Способ контроля качества изготовления катодной секции алюминиевого электролизера
Изобретение может быть использовано для контроля стойкости катодных секций в алюминиевых 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 элек-фическоготока 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.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s>
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4802090/02 (22) 08.01.90 (46) 07.12.91. Бюл. N. 45 (71) Иркутский филиал Всесоюзного научноисследовательского и проектного института алюминиевой, магниевой и электродной промы шленности (72) В. А. Евменов, Б. И. Аюшин, Б. С. Громов,cD. К. Тепляков, С. А. Занин, Н. А. Черемисин и Ю. А, Зверев (53) 669,713.7(088.8) (56) Производство алюминия. — Справочник металлурга по цветным металлам. M.: Металлургия, 1971, с. 244. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАТОДНОЙ СЕКЦИИ АЛЮМИНИЕВОГО ЗЛЕКТРОЛИЗЕРА (57) Изобретение может быть использовано для контроля стойкости катодных секций в алюИзобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для контроля стойкости катодных секций в алюминиевых электролизерах и оценки влияния качества заливки блюмсов чугуном в катодных секциях.
Цель изобретения — повышение достоверности выявления дефектов в блоке.
На фиг. 1 представлена схема контроля трещинообразования катодных секций; на фиг, 2 — график зависимости электросопротивления (R) катодной секции от температуры (T) ее нагрева, представленный тремя коивыми: — кривая А показывает зависи„„5U 1696598 А1 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. о масть R — T в контакте блок — чугунная залив- О ка; — кривая Б — зависимость R — Т в контакте (, блок- блюмс(при этом обе кривые показы- у вают, что трещинообразования блока при нагреве не наблюдалось), — кривая В дает зависимость R — Т в контакте с блок — блюмс в случае появления трещин в угольном бло. ке.
Указанная схема контроля включает в регистрирующий прибор 1, подключенный токоподводом 2 к угольному блоку 3, токоподводом 4 к чугунной заливке 5, токоподводом 6 к металлическому стержню
7 (блюмсу) и термопарой 8 к чугунной заливке 5.
1696598
При 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 ".îñòàâ чугуна) термическое расширение блюмса может
Оказать разрушающее воздействие на угольный блок. При этом чаще всего по углам паза угольного блока, в котором залит блюмс, образуются трещины 9, так называемые "усы".
Для упрощения схемы контроля и удоб. ства подключения проводников потенциал можно снимать не с чугунной заливки, а непосредственно с блюмса, т.е. измерять контактное сопротивление на участке угольнъ)й блок — блюмс (фиг. 2, кривая Б). Изменение удельного электросопротивления
Стали и чугуна в процессе нагрева не оказывает существенного влияния на показания контактного электросопротивления, поэтому кривые А и Б практически параллельны между собой, Пример 1. В процессе испытаний подовую секцию помещают в нагревательную печь, В чугунную заливку устанавливают термоп эру 8. Потенциальные проводники (токопроводы 2, 4 и 6) от секции выводят из печи наружу. Термопару и потенциальные проводники подключали к регистрирующему 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 расширяется 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 образования трещин различна, в целом >ке процесс образования трещин при. существующей технологии заливки секции чугуном вознипри более высоких температурах, чем при обжиге на электролите, так как скорость на10 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 С трещин 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, при которой начинается образование трещин в угольном блоке при нагреве катодной cei<ции. Из таблицы видно, что наименьшая температура трещинообразования составляет 184 С, наибольшая 385 С.
При монтаже секции 3 перед заливкой чугунам блюмс предварительно нагревают до 597 С. Из таблицы видно, что контактное электросопротивление для этой секции снижается во всем диапазоне температур и трещин в угольном блоке не обнаружили как в процессе нагрева, так и при охлаждении секции.
Пример 2. Способ контроля трещинообразования опробован на промышленных электролизерах, В процессе заливки металлический чехол для термопары залит в чугун. В угольном блоке, чугунной заливке и блюмсе засверливались гнезда, в которых закреплялись потенциальные концы. Проводники изолировались керамическими бусами, защищенными металлической трубкой.
Потенциальные концы и термопара вы40 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 интервал начала раэрушения примерно тот же, что и при нагреве секций.в печи, однако при обжиге на металле разрушение начинается
1696598 тывать особенности технологического режима эксплуатации электролизеров.
Таrëнца 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>5Q 75 6>00
312 359 380 420 465 500 554 532, 610 635 650
Ьl 65 65 68 72 73 75 73 75 75 > 75
285
+15 34 66 78 9! t01 120 136 144 171 191 241
272 249 231 227 218 198 169 !71 !3 97 83 60
590 6!9 635
87 88 28
301 342 369 400 440 488 525 557
73 76 80 76 83 85 85 87
+16 35 72 84 98 115 128 140 159 170 196 240
320 300 245 232 225 196 171 191 96 81 57 59
70 е» 18 29 49 63 85 97 112 135 147 163 184 221 261
221 201 191 ° 472 164 151 138 1\8 102 94 72 64 53
289 335 362 385 440 459 488 507, 537 554 597
>>4 38 35 32 28 21 16 12 10 8 . 5
Температура, при которой происходит появление тренин в блоках.
Прн монтане катодиой секции блкис предварительно натрет перед заливкой чугуном
Т а б л я ц а Р
Температура нагрева, С/Р контактном, мкОм, прн времени, ч
Вид обвита Секции
22 24
8 10 12 14 16 18 20
4 6
О 2
35 41
182 170
33 t 385
24 33
На металле 1
42
44!
273
173 225
uS Вг
112
+21
208
131
63
146
58
152
29
197
92
118
337
168 231
76 5е
9Ь
74
137
176
61
149
52
153
+21
196
33
181
Па элекзролите
+19
250
184
Ь7.7!2
201
629 !
585 !
293
74
361 440
81 99
5Qt
112
239
120 !
61
176
99
139
38
209
585, 79
631
512
370 445
58 64
246
Ьl
72
159
197
138
112
131
+19
208
38
187 Температура, прн которой происходит появление тренин в блоках, При монтане катодйой секции блкис предварительно натрет перед заливкой чугуяом. мальным. Так при обжиге в печи на секции
1285ОС, на секции 2196 С(табл. 1) при обжиге на металле секции 1 331 С, секции 2 337 при обжиге на электролите секции 3 184 С, секции 4 305 С (табл. 2).
Применение способа контроля трещинообразования катодных секций позволяет делать вь|борочный 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, учиФормула изобретения
20 Способ контроля качества изготовления катодной секции алюми:иевого электролизера путем пропускания электрического тока и измерения контактного электросопротивления на границе раз25 дела угольного блока с металлической частью секции, отл и ч а ю щи йся тем; что, с целью повышения достоверности выявления дефектов в блоке, фиксируют изменение контактного электросопротивления
30 между угольным блоком и металлической частью катодной секции при нагреве ее в интервале температур 180-390 С и появление трещин в угольном блоке фиксируют по моменту перехода от снижения электросоп35 ротивления к его повышению.
1б96598
Составитель А,абросимов
Техред М,Моргентал Корректор Н.Ревская! едактор С,Г,атрушева
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 4283 Тира;к Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
