CN104498996A - 一种用于铝电解槽槽壳的调温度防变形的结构 - Google Patents

Abstract

一种用于铝电解槽槽壳的调温度防变形的结构。它是将铝电解槽槽壳的大面侧板和小面侧板分别由内侧平板和外侧波纹板的双层侧板构成；在对应内侧平板和外侧波纹板形成的中空区域均设有带快速接头的压缩空气管路，通过接头可与车间压缩空气主管连接。本发明能采用一种结构即解决槽壳侧板温度实时调节的问题，又能控制槽壳大面和小面的侧板外拱变形，结构简单，易于实现，有助于电解槽稳定安全生产、提高劳动效率和延长铝电解槽槽壳寿命。

Description

一种用于铝电解槽槽壳的调温度防变形的结构

技术领域

本发明涉及一种用于铝电解槽槽壳的调温度防变形的结构，其特征是槽壳大面侧板和小面侧板采用双层侧板式结构，属于铝电解设备技术领域。

背景技术

随着铝电解槽日益大型化，在从焙烧启动至槽壳大修的整个生产周期中，控制合理的槽壳侧板温度是形成规则的炉帮和稳定的阴极热平衡体系的必要条件，并且对延长槽寿命起到关键作用。

一方面，由于生产中各项工况处于动态变化中，因此要使槽壳侧板温度处于平衡，就需要分时段、分区域、分强度的对槽壳侧板温度进行调节。

目前现有槽壳由于侧板温度不可控制，加之工况电流时常偏流，带来电解槽槽膛内熔体不可控的热流动，导致局部结壳变薄和侧板温度升高，进而导致炉帮形成不好，侧板钢板发红、阴极钢棒窗口渗铝。在铝液持续回漩冲刷下，持续腐蚀槽壳侧板，严重直接导致漏槽停槽等生产安全事故，增加了运行成本。

目前国内外电解铝行业针对槽壳侧板过热的问题，采取了增加散热片，设置工业风扇，接通压缩空气管直吹等方法，目的均是增加侧板对流换热量，避免温度过高。但现有的做法无法从根本上解决问题。焊接过多的散热片，产生施工困难和焊接变形，散热效果不明显；工业风扇风量过小，卷起粉尘飞扬，造成二次污染，不利于职业健康；压缩空气管路直吹耗能较大，影响其他设备正常用气，并且只能缓解局部过热，管线移动困难，工人操作劳动强度大，管路错综复杂，影响生产操作；上述各种方法均无法分时段、分区域、分强度调节槽壳侧板温度。

另一方面，在槽壳上下温差以及后期阴极炭块吸钠膨胀、碳氮化硅侧块上顶力等各因素的综合作用下，槽壳侧板受到复杂并且长期的应力作用，槽壳侧板易发生外拱变形。

目前现有槽壳侧板为单层平板结构，刚性不理想，极易发生蠕变而形成不可恢复的外拱变形，引起阴极早期破损，促进阴极间缝渗漏电解质和铝液，加速溶蚀钢棒，易发生打火、绝缘失效、最终导致早期破损，槽寿命降低等现象。

发明内容

针对现有铝电解槽槽壳在温度调节和变形控制两个方面存在的问题，本发明提供一种用于铝电解槽槽壳的调温度防变形的结构，以解决现有技术存在的造成槽壳侧板钢板过热，侧板外拱变形严重的问题，杜绝由其引起内衬破损，甚至漏槽、停槽等生产事故。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在铝电解槽槽壳的大面侧板和小面侧板处采用双层侧板结构，内侧板为平板，外侧板为波纹板，波纹板的波纹起伏方向垂直于槽壳长度方向。内侧平板与外侧波纹板顶紧，在相接触部分采用电阻焊焊接。内侧平板与外侧波纹板在接触区域外，即波纹板凸起的部分形成多条中空区域。在两层钢板形成的多条中空区域的一端部采用封板堵住。在封板对应的每条中空区域预留出一段带快速接头的钢管管路，这些带快速接头的钢管管路与车间的压缩空气主管相连，可以随时连接或者断开其中的一根或者多根。

上述的铝电解槽槽壳外形为敞口的立体长方形结构，包括2个大面侧板，2个小面侧板和1个槽底板。

上述的调温度防变形的结构中，大面侧板的底面和小面侧板的底面均焊接或者螺栓连接于槽底板上；有水平阵列的15～30个摇篮架焊接或者采用螺栓连接于2个大面侧板外侧；摇篮架底梁紧贴、焊接或者采用螺栓连接于槽底板底面；有垂直分布的2～3层小面围板焊接于小面侧板外侧上，并转角延伸至大面侧板处的最端部的摇篮架位置；有5～10列筋板焊接与小面侧板外侧上，在与各层小面围板相交的位置断开，并与小面围板焊接。

上述的调温度防变形的结构中，波纹板的波纹截面可以是半圆形、三角形、矩形、梯形、带圆角梯形、半截面多边形。

上述的调温度防变形的结构中，大面侧板和小面侧板的高度相同，即大面内侧平板的高度和小面内侧平板的高度相同；大面外侧波纹板的高度与小面外侧波纹板的高度相同；大面外侧波纹板与小面外侧波纹板的高度小于大面内侧平板和小面内侧平板的高度的1/2，并且各板上沿平齐。

上述的底面指槽底板位于2个大面侧板和2个小面侧板之间的部分。

上述的摇篮架为U型结构，由2根摇篮架竖梁和1根摇篮架底梁组成，内口宽度与2个大面侧板外侧面间距相等；各摇篮架竖梁和摇篮架底梁为H型钢、工字钢T型钢或者变截面T型钢；各摇篮架相互平行。

上述的小面围板为U形平板，U形内口宽度与2个大面侧板外侧面间距相等；在相邻筋板间空位置设有通风孔，通风孔为圆形、椭圆形、半圆形、矩形、三角形、梯形、带圆角梯形；各层小面围板相互平行；多层围板可焊接区域高度为小面侧板高度的1/2以上，且各层围板间距均等。

上述的筋板为平板，形状为三角形、矩形、半圆形、梯形。

本发明的双层侧板结构，在大面侧板和小面侧板均为平板和波纹板组合的双层侧板式，波纹板形成多条中空凸起，即在大面侧板和小面侧板处形成了多条筋板，提高了大面侧板的刚度，避免大面侧板的局部变形和整体外拱，用较薄的波纹钢板即可产生更强的紧固承载力和更大的装置整体刚度。并且由于侧板厚度的降低，整体装置钢材用量也较少。

本发明将内侧波纹板凸起部分形成的多条中空区域利用为风道，用车间压缩空气通过每条中空区域预留出的一段带快速接头的钢管管路直接通入这些风道，风道中的气流由另一侧排出。随着气流排出，带走侧板的热量，进而调节侧板温度。并且可以快速连接或者断开一条或多条中空区域，这些区域在垂直的高度方向上对应于电解槽槽膛内的覆盖料层、电解质层、铝液层、炭块层、防渗层和保温层等，进而可以达到随时调节槽壳侧板温度的作用，易于实现动态温度平衡和精确温度调整，防止局部过热，熔体腐蚀侧板，发生漏槽事故，同时也利于形成规则炉帮，保持铝电解槽良好的生产槽况。

与现有技术相比，本发明解决了铝电解槽槽壳侧板温度调整的问题，通过四面多区域多条风道的启闭控制，达到了分时段、分区域、分强度调整侧板温度，进而杜绝了侧板过热的现象，促进形成稳定的熔体炉帮；同时以更少的钢材用量解决了铝电解槽槽壳大面刚度不足引起的变形，进而杜绝了侧板变形严重、绝缘失效打火、内衬破损、铝液电解质液渗漏等现象，避免了漏槽、停槽等生产事故的出现。

本发明的有益效果是以一种结构来同时解决铝电解槽槽壳侧板温度调节和变形控制的两方面问题；节约了压缩空气和电能的消耗，提高了劳动生产率，减轻了人工劳动强度；结构简单，效果明显，易于实现，便于控制，极具技术推广前景。

附图说明

图1是本发明一种用于铝电解槽槽壳的调温度防变形的结构的示意图。

图2是图1的俯视结构示意图。

图3是图1的B-B面结构示意图。

图4是图1的C-C面结构示意图。

图5是Ⅰ的局部放大图。

图6是Ⅱ的局部放大图。

图中：1.大面内侧平板，2.大面外侧波纹板，3.大面摇篮架竖梁，4.大面摇篮架底梁，5.小面围带，6.压缩空气管路，7.快速接头，8.小面内侧平板 ，9.小面外侧波纹板、10.筋板，11.小面围板，12.管路封板，13槽底板。

具体实施方式

本发明实施例中采用的平板、波纹板、摇篮架、围板、筋板等材质均为普通钢材。

本发明实施例中的波纹板，波纹截面可以是半圆形、三角形、矩形、梯形、带圆角梯形或者半截面多边形，垂直方向高度内波纹数量为5～10个。

本发明的实施例：一种用于铝电解槽槽壳的调温度防变形的结构如图1所示，俯视结构如图2所示，A-A面结构如图3所示，B-B面结构如图4所示，电解槽槽壳外形为敞口的立体长方形结构，包括由两个大面侧板（由大面内侧平板1和大面外侧波纹板2组成），两个小面侧板（由小面内侧平板8和小面外侧波纹板9组成）和一个槽底板13构成的槽壳。大面侧板、小面侧板为双层侧板结构，内侧板为平板，外侧板为波纹板，波纹起伏方向垂直于槽壳长度方向。内侧平板与外侧波纹板顶紧，在平面接触区域采用压焊。内侧平板与外侧波纹板在接触区域外，即波纹板凸起的部分形成多条中空区域。在大面侧板（大面内侧平板1和大面外侧波纹板2）和小面侧板（小面内侧平板8和小面外侧波纹板9）的双层侧板形成的多条中空区域的一端部采用管路封板12堵住。在管路封板12对应的每条中空区域预留出一段带快速接头7的压缩空气管路6，压缩空气管路6可以通过车间的压缩空气主管随时连接或者断开一根或者多根。

大面侧板和小面侧板的高度相同，即大面内侧平板的高度和小面内侧平板的高度相同；大面外侧波纹板的高度与小面外侧波纹板的高度相同；大面外侧波纹板与小面外侧波纹板的高度小于大面内侧平板和小面内侧平板的高度的1/2，并且各板上沿平齐。

水平阵列的大面摇篮架竖梁3焊接或者螺栓连接于两个大面侧板上的的大面外侧波纹板2的外侧，大面摇篮架底梁4焊接、螺栓连接或者紧贴于槽底板13底面。

摇篮架为两个大面摇篮架竖梁3和一个大面摇篮架底梁4组成，整体外形为U型，内口宽度与两个大面侧板外侧间距相等。两个大面摇篮架竖梁分别与两个大面外侧波纹板2焊接或者螺栓连接，大面摇篮架底梁4与槽底板13压紧、焊接或者螺栓连接；各摇篮架竖梁和摇篮架底梁为H型钢、工字钢T型钢或者变截面T型钢；各摇篮架相互平行。

槽底板13为矩形、带四角倒角矩形或者带四角圆角矩形的平面板。

上述的小面围板11为U形平板，U形内口宽度与2个大面侧板外侧面间距相等；在相邻筋板10间空位置设有通风孔，通风孔为圆形、椭圆形、半圆形、矩形、三角形、梯形、带圆角梯形；各层小面围板11相互平行；多层小面围板11可焊接区域高度为小面侧板高度的1/2以上，且各层围板间距均等。

多层垂直分布的小面围板11焊接于小面侧板上，并转角延伸至大面侧板处的最端部的摇篮架竖梁3的位置，并与之焊接。筋板10焊接与小面侧板上，在与各层小面围板相交的位置断开并焊接。

筋板10为三角形、矩形、半圆形、梯形的的平板，并且各列筋板相互平行。

槽壳的上口和底面均为矩形、带四角倒角矩形或者带四角圆角矩形。

摇篮架数量为15～30个，小面围板11的层数为2～3层，筋板10的列数为5～10列。

Claims (4)

1.一种用于铝电解槽槽壳的调温度防变形的结构，包括有两个大面侧板、两个小面侧板和一个槽底板组成，两个大面侧板和槽底板有15～30个摇篮架，两个小面侧板有垂直方向的2～3层小面围板和5～10列筋板，其特征是：铝电解槽槽壳的大面侧板和小面侧板分别由内侧平板和外侧波纹板的双层侧板构成；在对应内侧平板和外侧波纹板形成的中空区域均设有带快速接头的压缩空气管路，通过接头可与车间压缩空气主管连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于铝电解槽槽壳的调温度防变形的结构，其特征是：大面外侧波纹板和小面外侧波纹板的波纹起伏方向垂直于槽壳长度方向。

3.根据权利要求1所述的一种用于铝电解槽槽壳的调温度防变形的结构，其特征是：摇篮架竖梁连接于大面外侧波纹板外侧，摇篮架底梁连接于槽底板底面，各摇篮架之间平行。

4.根据权利要求1所述的一种用于铝电解槽槽壳的调温度防变形的结构，其特征是：小面围板和筋板连接于小面外侧波纹板外侧。