Способ монтажа подовой секции алюминиевого электролизера

(Ю 4 С 25 С 3 0 АНИЕ ИЗОБРЕТ ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ по 60 юл. Р 35рдена Ленинаислотатекло Бор ная Жидкое ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Братский ониевый завод(54)(57) 1.СПОСОБ МОНТАЖА ПОДОВОЙСЕКЦИИ АЛОМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРАвключающий укладку стального токоподводящего стержня в паз углеродистого блока и заполнение зазора между стержнем и блоком металлическойзаливкой, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения срокаслужбы подины и повышения качестваполучаемого алюминия, после заполнения зазора металлической заливкой довую секцию охлаждают до 550 -О С, после чего на ее наружную поверхность наносят дополнительныйслой, содержшций огнеупорные материалы с низкой растворимостью в жидком алюминии, причем толщина наносимого слоя составляет 0,01-0,05толщины токоподводящего стержня.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что в качестве дополнительного слоя используют раствор каолина в жидком стекле,3, Способ по п.2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что раствор дополниельно содержит борную кислоту приследующем соотношении компонентов,1258879Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролиэом расплава, и может быть использовано при монтаже подовых секций для катодного устройства алюминиевого электролизера.Цель изобретения - увеличение срока службы подины и повышение качества получаемого алюминия.Сущность изобретения заключается в том, что после заполнения зазора металлической заливкой подовую секцию охлаждают и нри температуре заливки 550-600 С на ее наружную поверхность наносят дополнительный слой из раствора, содержащего огнеупорные материалы с низкой растворимостью в жидком алюминии, причем толщина наносимого слоя составляет 0,01-0,05 толщины токоподводящего стержня. Для нанесения этого слоя используют раствор каолина в жидком стекле. КаолинБорная кислотаЖидкоестекло 65-75 30 35 40 Остальное 45 50 55 Раствор дополнительно содержит борную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: При температуре 550-660 С из раствора удаляется влага и на наружной поверхности металлической заливки образуется плотный слой, обладающий низкой растворимостью в жидком алюминии. Борная кислота при этом, разлагаясь, преобразуется в борный ангидридеКаолин используют в качестве огнеупорной основы с низкой растворимостью в жидком алюминии. Частично (до 20 мас.%) вместо каолина могут быть использованы окислы металлов, которые обладают этим свойством,например окись алюминия, Жидкое стекло обеспечивает образование плотного слоя с хорошим сцеплением его с металлической заливкой. Целесообразность введения в раствор борной кислоты вызвана следующим обстоятельством: катодный алюминий, проникающий к токоподводящему стержню, содержит титан и ванадий, что позволяет повысить защитные свойства слоя за счет образования на его 1 О 15 20 25 поверхности пленки пз тугоплавких диборидов титана и ванадия.Выбранные условия лимитируются следующими факторами: снижение температуры металлической заливки прио нанесении слоя менее 550 С не обеспечивает образования плотного слоя и хорошего сцепления его с наружной поверхностью заливки, а повышениеоболее 600 С ведет к образованию пористого слоя; с уменьшением толщины дополнительного слоя менее 0,01 толщины токоподводящего стержня не достигается надежной защиты металлической заливки и токоподводящего стержня от растворения их жидким алюминием, а с увеличением более 0,05 снижается прочность слоя; уменьшение содержания каолина менее 65 мас.% ведет к повышению растворимости слоя в жидком алюминии, а увеличение более 75 мас.% - к образованию рыхлого, непрочного слоя; дополнительное введение борной кислоты в количестве меньшем чем 1% не обеспечивает повышения защитных свойств слоя, а большем чем 5% ведет к образованию пористого слоя.Реализация способа осуществляется при монтаже подовой секции: впаз блока устанавливают стальной токоподводящий стержень, затем производят заливку чугуном, после чего секции охлаждают. При достижениитемпературы чугунной заливки 550 -о600 С на ее наружную поверхностьнаносят слой раствора каолина в жидком стекле (с плотностью 1,20 г/см),3в который дополнительно может бытьвведена борная кислота.На чертеже изображена подоваясекция, изготовленная предлагаемымспособом, разрез,Подовая секция содержит углеродистый блок 1 с пазом, стальной токо- подводящий стержень 2, металлическую заливку Э и дополнительный слой 4, образованный при нанесении раствора, содержащего каолин, борную кислоту и жидкое стекло.П р и м е р 1, Стальной стержень размерами 23 х 12 х 160 мм, покрытый на длину 140 мм чугуном, нагревают до 550 С, после чего на поверхоность чугуна наносят слой из раствора толщиной 0,01 толщины стержня, состоящего иэ следующих компонентов, мас.%:,ного слоя осле нсытания до исвытания Предлагаемьй1 550(плотностью1,20 г/см ) 345После охлаждения образца до температуры окружающего воздуха определяют качество нанесенного слоя; а затем часть стержня, покрытого чугуном,погружают в расплавленный алюминий 10с известным содержанием железа при900 С ивыдерживают в течение 8 ч..После извлечения образца отбираютпробу алюминия на определение содержания железа, а образец исследуют 15на предмет изменения его состоянияпо внешнему виду,П р и м е р 2, Образцы готовят ииспытуют аналогично примеру 1 приследующих параметрах: температура 20570 С", толщина слоя 0,03; составраствора, мас.Ж: каолин 70, борнаякислота 3, жидкое стекло 27.Н. р и м е р 3. Образцы готовят ииспытуют аналогично примерупри 25следующих параметрах: температура600 С; толщина слоя 0,05; составраствора, мас.%: каолин 75, борнаякислота 5, жидкое стекло 20.Приме ры 4 и 5. Испытания 30проводят при температурах и толщинах слоя за пределами предлагаемыхинтервалов.П р и м е р ы 6 и 7. Испытанияпроводят при температурах и толщинах слоя за пределами интервалов 879 4состава раствора. Испытанию подвергают образец беэ нанесения слоя.Результаты испытаний приведены в таблице.Как видно иэ приведенных в таблице данных, увеличение содержания железа в алюминии после выдержки образцов, изготовленных по предлагаемому способу, отсутствует, что наряду с обследованием состояния образцов указывает на то, что чугун и стальной стержень в жидком алюминии не растворяются.В процессе эксплуатации алюминиевого электролиэера проникший к токоподводящим стержням жидкий катодный алюминий контактирует с нанесенным слоем, не растворяющимся в нем, в результате чего предотвращается разрушение металлической заливки, токоподводящего стержня и подовой секции в целом. Кроме того, жидкий алюминий взаимодействует с борным ангидридом с выделением бора, образующего с титаном и ванадием дибориды в виде пленки на поверхности слоя, преграждающей проникновение алюминия в его глубь, что повышает защитные свойства нанесенного слоя,Таким образом, дополнительный слой, нанесенньп на наружную поверхность металлической заливки, позволяет сохранить целостность подовой секции и, тем самым увеличить срок службы подины и повысить качество получаемого алюминия.) Оо паолин Борная кислоте лщаое стекло ОЗ КаолннБорная нслота 0 Мидкое стекло 39 Э Баолнн Боркая кислота Жидкое стекло Тираз 615 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Рауаская наб.