Способ контроля качества изготовления катодной секции алюминиевого электролизера

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 С ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ТЕНИЯ ЗОБ ОПИСАН К АВТОРСКОМУ ИДЕТЕЛЬС масть й ка; - кри блок- б вают, ч нагреве зависим в случае Изобретениталлургии и можконтроля стойкоминиевых электкачества заливкных секциях,гунная Твко вые и я бло ивая лок- гольно аливтакте казы- а при дает люмс м бло. ится к цветнои меь использовано для дных секций в алюах и оценки влияния ов чугуном в катодатно ет бы ти кат олизе блюм ке,Указаннаярегистрирующный токоподвтокоподводомкоподводом 67 (блюмсу) изаливке 5.(71) Иркутский филиал Всесоюзного научноисследовательского и проектного институтаалюминиевой, магниевой и электроднойпромы шленности(56) Производство алюминия, - Справочникметаллурга по цветным металлам. М.: Металлургия, 1971, с. 244.(54) СПОСОБ КОНТРОЛТОВЛЕНИЯ КАТОДНОЙНИЕВОГО ЗЛЕКТРОЛИЗЕРА(57) Изобретение может быть использованодля контроля стойкости катодных секций в алюЦель изобретения - повышение достоверности выявления дефектов в блоке.На фиг. 1 представлена схема контроля трещинообразования катодных секций; на фиг, 2 - график зависимости электросопротивления (К) катодной секции от температуры (Т) ее нагрева, представленный тремя коивыми: - кривая А показывает зависи 696598 А 1 миниевых 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 электрическоготока 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, - Т в контакте блок - чу вая Б - зависимость В люмс(при этом обе кр то трещинообразован не наблюдалось), - к ость Й-Т в контакте с появления трещин в у схема контроля включает ий прибор 1, подключен- одом 2 к угольному блоку 3, 4 к чугунной заливке 5, ток металлическому стержню термопарой 8 к чугуннойПри нагреве 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 бпюмса может Оказать разрушающее воздействие на угольный блок. При этом чаще всего по углам паза угольного блока, э 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 угольнъй блок - блюмс (фиг. 2, кривая Б). Изменение удел ьного электросопротивления Стали и чугуна в процессе нагрева не оказывает существенного влияния на показания контактного электросопротивления, поэтому кривые А и Б практически параллельны между собой,П р и м е р 1. В процессе испытаний подовую секцию помещают в нагревательную печь, В чугунную заливку устанавливают термоп эру 8. Потенциальные проводники (токопроводы 2, 4 и б) от секции выводят из печи наружу, Термопару и по. тенциальные проводники подключали к ре. гистрирующему 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 моменттрещинообразования, когда контактное электросопротивление начинает возрастать, визуально трещины не обнаружены и лишь в дальнейшем при нагреве, когда материал расширя. ется 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 образо. вания трещин различна, в целом ке процесс образования трещин при. существующей технологии заливки секции чугуном возни при более высоких температурах, чем при обжиге на электролите, так как скорость на 10 грева секций на металле значительно ниже, чем при обжиге на электролите.В приведенных примерах характерными являются температуры, при которых контак 15 тное электросопротивление является миникает в интервале температур 180 - 340 С, т.е.от температуры окончания компенсации усадочных размеров металла до температуры, при которой заметно уменьшается упругость металла, он становится более пластичным,Следовательно, до температуры 180 Стрещин в блоке не возникает, так как в этом промежутке идет процесв расширения блюмса, компенсирующий усадку чугунной заливки. При температуре выше 340 С трещин в блоке также не наблюдается, так как металл начинает терять свои упругие свойства.В табл. 1 обозначена температура, прикоторой начинается образование трещин в угольном блоке при нагреве катодной секции. Из таблицы видно, что наименьшая температура трещинообразования составляет 184 С, наибольшая 385 С,При монтаже секции 3 перед заливкойчугунам блюмс предварительно нагревают до 597 С. Из таблицы видно, что контактноеэлектросопротивление для этой секции снижается во всем диапазоне температур и трещин в угольном блоке не обнаружили как в процессе нагрева, так и при охлаждении секции.П р и м е р 2, Способ контроля трещинообразования опробован на промышленных электролизерах,В процессе заливки металлический чехол для термопары залит в чугун. В угольномблоке, чугунной заливке и блюмсе засверливались гнезда, в которых закреплялись потенциальные концы. Проводникиизолировались керамическими бусами, защищенными металлической трубкой,Потенциальные концы и термопара вы 40 ведены из катодного кожуха наружу и йодключены к регистрирующему прибору. В период испытаний ток в катодных секциях определяют путем измерения токораспределения по блюмсам, По перепаду напряжения 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 интервалначала раэрушения примерно тот же, что и при нагреве секций.в печи, однако при обжиге на металле разрушение начинается1696598 тывать особенности технологического режима эксплуатации электролизеров. Таблица 1 Температура нагрева, С/Р контактное, мкнм, при времени, ч Секции О 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00 3,25 3,50 3,75 4,00 4,2 4,50 4,75 5,00 5,25 5,50 .,75 6,00 312 359 380 420 465 500 554 532, 610 635 650 61 65 Ь 5 68 72 73 75 73 75 75 ю 75 235 52+16 35 72 84 98 115 128 140 159 170 196 2402 320 300 245 232 225 196 171 191 96 81 57 59 27570 е 18 29 49 63 85 97 112 135 147 163 134 221 2613 22 201 191472 164 151 138 18 102 94 72 64 53 289 335 362 385 440 459 488 507, 537 554 59 У44 38 35 32 28 21 16 12 108 , 5 Температура, при которой происходи появление трежн в блоках.Прн монтане катодиой секции базис предварительно натрет перед заливкой чугуном Т а б л и ц а 2 Температура нагрева, С/Р контактном, мкОм, прн времени, ч Вид обвита Секции 22 24 8 10 12 14 16 18 20 4 6 0 2 35 41 182 170 33 3852433 На металле 1 4354244129 27331 173 22535 Вг 115 112.У 2 2 О 629 165 585 57 2937430545 361 44081 99 50 112 23969 120 105 61176 99139 38209 Ы 5,79 631 80 51275 370 44558 64 246Ь 1 72159 19774 3899 112 131 419 208 38187 Температура, прн которой происходит появление тренин в блоках,При монтане катодйой секции блюме предварительно натрет перед заливкой чугуяом,мальным. Так при обжиге в печи на секции 1285 ОС, на секции 2196 С(табл.1) приобжиге на металле секции 1 331 С, секции 2 337 О при обжиге на электролите секции 3 184 С, секции 4305 С(табл. 2).Применение способа контроля трещинообразования катодных секций позволяет делать вьборочный контроль качества залитых секций, дает возможность подобрать оптимальный режим заливки, при котором исключено термическое разрушение секций. Данный способ дает возможность осуществлять контроль целостности подины пускаемых электролизеров, точно определить разрушенные секции и принимать меры, не допускающие отключения, Способ позволяет оценить влияния условий обжига и пуска, применения различных угольных материалов для монтажа, учиФ ор мул а и зоб рете н ия 20 Способ контроля качества изготовления катодной секции алюмиь:иевого электролизера путем пропускания электрического тока и измерения контактного электросопротивления на границе раз дела угольного блока с металлическойчастью секции, отличающийся тем; что, с целью повышения достоверности выявления дефектов в блоке, фиксируют изменение контактного электросопротивления 30 между угольным блоком и металлическойчастью катодной секции при нагреве ее в интервале температур 180-390 С и появление трещин в угольном блоке фиксируют по моменту перехода от снижения электросоп ротивления к его повышению,и ГКНТ СССГосуда 1 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 У,йкОи300 ЩО йф Ц 1 ираж П венного комитета ио изобоетениям 113 О 35, Москва, М(-35, Раушская на дписноеи открыти