чертеже схематически показана подовая секция, поперечный разрез.Подовая секция содержит угольный блок 1 с пазом, токоподводящие стержни 2, чугунную заливку 3 и прослойку 4 из перфорированного алюминиевого листа.Прн обжиге и пуске электролизера с разогревом подины токоподводящие 20 стержни расширяются без нарушения целостности чугунной заливки, так как перфорированная прослойка первоначально подвергается пластической деформации. Возникающие при этом 25 механические напряжения на данной стадии нагрева не могут разрушить чугунную заливку. Затем при достижении 400-700 С она распла.ляется, в результате чего возникшие механические 30 напряжения снимаются. И далее на самой ответственной стадии нагрева подины (до 950 С) токоподводящие стержни продолжают расширяться одновременно с уменьшением толщины прослойки, находящейся в жидком состоянии и заполняющей лишь часть пространства между стержнями благодаря наличию пустот в прослойке, образованных перфорированным листовым материалом при монтаже. подовой секции.Реализация исполнения предложенной подовой секции осуществляется при монтаже следующим образом,П р и м е рВ углеродистый блок 45 . размерами 4005502000 мм, имеющий паз 265 145 мм, укладывали два стальных стержня сечением по 115115 мм каждый. Между ними по всей длине блока помещали перфорированный алю миниевый лист толщиной 1,6 мм или 0,006 ширины паза блока, причем таким образом, чтобы кромки листы выступали над стержнями на 2-3 мм (для предотвращения подплавления листа 55 и попадания чугуна между стержнями). Суммарная площадь отверстий составляла 960 смф или 0,4 площади продольного сечения прослойки. Стержни стягивали струбциной и сваривали вотдельных точках между собой. Затемзазор между токоподводом и блоком.заполняли чугуном известным способом. Таким образом, получена подовая секция с токоподводом, выполненным нз двух стержней и прослойкой между ними, в которой образованы пустоты5 в результате использования перфорированного листа. После остываниясекции, измеряли электрическое сопротивление контакта токоподвод - блоки исследовали ее на предмет наличиятрещин в чугунной заливке и блоке,Из полученных секций монтировалиподину алюминиевого злектролизера.Конструкция составного токоподвода из нескольких стержней с дополнительной прослойкой между ними, выполненной из листового перфорированного токопроводящего материала с температурой плавления 400-700 С, например алюминия, имеющего суммарнуюплощадь отверстий в заданных интервалах, обеспечивает надежный электрический контакт в секции, лучшуюсортность получаемого алюминия иболее длительный межремонтный периодработы электролнзера за счет .предотвращения разрушения чугунной .заливки в результате расширения стержней при нагреве в процессе обжигаи пуска электролизера.Достигается зто вследствие первоначальной пластической деформацииперфорированной прослойки, затем еерасплавления (при достижении 400700 С) н уменьшения толщины прослойки при дальнейшем нагреве подовойсекции до максимальной температуры,В результате возникающие механические напряжения от расширения стержнейнезначительны и не могут разрушитьчугунную заливку.Выбранные условия лимитируются следующими факторами.1Уменьшение толщины прослойки менее 0006 ширины паза блока и увеличение температуры плавления материаола прослойки более 700 С не предотвращает разрыв чугунной заливки, а увеличение толщины прослойки более 0,02 ширины паза блока ведет к повышению электрического сопротивления в секции из-за чрезмерного уменьшения зазоров между токоподводом и боковымн стенками паза блока, что ухуд1475987 Удельноеэлектро- сопро- тивление Падениенапряжения РазТемпе" Общая ротя- енСредняяценаметалла,руб/т Суммарнаяплощадьотверстий1/площ.прод. сеч.прослойки Толщина прослойки, 1/ширины паза блока. Пример ратура плавления, фС рывчугуннойзалив ость рещин блов подине,мВ контакамесм 839 837 835 833 835 833 832 0,4 0,5 660 700 400 0,00 0,01 0,02 345 350. 0,07 0,08 01003 660 0,03 660 0,5 0,5 ает Н 5 0,5 Да0,5 Оэ 3 . Да 0,7 Не 0,01 300 0,01 800 О, 01 660 О, 01 660 831 834 из вестный 350 а шает условия заливки чугуна в этот зазор.Уменьшение температуры плавления материала прослойки менее 400 С не обеспечивает свободного расширения стержней на последней стадии нагрева подовой секции.При уменьшении суммарной площади отверстий менее 0,4 площади продольного сечения прослойки уменьшение толщины прослойки на конечной стадии нагрева прекращается ввиду заполнения промежутка между стержнями жидкой фазой, а увеличение более 0,6 ведет к повышению электросопротивления в подовой секции за счет наличия остаточных пустот после полного расширения стержней.Характеристики подовых секций по другим примерам и результаты испытаний представлены в таблице.Удельное электросопротивление в контакте токоподвод - блок по предлагаемому решению (примеры 1"3) ниже в сравнении с известнымна 222,что позволяет снизить падение напряжения в подине на 20 кВ. В результате предотвращения трещинообразования 1 в угольных блоках повысилась сортность получаемого алюминия на 5 руб/т.Целостность блоков способствует увеличению срока службы электролизера. С о р м у л а изобретения 1. Подовая секция алюминиевого электролизера, содержащая углеродистый блок с пазом, стальной токоподвод и чугунную заливку, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения энергозатрат, повышения качества алюминия и увеличения срока службы электролизера, стальной токоподвод выполнен по крайней мере из двух стержней, между которыми расположена прослойка толщиной 0,006- 0,02 ширины паза блока, выполненная из листового перфорированного материала с температурой плавления 400 о700 С и суммарной площадью перфорации 0,4-0,6 от площади продольного сечения прослойки.2. Секция по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в качестве листового материала используют алюминий или его сплав,Нет 0,059 320 Нет 0,061 340 Нет 0,063 330 30 0,078 350 80 0,080 350 82 0,082 360 т Нет 0,082 350