Способ приготовления чугуна для заливки токоподводов в угольных блоках алюминиевого электролизера

 

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ж

С:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4800119/02 (22) 03.01;90 (46) 15.02.92. Бюл, M 6 (71) Братский алюминиевый завод (72) A,Н.. Маленьких, А.А. Арнольд, В.А. Горбунов и А.Н. Матвеичев (53) 669,13.018.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

t4 1073318, кл; С 22 С 37/10, 1984.

Производство алюминия: Справочник металлурга по цветным металлам. М„ металлургия, 1971, с. 196-244. (54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЧУГУНА

ДЛЯ ЗАЛИВКИ ТОКОПОДВОДОВ В.

УГОЛЬНЫХ БЛОКАХ АЛЮМИНИЕВОГО

ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к технологии приготовления жидкого чугуна для заливки токоподводов в угольных блоках при монтаже катодных ус, Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии приготовления жид«ого чугуна, используемого для заливки t() коподводов в угольных блоках при монтаже катодных устройств алюминиевого элект1)олизера, Цель изобретения — снижение расхода электроэнергии на производство алюминия за счет снижения омического сопротивлв= ния на участке блок — токоподвод и, сниже-.ние себестоимости чугуна для заливки, При приготовлении жидкого чжуна д)(й заливки токоподводов в угольных бабках алюминиевого электролизера используями в качестве шихтового материала — чутун ли2 " тройств алюминиевого электролизера. Цель изобретения — снижение расхода электроэнергии на производство алюминия за счет снижения омического сопротивления на участке блок-токоподвод и себестоимости чугуна для заливки. Способ приготовления чугуна заключается в его расплавлении, введении в расплав феррофосфора и совместно с ферросилицием фильтр-остатка от переработки анодных осадков и сплавов производства алюминия высокой чистоты следующего состава, мас. : кремний 4-8; медь 5-18; железо 15 25; алюминий остальное. При этом фильтр-остаток имеет крупность 50-1500 мкм, а соотношение ферросилиция и фильтр-остатка поддерживают от 1: (1,5 — 7). Использование изобретения позволяет снизить омическое сопротивление на участке блок-токоподвод в среднем на 28 . 1.табл. тейный коксовый чушковой следующего состава, мас. ; углерод 3,5; кремний 2,7; фосфор 0,8; марганец 0,6; сера 0,02; железо остальное, а также феррофосфор по ТУ 145-72-76Е, ферросилиций по ГОСТ 1415-78 марки ФС 45 и фильтр-остаток от переработки анодных осадков и сплавов производства алюминия высокой чистоты с различным химсоставом и измельченный до различной крупности, в частности 50-1500 мкм. Приготовление чугуна ведут в индукционной печи ИЧТ-2,5/1-С4.

Пример 1, ° После расплавления чушкового чугуна и легирования феррофосфором в расплав вводят ферросилиций со1712447 вместно с фильтр-остатком в виде порошка, содержащего компоненты, мас. :

Кремний 4

Медь 5

Железо . 25

Алюминий : 66

Вводят ферросилиций и фильтр-остаток соответственно s количестве 3.0 и 4,5 кг/т чугуна при их соотношении 1: 1,5.

Крупность фильтр-остатка составляет

50 мкм., Получают чугун следующего состава, мас.$: углерод3,5; кремний2,85; медь 0,02; алюминий 0,25; фосфор 1,0; марганец 0,6; сера 0,02; железо остальное.

Полученным чугуном заливают токоподводы в угольных блоках. После остывания измеряют электросопротивление на участке блок — токаподвод. Отбирают пробы и образцы для исследования свойств чугуна, получаемого по предлагаемому способу.

Пример 2. Чугун готовят по примеру

Содержание компонентов в фильтр-остатке. мас. :

Кремний 6

Медь 9

Железо 21

Алюминий 64

Количество введенных ферросилиция и фильтр-остатка соответственно 3,0 и 9,0 кг/т чугуна при их соотношении 1: 3.

Крупность порошка фильтр-остатка 500 мкм.

Получают чугун следующего состава, мас.%; углерод 3,5; кремний 2,88; медь 0,08; алюминий 0,49; фосфор 1,0; марганец 0,6; сера 0,02: железо остальное.

П ри м е р 3. Чугун готовят попримеру1.

Содержание компонентов в фильтр-остатке, мас.%:

Кремний 6

Медь 13

Железо 18

Алюминий 63

Количество введенных ферросилиция и фильтр-остатка соответственно З,О и 15,0 кг/т чугуна при их соотношении 1: 5.

Крупность порошка фильтр-остатка

1000 мкм.

Получают чугун следующего состава, мас, ; углерод 3,5; кремний 2,91; медь 0,19; алюминий 0,81; марганец 0,6; сера 0,02; же-ne3o остальное.

П р и м е. р 4. Чугун готовят по примеру 1.

Содержание компонентов s фильтр-остатке, мао. :

Кремний 8

Медь 18

Железо 15

Алюминий 59

Количество введенных ферросилиция и фильтр-остатка соответственно 3,0 и 21 кг/т чугуна при их соотношении 1; 7.

Крупность порошка фильтр-остатка

1500 мкм, Получают чугун следующего состава, мас,%: углерод 3,5; кремний 2,99; медь 0,36: алюминий 1,05; фосфор 1,0; марганец 0,6; сера 0,02; железо остальное.

В примерах 5-12 приготовление чугуна ведут аналогично примерам 1-4 с запредельными значениями параметров, Согласно известному способу ферросилиций вводят в расплав в количестве 6 кг/т чугуна, получают чугун состава, мас.%>. углерод 3,5; кремний 2,96: фосфор 1,0; марганец

0,6; сера 0 02; железо остальное.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что омиче- ское сопротивление на участке блок — токоподвод при использовании чугуна для заливки токоподводов в угольных блоках, приготовленного по предлагаемому clloco-. бу (примеры 1 — 4), в сравнении с известным, ниже на 28%, в результате уменьшается расход электроэнергии на 53 кВтч/т электролитического алюминия. При использовании фильтр-остатка от переработки анодных осадков и сплавов производства алюминия высокой чистоты снижается себестоимость чугуна для заливки токоподводов в угольных блоках. Поскольку фильтр-остаток от переработки анодных осадков и сплавов модифицирует структуру жидкого чугуна, следовательно, и структуру чугуна после его затвердевания, создается более плотная структура чугуна, равномерно распределяется усадка. За счет подобранной крупности фильтр-остатка обеспечивается наследственность модифицированной структуры от жидкого чугуна к затвердевшему. Кремний и медь увеличивают продолжительность модифицирующего действия в жидком чугуне с повышением его жидкотекучести. Повышение прочности ведет к сохранению целостности чугуннЬй заливки, подверженной растяжению на разрыв под действием сил термического расширения токоподвода. Повышение жидкотекучести чугуна обеспечивает более плотное заполнение зазора между токоподводом и угольным блоком и создание за счет этого плотного контакта чугуна с блоком и токоподводом-. 3a счет уменьшения усадки плотный контакт чугунной заливки с блоком сохраняется после затвердевания чугуна.

Сохранение целостности чугунной заливки

1712447 снижению жидкотекучести чугуна беэ дополнительного эффекта модифицирования, а увеличение выше 1; 1,5 не повышает модифицирующий эффект, ция и фильтр-остатка ниже 1: 7 ведет к

Крупиост ь фильтростатка, мкм

Содермание компонентов в фильтр-остатке, масА

»»

Соотнснаение ферросилиция и фильтростатка

Электросопротивление на участке блоктокоподвод икОм

Мидкотекучесть и 1 мм

Предел проче ности прн растяжении,,ИПа

si cu pe йг

»»» Ф»

650 0,68

690 о,66

710 0,64

680 0,68

700 0,65

705 0,65

610 0,69

710 .0,64

610 0,75

710 0,64

605 0,65

610 0,69

1го

1го

1го

120 I 25

25 66 1 1 5

21 64 13

18 63 . 1. 5

15 59 ..17

20 63 1 4

20 63:. ) ?4

20 67 1:4

20 . 59. 1:4

20 71. 14

20 54 1:4

20 63. . 1 9

2о 6Э . 1:1

»о

320 ззо . З1О

3Зо

280

4 5

6 9

6 13

8 18

6 11

2 11 и

6 3

6 20

6 11

6 11

3D

7007оо

7оо

7оо

700 . 7оо

i

3 .4

6

8

1О

11

12

Известный

»» 280 . 610 0,75 1го

1002 фер росилиция

Составитель Л.Буканова

Редактор Л.Пчолинская Texpeä М.Моргентал Корректор M.Ïîæî

Заказ 512 Тираж :.. Подписное

ВНИИПИ Государственного комиков по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/,Б

Производственно-издательский кбМбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 и создание плотного контакта ведет к снижению омического сопротивления на участке блок — токоподвод.

При уменьшении крупности фильтр-остатка менее 50 мкм уменьшается продолжи- 5 тельность модифицирования жидкого чугуна, а при увеличении более 1500 мкм— исчезает наследственность модифицированной структуры от жидкого чугуна к затвердевшему. В результате в обоих случаях. 10 снижается прочность чугуна.

При уменьшении содержания кремния в фильтр-остатке. менее 4 мас.7 снижается жидкотекучесть чугуна, что ухудшает качество заполнения зазора между блоком и токо- 15 подводом, а.при увеличении более 8 мас,ф снижается прочность чугуна, что ведет к нарушению целостности чугунной заливки.

При уменьшении содержания. меди в . фильтр-остатке менее 5 мас.% увеличивает- 20 . ся усадка чугуна, приводящая к ухудшению контакта чугунной заливки с блоком после затвердевания чугуна, а при увеличении 6o-. лее 18 мас,7 повышается удельное электросопротивление чугуна, что ведет. к 25 повышению омического сопротивления на участке блок -токоподвод.

Уменьшение соотношения ферросилиФормула изобретения

Способ приготовления чугуна для заливки токоподводов в угольных блоках алюминиевого электролизера, вкл.ючающий расплавление чугуна, легирование его феррофосфором и ферросилицием путем их введения в расплав, о тл и ч а ю щи и ся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии на производство алюминия засчет снижения омического сопротивления на участке блок — токоподвод и снижения себестоимости чугуна для заливки, в расплав совместно с ферросилицием дополнительно вводят в соотношении 1: (1,5- 7) фильтр-остаток от переработки анодных осадков и сплавов производства алюминия высокой чистоты крупностью 50-1500 мкм состава, мас., :

Кремний 4-8

Медь 5-18

Железо 15-25

Алюминий Остальное