Способ образования литых электроконтактных пробок
Владельцы патента RU 2385976:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (СГАУ) (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-техническая фирма "Заряд" (ООО "НТФ "Заряд") (RU)
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности способу создания анодных и катодных узлов магниевых и алюминиевых электролизеров. Способ включает заливку расплавленного металла в предварительно подготовленные отверстия в углеродистом аноде, при этом на расплавленный металл воздействуют импульсным магнитным полем в процессе кристаллизации металла для обеспечения его принудительного заполнения в отверстия углеродистого анода. Обеспечивается улучшение контакта между пробкой и углеродистым материалом и снижение трудоемкости и энергозатрат. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано, например, при разработке и создании анодных и катодных узлов магниевых и алюминиевых электролизеров.
Известен способ соединения металлов с электродными материалами на основе углерода (Плазменно-дуговая сварка углеродных материалов с металлами, В.И.Лакомский, М.А.Фридман, Киев, Экотехнология, 2004 г. стр.196). В этом способе в теле электрода из материала на основе углерода выполняется ряд электроконтактных пробок путем расплавления за счет тепла плазменной дуги металла и его заливки в каждое из предварительно выполненных отверстий с последующей установкой в отверстия токопроводящего материала для соединения с шиной.
Недостатком такого способа являются значительные энергозатраты и трудоемкость изготовления.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ монтажа устройства для подвода тока к анодам магниевого элетролизера (патент № 2273684, МПК С25С 7/02, опубл. 10.04.2006 г), включающий установку в массив углеродистого анодного блока компенсаторов с помощью электроконтактных пробок из расплавленного электропроводного материала. При этом предварительно в верхней части торца углерородистого анодного блока выполняют отверстия, разогревают вверх блока до температуры 900-1000°С, в каждое отверстие заливают расплавленный электропроводный материал, устанавливают в него пучок компенсаторов, охлаждают блок с образованием в нем электроконтактной пробки.
Недостатком данного способа также являются значительные энергозатраты, трудоемкость процесса и отсутствие полного контакта металла с углеродистым материалом из-за возникновения зазора между электроконтактной пробкой и углеродистым материалом.
В основу изобретения поставлена задача улучшения электрического контакта между электроконтактной пробкой и углеродистым материалом анода при снижении трудоемкости и энергозатрат.
Данная задача решается за счет того, что в способе создания анодных и катодных узлов магниевых и алюминиевых электролизеров, включающем образование литых электроконтактных пробок путем заливки расплавленного металла в предварительно подготовленные отверстия в углеродистом материале, согласно изобретению на расплавленный металл воздействуют импульсным магнитным полем с обеспечением принудительного заполнения отверстий углеродистого материала расплавом металла.
Для более плотного соединения на расплавленный металл воздействуют магнитным полем многократно в процессе кристаллизации металла.
На чертеже представлена схема воздействия на расплавленный металл.
В углеродистом аноде 1 выполнены отверстия 2. Стержень 1 размещен в тигеле 3, залитом жидким металлом 4. Тигель размещен в индукторе 5.
Пример конкретного выполнения
Образец помещают в тигель 3 с расплавленным алюминием. Предварительно в образце просверлены отверстия 2 диаметром 7 мм. Тигель 3 располагают в индуктор 5, подключенный к магнитно-импульсной установке (не показана). При 3-х кратном силовом воздействии при W=1,5 кДж происходит полное заполнение пробок жидким металлом. После кристаллизации и остывания из-за температурных напряжений в металле обеспечен полный контакт электроконтактной пробки с углеродистым анодом.
Эксперименты были проведены на образцах с диаметрами отверстий:
3 мм, 5 мм, 7 мм, 10 мм.
Результаты представлены в таблице.
Как видно из экспериментов, в результате воздействия на жидкий металл импульсным магнитным полем улучшается заполнение полостей и пор в углеродистом аноде. Это позволяет выполнить полости различной конфигурации и получить более плотное соединение между металлом и углеродистым материалом. Кроме того, воздействие импульсного магнитного поля улучшает физико-механические свойства расплавленного металла и предотвращает появление литейных дефектов. В процессе кристаллизации жидкого металла для компенсации литейной усадки и улучшения вдавливания металла в поры углеродистого материала анода электромагнитными импульсами воздействуют многократно.
| Заполняемость каналов в образце, % | |||||
| Режим обработки | Диаметр канала в образце, мм | Канал для отвода воздуха | |||
| 3 | 5 | 7 | 10 | ||
| Без обработки | 0 | 20 | 30 | 100 | 20 |
| 1 кДж | 3 | 40 | 50 | 100 | 50 |
| 3 кДж | 5 | 100 | 100 | 100 | 80 |
1. Способ создания анодных и катодных узлов магниевых и алюминиевых электролизеров, включающий образование литых электроконтактных пробок путем заливки расплавленного металла в предварительно подготовленные отверстия в углеродистом материале, отличающийся тем, что на расплавленный металл воздействуют импульсным магнитным полем с обеспечением принудительного заполнения отверстий углеродистого материала расплавом металла.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для более плотного соединения на расплавленный металл воздействуют магнитным полем многократно в процессе кристаллизации металла.
