RU2054052C1

RU2054052C1 - Method and apparatus for pouring aluminum from electrolyzer

Info

Publication number: RU2054052C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Кулаков
Original assignee: Кулаков Станислав Викторович
Priority date: 1990-11-16
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 1996-02-10

Abstract

FIELD: electrolytic production of aluminum. SUBSTANCE: method involves providing suction pipe of vacuum ladle with cooling device, with cooling device having coils shifted one with respect to the other and V-shaped output directed into pipe cavity; connecting cooling device to gas balloon or line; supplying nitrogen through coiled cooling device; providing pumping of nitrogen prior to dipping and continuing pumping till the end of process. EFFECT: increased service life, improved quality of metal and reduced labour intensity. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и направлено на усовершенствование технологии выливки и конструкции вакуумного ковша. The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals and is aimed at improving the casting technology and design of the vacuum ladle.

В настоящее время полученный в электролизерах расплавленный алюминий извлекают с помощью вакуум-ковша. Отсасывающая труба вакуум-ковша подключается к вакуумной системе, погружается в слой металла и таким образом происходит транспортирование металла из электролизера в емкость вакуум-ковша. Разрежение в вакуум-ковше создается цеховой вакуумной установкой. При емкости ковша 2000 кг разрежение составляет 500 мм рт.ст. При отсасывании металла в вакуумный ковш часто вместе с металлом попадает и электролит, поскольку температура кристаллизации его значительно выше температуры кристаллизации расплавленного алюминия (1030^оС против 660^оС), то попавший электролит кристаллизуется в первую очередь и там накапливается. После серии выливок (35-40 электролитров) в ковше остается 500-600 кг застывшего электролита. Электролитом зарастает ковш, всасывающая труба (сужается ее внутренний диаметр). Зарастание вакуум-ковша электролитом снижает коэффициент его использования, требует значительных трудозатрат при его чистке.Currently, molten aluminum obtained in electrolyzers is recovered using a vacuum ladle. The suction pipe of the vacuum bucket is connected to the vacuum system, immersed in the metal layer and thus the metal is transported from the electrolyzer to the capacity of the vacuum bucket. Vacuum in the vacuum ladle is created by the workshop vacuum unit. With a bucket capacity of 2000 kg, the vacuum is 500 mm Hg. When the vacuum suction metal ladle often together with the metal and the electrolyte falls as the crystallization temperature considerably above its crystallization temperature of molten aluminum (1030 ^{° C} vs. 660 ° ^C), then crystallized electrolyte caught primarily and accumulate there. After a series of castings (35-40 electrolytes), 500-600 kg of frozen electrolyte remain in the bucket. The bucket, the suction pipe overgrows with electrolyte (its inner diameter narrows). The accumulation of a vacuum ladle with electrolyte reduces its utilization rate, it requires significant labor costs when cleaning it.

Кроме того, чугунная всасывающая труба (наружным диаметром 115 мм с толщиной стенки 17 мм) погружается на 400-500 мм в расплав агрессивной среды с температурой порядка 1000^оС, что создает благоприятные условия для коррозии, разрушения этого участка трубы.Furthermore, iron suction pipe (outer diameter 115 mm and wall thickness 17 mm) is immersed at 400-500 mm in an aggressive environment the melt with temperature of about 1000 ^{° C,} which creates favorable conditions for corrosion and destruction of this pipe portion.

Следует отметить, что поступление электролита в ковш происходит несколькими путями: во-первых, при опускании заборной трубы (всасывающей) пересекается слой электролита на поверхности; во-вторых, если носок вакуумного ковша находится вблизи от подины шахты электролизера, то захватывается и осадок; в-третьих, электролит увлекается при повышенном расстоянии заборной трубы от подины электролизера. It should be noted that the electrolyte enters the ladle in several ways: firstly, when lowering the intake pipe (suction), the electrolyte layer on the surface intersects; secondly, if the toe of the vacuum ladle is close to the bottom of the cell of the cell, then sediment is captured; thirdly, the electrolyte is carried away with an increased distance of the intake pipe from the bottom of the cell.

Известен вакуумный ковш для выливки расплавленного металла из ванн, содержащий емкость, крышку, всасывающую заборную трубу, расширяющуюся в нижней части (диаметр нижнего конца в 1,5-2,5 раза больше диаметра верхнего конца всасывающей трубы) (а.с. СССР N 331116, кл. С 22 В 3/02, 1970). A known vacuum ladle for pouring molten metal from bathtubs containing a container, a lid, a suction intake pipe expanding in the lower part (the diameter of the lower end is 1.5-2.5 times larger than the diameter of the upper end of the suction pipe) (USSR AS N 331116, class C 22 B 3/02, 1970).

Известен также вакуумный ковш для выливки расплавленного металла, содержащий корпус, крышку и всасывающую трубу. Ковш снабжен дополнительным днищем (а.с. СССР N 956624, кл. С 25 С 3/10, 1981). Also known is a vacuum ladle for pouring molten metal, comprising a housing, a lid and a suction pipe. The bucket is equipped with an additional bottom (AS USSR N 956624, class C 25 C 3/10, 1981).

Прототипом предлагаемого решения является вакуумный ковш для выливки расплавленного металла, содержащий емкость, всасывающую трубу, нижний конец которой имеет V-образную форму и снабжен ребрами охлаждения (а.с. СССР N 552135, кл. В 22 D 41/00, 1975г.). Нижний конец трубы V-образной формы предполагает намораживание металлической пробки V-образной формы, что должно исключить попадание электролита в ковш. Однако, чтобы жидкий металл остался в V-образном конце двухметровой по высоте всасывающей трубы, необходимо выключить вакуум и впустить в ковш воздух в положении опущенного носка в расплав. При выемке ковша жидкий металл (или электролит), что не исключено, будет подвержен выплеску из V-образного колена даже при незначительных имеющих место раскачиваниях вакуумного ковша при выливке металла, а чаще всего при его транспортировке. Следовательно, образование пробки в V-образном носке всасывающей трубы становится в этом случае маловероятным. The prototype of the proposed solution is a vacuum ladle for pouring molten metal, containing a container, a suction pipe, the lower end of which is V-shaped and equipped with cooling fins (AS USSR N 552135, class B 22 D 41/00, 1975). . The lower end of the V-shaped pipe involves freezing a metal V-shaped tube, which should prevent electrolyte from entering the bucket. However, in order for liquid metal to remain in the V-shaped end of the two-meter-high suction pipe, it is necessary to turn off the vacuum and let air into the bucket in the position of the lowered toe in the melt. When the bucket is removed, liquid metal (or electrolyte), which is not excluded, will be prone to splashing out of the V-shaped knee even with minor swings of the vacuum bucket taking place when pouring metal, and most often during its transportation. Therefore, the formation of a plug in the V-shaped toe of the suction pipe becomes unlikely in this case.

Недостатком известных решений является также интенсивная коррозия части всасывающей трубы, погружаемой в расплав на глубину 400-500 мм. Эта часть трубы отгорает значительно быстрее, чем вся остальная труба, что снижает срок ее службы. A disadvantage of the known solutions is also the intense corrosion of a part of the suction pipe immersed in the melt to a depth of 400-500 mm. This part of the pipe burns out much faster than the rest of the pipe, which reduces its service life.

Цель изобретения повышение срока службы вакуумного ковша, всасывающей трубы, снижение трудозатрат на ремонт, улучшение качества металла. The purpose of the invention is to increase the service life of the vacuum bucket, suction pipe, reduce labor costs for repairs, improve the quality of the metal.

Поставленная цель достигается тем, что погружение трубы и откачивание расплава осуществляют при подаче инертного газа в погружаемый конец трубы. Охладительный элемент всасывающей трубы выполнен в виде змеевика с V-образным выходом его в полость трубы. This goal is achieved in that the immersion of the pipe and the pumping out of the melt is carried out by supplying an inert gas to the immersed end of the pipe. The cooling element of the suction pipe is made in the form of a coil with a V-shaped exit into the cavity of the pipe.

Устройство содержит емкость 1 с крышкой, всасывающую трубу 2, змеевик 3 с плотно прилегающими витками, сдвинутыми относительно друг друга таким образом, чтобы они располагались на наклонной плоскости всасывающей трубы 2 горизонтально. Змеевик 3 на всасывающей трубе 2 крепится с помощью хомутов 4 за выходной патрубок 5 змеевика 3. Выходной патрубок 6 змеевика 3 выполнен в виде V-образного зигзага, который укреплен ребром жесткости 7. Змеевик 3 подключается с помощью шлангов 8 к газовому редуктору 9, насаженному на газовый баллон 10, который в свою очередь крепится с помощью специальных кронштейнов 11 к траверсе 12 вакуум-ковша. The device comprises a container 1 with a lid, a suction pipe 2, a coil 3 with tight-fitting coils shifted relative to each other so that they are located on the inclined plane of the suction pipe 2 horizontally. The coil 3 on the suction pipe 2 is attached with clamps 4 to the outlet pipe 5 of the coil 3. The outlet pipe 6 of the coil 3 is made in the form of a V-shaped zigzag, which is reinforced with a stiffener 7. The coil 3 is connected via hoses 8 to the gas reducer 9, mounted on a gas cylinder 10, which in turn is attached using special brackets 11 to the traverse 12 of the vacuum ladle.

Возможен другой вариант запитки устройства сжатым газом. Параллельно вакуумной линии в производственном корпусе монтируется линия сжатого азота. Перед каждой выливкой оператор подключает ковш не только к вакуумной линии, но и к линии азота. There is another option for feeding the device with compressed gas. Parallel to the vacuum line, a compressed nitrogen line is mounted in the production building. Before each pouring, the operator connects the bucket not only to the vacuum line, but also to the nitrogen line.

Способ и устройство работают следующим образом: вакуумный ковш, оборудованный предлагаемым устройством, погружается всасывающей трубой 2 в расплав. При этом предварительно вентиль редуктора 9 открывается, благодаря чему в емкости создается положительное давление, препятствующее проникновению в трубу 2 и емкость 1 поверхностных слоев электролита. После установки ковша до упора (ребро жесткости 7) в подину электролизера оператор включает вакуум, начинается засасывание в трубу 2 металла, осадок же в трубу 2 попасть не может, так как находится на недосягаемом расстоянии для всоса 970-120 мм). Азот, поступая в змеевик 3 через входной патрубок 5 и далее во всасывающую трубу 2 через выходной патрубок 6, выполненный в виде V-образного зигзага, барботирует через всасываемый расплав по высоте 2000 мм, производит его рафинирование от натрия, водорода и твердых включений. The method and device work as follows: a vacuum ladle equipped with the proposed device is immersed in the suction pipe 2 in the melt. In this case, the valve of the gearbox 9 is previously opened, due to which a positive pressure is created in the tank, which prevents the penetration of the surface layers of the electrolyte into the pipe 2 and the tank 1. After the bucket is installed to the stop (stiffener 7) in the bottom of the cell, the operator turns on the vacuum, the metal starts to be sucked into the pipe 2, and sediment cannot get into the pipe 2, because it is at an unattainable distance for the suction 970-120 mm). Nitrogen entering the coil 3 through the inlet pipe 5 and then into the suction pipe 2 through the outlet pipe 6, made in the form of a V-shaped zigzag, sparges through the suction melt at a height of 2000 mm, refines it from sodium, hydrogen and solid inclusions.

Расход азота оператор должен поддерживать в пределах 0,3 м³/мин, и тогда на рафинирование алюминия-сырца расход азота составит 0,72 нм³ на 1 тонну металла. Кроме того, азот, поступающий в змеевик 3, охлаждает погружаемую в расплав всасывающую трубу 2 и тем самым уменьшает скорость ее коррозии расплавом, а сам змеевик, охлаждаясь, покрывается защитным слоем "намороженного" металла и также защищает себя от коррозии, что увеличивает срок службы всасывающей трубы 2 и змеевика 3.The operator must maintain the nitrogen flow rate within 0.3 m ³ / min, and then the nitrogen consumption for refining raw aluminum will be 0.72 nm ³ per 1 ton of metal. In addition, the nitrogen entering the coil 3 cools the suction pipe 2 immersed in the melt and thereby reduces the rate of corrosion by the melt, and the coil itself, when cooled, is covered with a protective layer of “frozen” metal and also protects itself from corrosion, which increases the service life suction pipe 2 and coil 3.

Claims

1. The method of casting aluminum from the electrolyzer, including immersing the suction pipe in the melt and pumping the melt into the ladle using vacuum, characterized in that, in order to improve the quality of aluminum, the service life of the equipment and reduce labor costs for repair, immersion of the pipe and pumping of the melt is carried out at supply of inert gas to the immersed end of the pipe.

2. A device for pouring aluminum from an electrolyzer containing a container with a lid and a suction pipe with a cooling element located in the lower part of the pipe, characterized in that the cooling element is made in the form of a coil with a V-shaped outlet into the pipe cavity.