кожух анодный электролизера для производства алюминия

Формула изобретения

1. Кожух анодный электролизера для производства алюминия, содержащий обечайку в виде короба без дна с прямоугольным сечением и поперечные балки, отличающийся тем, что он снабжен верхним и нижним поясами жесткости, закрепленными в верхней части обечайки вдоль ее сторон и соединенными между собой металлическим листом, причем ширина верхнего пояса жесткости больше ширины нижнего, и дополнительным поясом жесткости, расположенным в средней части обечайки.

2. Кожух по п.1, отличающийся тем, что соотношение ширины поясов жесткости верхнего к нижнему по продольным сторонам обечайки составляет 1,0-3,0.

3. Кожух по п.1, отличающийся тем, что дополнительный пояс жесткости примыкает к нижнему поясу жесткости либо расположен на расстоянии до 100 мм от нижнего пояса жесткости и от обечайки.

4. Кожух по п.1, отличающийся тем, что поперечные балки выполнены с уступами на концах и установлены на верхний пояс жесткости, причем высота уступов поперечных балок составляет от 15 до 50% от высоты балки в средней ее части.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в электролизерах для получения алюминия электролитическим способом.

Известен анодный кожух электролизера с самообжигающимся анодом и верхним токоподводом типа С-8БМ, содержащий обечайку, П-образные контрфорсы, врезанные в верхнюю часть обечайки по высоте поперечной балки контрфорса, пояс жесткости по продольным сторонам на уровне нижней кромки балки контрфорса и поясок газосборника в нижней части [1, 2].

В процессе эксплуатации кожух анодный постоянно поддергивают вверх. В результате происходит разрыхление анодной массы в зоне балок контрфорсов и образование полостей под ними, что ведет к снижению качества анода, особенно "сухого" (с пониженным содержанием связующего).

Наиболее близким по технической сущности является анодный кожух алюминиевого электролизера, содержащий обечайку в виде короба без дна с прямоугольным сечением и поперечные контрфорсы, состоящие из соединенных со стенками кожуха элементов жесткости и поперечных балок, установленных относительно нижней кромки кожуха на расстоянии 0,825 - 0,995 высоты его продольных стенок [3].

Недостатки указанного анодного кожуха: повышенная деформация стенок анодной обечайки в процессе эксплуатации, ведущая к снижению качества анода, и снижение величины перетяжки анодной рамы из-за выноса контрфорсов из тела анода. В результате снижаются технико-экономические показатели электролизера.

На кожух анодный действуют постоянные нагрузки: масса анода, гидравлическое давление “жидкой фазы”. В процессе эксплуатации возникают периодические нагрузки, связанные с обслуживанием боковых частей анода и перетяжкой рамы. Под действием этих нагрузок, а также теплового воздействия, анодный кожух деформируется как в вертикальной плоскости - прогиб, так и в горизонтальной - бочкообразность кожуха. При прогибе продольных стенок увеличивается вероятность образования поперечных трещин в аноде, анод частично "обнажается" - увеличивается поверхность окисления. При горизонтальной деформации, величина которой наибольшая в нижней части обечайки, увеличивается вероятность прорыва пека при поддергивании кожуха и разгерметизации электролизера. И, как следствие этого, увеличивается расход анодной массы, возникают интенсивное ценообразование и нарушение нормального хода электролизера.

Анодный кожух в электролизере занимает среднее положение между катодом и анодной рамой. Привязка катода и анодной рамы к строительным конструкциям исключает возможность изменения высоты анодного кожуха без ухудшения эксплуатационных характеристик. Вынос контрфорсов из анода, т.е. установка на обечайку, ведет к уменьшению расстояния между контрфорсом и анодной рамой. Это может явиться причиной уменьшения величины перетяжки анодной рамы, так как балка для перетяжки устанавливается на контрфорсы, размер от поверхности анода до зажимов балки увеличивается, в результате чего зажим не может охватить находящуюся ниже головку штыря. Появляется необходимость уменьшения высоты перетяжки.

Перечисленные недостатки, снижающие качество анода и технико-экономические показатели электролизера, были выявлены при испытании подобных кожухов на Красноярском алюминиевом заводе.

Задачей настоящего изобретения является улучшение качества анода и технико-экономических показателей электролизера с самообжигающимся анодом при использовании анодной массы с пониженным содержанием связующего, "полусухой" и "сухой", за счет снижения деформации анодного кожуха и устранения влияния поперечных балок на величину перетяжки.

Для решения поставленной задачи известный анодный кожух электролизера для производства алюминия, содержащий обечайку в виде короба без дна с прямоугольным сечением и поперечные балки, согласно предлагаемому изобретению снабжен верхним и нижним поясами жесткости, закрепленными в верхней части обечайки вдоль ее сторон и соединенными между собой металлическим листом, причем ширина верхнего пояса жесткости больше ширины нижнего, а также дополнительным поясом жесткости, расположенным в средней части обечайки.

Предлагаемую конструкцию дополняют частные отличительные признаки, направленные на решение поставленной задачи.

Соотношение ширины поясов жесткости верхнего к нижнему по продольным сторонам обечайки составляет 1,0-3,0.

Дополнительный пояс жесткости примыкает к нижнему поясу жесткости либо расположен на расстоянии до 100 мм от нижнего пояса жесткости и от обечайки.

Поперечные балки выполнены с уступами на концах и установлены на верхний пояс жесткости, причем высота уступов поперечных балок составляет от 15 до 50% от высоты балки в средней ее части.

Замена контрфорсов поперечными балками с уступами на концах высотой от 15 до 50% высоты балки в средней ее части и установка их на верхний пояс жесткости под приспособления для перетяжки анодной рамы, позволяет осуществить вынос поперечных балок из тела анода с установкой на верхний пояс жесткости без снижения размера перетяжки.

Выполнение верхнего пояса жесткости шириной больше в 1,0-3,0 раза относительно нижнего, а также установка дополнительного пояса жесткости в средней части обечайки, увеличивают несущую способность и жесткость стенок анодного кожуха без уменьшения зоны обслуживания электролизера. В результате снижается деформация анодного кожуха.

На чертеже изображен поперечный разрез анодного кожуха.

Анодный кожух электролизера для получения алюминия состоит из обечайки 1, поясов жесткости верхнего 2 и нижнего 3, наклонной стенки 4, поперечных балок 5, дополнительного пояса жесткости 6, пояска газосборника 7 и ребер 8. Обечайка 1 выполнена из листового материала и представляет собой короб без дна, имеющий в сечении прямоугольник. К ней, вдоль сторон, крепят пояса жесткости верхний 2 и нижний 3. Ширина верхнего пояса 2 жесткости больше ширины нижнего 3 в 1,0-3,0 раза. Выполнение соотношения менее чем в 1,0 раза малоэффективно, так как увеличение несущей способности и жесткости усиления при этом незначительно, а при увеличении соотношения более чем в три раза уменьшается зона обслуживания электролизера и увеличивается расход материала на изготовление кожуха. К поясам жесткости 2, 3 крепят наклонную стенку 4. К нижнему поясу жесткости 3 и к обечайке 1 крепят дополнительный пояс жесткости 6, который, в свою очередь, соединяют с пояском газосборника 7 ребрами 8. Дополнительный пояс жесткости 6 может отстоять как от пояса жесткости 3, так и от обечайки 1 на расстоянии до 100 мм и быть установленным на ребра жесткости 8. При большем расстоянии от обечайки сечение усиления должно быть уменьшено, чтобы обеспечить доступ обрабатывающей техники, что повлечет снижение несущей способности дополнительного усиления.

На верхний пояс 2 жесткости устанавливают поперечные балки 5, которые выполняют с уступами с обоих концов под балку для перетяжки анодной рамы. Высота уступов от 15 до 50% высоты балки в средней ее части. Уменьшение высоты балки в зоне площадок менее чем на 15% от высоты ее в средней части, не исключает высоты перетяжки, а уменьшение на величину, превышающую 50%, ведет к снижению прочности балки.

Увеличение несущей способности и жесткости стенок кожуха позволяет вынести поперечные балки, выполненные с уступами, из тела анода без уменьшения величины перетяжки анода, снижает деформацию анода. Уменьшение деформации позволяет получить более качественный анод за счет уменьшения окисления боковой поверхности, пригораний к кожуху из-за протеков связующего, уменьшения образования в нем трещин и уменьшения расхода анодной массы. Это, в свою очередь, позволяет снизить величину негативного воздействия анода на технологический процесс и улучшить технико-экономические показатели электролизера.

Кожух анодный данной конструкции находится в стадии испытания на ОАО “КрАЗ” (Красноярский алюминиевый завод).

Источники информации

1. Справочник механика цветной металлургии. М.: Металлургия, 1981, стр. 399-402.

2. Черт. ВАМИ 70668. Кожух анодный.

3. Патент РФ 2078855, кл. С 25 С 3/12, БИ №13, 1997.