Катодный кожух электролизера для получения алюминия

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к оборудованию для электролитического получения алюминия. Целью изобретения является увеличение срока службы электролизера за счет обеспечения возможности регулирования жесткости кожуха при минимальных металлоемкости и массе. Для этого наружная сторона стенок кожуха выполнена в виде металлических труб, разделенных на секции, каждая из которых снабжена патрубком для подачи и отвода хладагента. Внутренняя стенка кожуха выполнена в виде балки из стального листа, к которому приварены продольные ребра, например, таврового сечения. Перепад температур между стенками вызывает термические напряжения, а наличие секционированного коллектора обеспечивает компенсацию напряжений без разрушения кожуха. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Гп) С 25 С 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ L1 ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTQPCKOMY С ВИДЕ) ЕГ ЬГТБ"

Ос 4 4

Сд о (21) 4422600/02 (22} 10.05.88 (46) 23.08.91. Бюл. Г1 "..1 (71) Сибирский металлургический ин;.:.. .тут им.Серго Орджоникидзе (72) А.М.Кирносов, В.С,Гаряшин, Ю.С.Самсонов, И.Г.Тюменцев, А Н,Казанцев и В.Н.Гульняшкин (53) 669.713.72 (088.8) (56) Авторское свидетелство CCCP - 5;5170. кл., 25 С 3/г 8, 1975. (54i КАТОДНЬ1Й КОЖУХ эЛЕКТГ -Г" 1ИЗЕРА

1.Г1Я ПО.1 y чЕHИЯ . ЛIciь ИНИЯ (57, И.;обре,е-:ие относ" ".Р Y цветнои мегаъ ургии, в члсности к оборудованию для электролитическог0 по:учения алюминия, Целью изобретения Р яется понышение

Иэобрегение относится к области цветной металлур ии в частности к оборудовани;-о для электролчти „.с,;ого получения алюмини», Целью июбретенкя янляется поьышениP срока службы электролиэер.- путем обеспечения возможности ре улирования жесткости кожуха при минимальных металлоемкос и и весе.

В электролизере, имеющем анодное устройство и катод с металлическим разъем

HbiM кожухом, выполненным иэ продольных и торцовых балск (стенок), соединенных с возможностью взаимного перемещения, наружная сторона стенок кожуха выполнена в виде металлических труб, разделенных на секции. каждая иэ которых снабжена патрубком для подачи и отвода хладагента.

„„5U „„1671736 А1 сро::а службы электролизера за счет обеспечения возможности регулирования жесткости кожуха при минимальных металлоемкости и массе. Для этого наружная с горона стенок кожуха выполнена в в .де металлических труб, разделенных на гекции, каждая из которых снабжена патруб«ом для подачи и отвода хладагента.

Внутренняя стенка кожуха выполнена в виде ба ки иэ стального листа, к которому приварены продольные ребра, например, таврового сечения. Перепад температур между стенками вызывает термические напр.-же н ия, а н величие секционированного колл ктора обеспечивает компенсацию напр кений без разрушения кожуха. 1 з.п.фль,2 и"

E нутренняя стенка кожуха выполнена в в це оалки из с1алъного листа, к которому приварены продольные ребра, например, талроьогс сечения. Наружная стенка кожуха выполнена из металлических труб, приваренных к ребрам.

Вследствие перепада температур между внутренней и наружной поверхностями стенок во время работы электролизера возникает напряженное состояние стенки кожуха. Внутренняя поверхность стенки, контактирующая с футеровкой, нагревается эа счет притока тепла со стороны ванны.

Наружная поверхность стенки охлаждается за счет принудительной регулируемой циркуляции воздуха в секциях труб. Перепад температур между внутренней и наружной поверхностями стенок вызывает термические напряжения в стенке и ее изгиб. Стрела

1671736

10

15 ,«0

ДВ

55 прогиба стенки направлена в сторону ванны с алюминием. Температура внешней стороны стенки поддерживается и регулируется путем изменения интенсивности продувки, например, воздуха. При этом разность температур внутренней стенки и наружной, состоящей из труб, Обеспечивает различную податливость отдельных участков балки, Отличительным признаком предлагаемого электролизера является то, что наружная сторона стенок кожуха предс-авляет собой коллектор для принудительной и регулируемой в процессе работы электролизера циркуляции воздуха и выполнена в виде не сообщающихся одна с другой секц,й с целью регулирования изгиба гтенки по участкам и достижения наиболее равномерного распределения давления на футеровку, что осуществляется дифференцированным охлаждением отдельных секций труб.

В предлагаемом электролиэере коллектор является частью стенки кожуха и служит для создания напряженного сосгояния стенки путем охлаждения ca orn себя. Это обеспечивает приспособление кожуха к конкретным. изменяющимся условиям работы зле«тролиs ра срок слчжЬ !;;. О п вы шается.

На фиг. 1 изображен злак; ролизер. ОСщий вид; н . фиг. 2 -- то .ке, сече. ие.

Кдтоднь и кожух сорTG-"i из ме1ал. ччского "лтОДМОГО кожуха, имея: . «е О Днище 1, футерованное у ольными блоками 2 и Огне упорными кирпичами 3, теплоиэоляцио..ной засыпки 4, токсподводящих блюмсов 5, двух продольных и двух торцовых с;енок (балок 6 и 7), соединенных с возможностью взаимного перемещения, Пои эток ко .„ы продольных и торцовых балок, прилег=.,ющие одна к другой, выполнены в виде вилкообразнай и Т-Образной формь. кронштейна и 6, выполненчыг;и с Отвестиями, ч K3i0pûå вставлень упругие элементы, в виде подпружи :енных болтов 9, шарнирно связанные с балками. Балки воздуха выполнены из стального листа

10, образующего внутреннюю стенку, продольных ребер 11, например, таврового сечения и металлических труб 12. Все эл<.мснты балки соединяются сваркой, Трубы соединены в секции как по длине балки, так и по ее высоте. Для подачи и отвода хладагента каждая секция снабжена патрубками 13. Регулирование степени Охлаждения отдельных секций труб, т е, регулирование податливости отдельных участков балки осуществляется в соответствии с показаниями датчиков 11 давления или температуры, установленных на внут ренней стенке балки. Датчики давления устанавливают между футеровкой и внутренней стенкой, для регистрации усилий, с которыми футеровка воздействует на балку. Датчики температуры могут быть установлены на внешней, относительно катода, стороне стального листа 10.

При изгоговлении кожуха трубы 12 перед сваркой нагревают до 150-200 С, а стальной лист и ребра имеют температуру окружающей среды. Такая технология ИэгОтоВЛЕНИя ОбЕСПЕчИВаЕт ПрЕдеарИтЕЛЬНОЕ напряженное состояние балок, r.е. более высокую жесткость на 20 — 25, или жо соответствующее снижение веса при номинальной жесткости бале к.

Во время работы, стройства при pBclUI«IpeIII I фуеровки усилие от нее передается "а баЛКИ 6 И 7, которЫЕ, ПЕрЕМЕщаяСЬ, сжимзют пружины. Одновременно идет интенсивное охлаждение труб 12 что обеспечивает наибольшую жесткость стенок и их прямолинейность, После того как стенки отодвинутся на величину, допустимую сжатием пружины, начинается регулирование

Охлаждения секций таким образом, что каждая стен«.". гжуха катода принимает форму

Г а с. . ë p ." . .ч е йс я фут е р .3 в к 1; и О г е с . е ч и в а е т при этом оптимальное давление на последнюо а«rIo «.лине генки, TQI; и по г ысоте футеровки.

Вклк:- =-.ние регулировки системы О«в,аждения и управления ре; улированием охлаждения секций с.:ущестчляется в

-ависимо. v От дателе;ия футеоовки на сте:..ry регистрируемого датчиками 1 давления. При прибли. ении дачлелия к крити ческпму (р =-, 3 МПа). orIpe„",еляемг«му прочностью футеровки, осуществ«.а ие соОтес.:ствующнх секций уменьшаетг.я и дан ый участок стенки кожуха становигся менее жестким (более пода-.ливым) и о ходлт.

1р уменьшении даьления (I:p1 паде:-:и ; тем -оратуры фугеровки) интенсивность пхла«к.ценил секции возрастает, коллектор, Образующий н:.ружныЛ пояс стенки. укорачивается и тем самым прижимает сгенку к фу еровке.

Технико-экономические преимущества предлагаемой конструкции по сравнению с известной обусловлены тем, что секционированный воэдухоохлаждаемый ксллектор обеспечивает определенную жесткость, а следовательно, равномерное, допустимое давление футеровки на стенку кожуха катода по всей длине и высоте футерозки и при различных режимах работы электролиэера, Этб сводит к минимуму возможность раэру:.пения футерг.ьки и, следователь,;о, 1671736 утечки алюминия, исключает пластическую деформацию стенок кожуха, а эначит,обеспечивает плотное прилегание футеровки и стенок кожуха и возможность повторного использования стенок кожуха после ремонта, а также увеличение межремонтного периода. Предварительно напряженное состояние стенок обуславливает повышение прочности по сравнению с известной конструкцией на 20-257, что позволяет уменьшить вес и металлоемкость кожуха и, следовательно, снизить затраты на проведение ремонтов.

Нагревшийся воздух иэ коллектора можно использовать, например, при обогреве теплиц, производственных помещений.

Формула изобретения

1, Катодный кожух электролизера для получения алюминия, содержащий металлический прямоугольный кожух с днищем, 5 стенки которого выполнены с поясом жесткости, имеющим внутренние и наружные стенки, соединенные ребрами жесткости, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы элекролизера за

10 счет обеспечения воэможности регулирования жесткости кожуха при минимальных металлоемкости и весе, наружные стенки выполнены в виде дополнительного коллектора из металлических труб, разделенных

15 на секции.

2. Кожух по п.1, отличающийся тем. что ребра жесткости имеют тавровый профиль.

1671738

5

Ф

Составитель Е. Теренин

Редактор Н. Бобкова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Кучерявая

Заказ 2805 Тираж 382 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101