RU2155824C1

RU2155824C1 - Cathode enclosure of aluminum electrolizer

Info

Publication number: RU2155824C1
Application number: RU99105337A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Шемет; Б.С. Ефремов; Е.Н. Щапов; Е.Н. Максютов; А.А. Ефимов; А.А. Бахтин; Л.В. Рагозин; В.В. Абрамов
Original assignee: Оао "Суал"
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2000-09-10

Abstract

FIELD: production of aluminum. SUBSTANCE: cathode enclosure has ferroconcrete plate manufactured in the form of several sections of same type with vertical supports attached to them. Shell of bath is placed between supports, anchored with the aid of heat insulation spacers and fixed by means of wedges. Vertical supports can be attached to sections by welding or by bolts. Sections of ferroconcrete plate can be provided with holes to cool bath. EFFECT: reduced time and cost of repair of enclosure, possibility of utilization of used ferroconcrete bottoms of enclosure for other purposes. 4 cl, 2 dwg

Description

Предложение относится к цветной металлургии, а именно к конструкции катодного кожуха алюминиевого электролизера шпангоутного типа. The proposal relates to non-ferrous metallurgy, and in particular to the design of the cathode casing of an aluminum frame type electrolyzer.

В настоящее время в электролизерах для получения алюминия применяются катодные кожуха различных типов, внутри которых размещается футеровка, образующая ванну для получения алюминия. Срок службы катодных устройств (от ремонта до ремонта) на отечественных заводах составляет 3-4 года. Currently, electrolytic cells for the production of aluminum are used cathode casing of various types, inside of which is placed a lining, forming a bath for aluminum. The service life of cathode devices (from repair to repair) at domestic plants is 3-4 years.

Как правило, силовой каркас катодов шпангоутного типа представляет собой цельносварную конструкцию, например, со вставной вовнутрь каркаса обшивкой (патент РФ N2053315, кл. С 25 С 3/08, публ. 1996). As a rule, the power frame of the frame-type cathodes is an all-welded structure, for example, with a casing inserted inside the frame (RF patent N2053315, class C 25 C 3/08, publ. 1996).

Основным недостатком известных катодных устройств является монолитность силового каркаса, т. к. при повреждении одного из несущих поясов, например при прорыве ванны, требуются значительные трудозатраты на его ремонт либо полная замена каркаса. The main disadvantage of the known cathode devices is the monolithicity of the power frame, because if one of the bearing belts is damaged, for example, when a bath breaks through, considerable labor costs are required for its repair or complete replacement of the frame.

За ближайший аналог принят катодный кожух алюминиевого электролизера по патенту РФ N2053315. Известный кожух содержит шпангоуты по боковым и торцевым сторонам. Шпангоуты жестко соединены в верхней части с рамой, а в нижней части между собой с образованием пространственного силового каркаса и опорной поверхности по всей его длине, внутри которого размещена обшивка стенок и днища, жестко соединенная с рамой. For the closest analogue adopted cathode casing of an aluminum electrolyzer according to the patent of the Russian Federation N2053315. Known casing contains frames on the sides and end sides. The frames are rigidly connected in the upper part with the frame, and in the lower part with each other with the formation of a spatial power frame and a supporting surface along its entire length, inside of which there is a covering of the walls and bottom, rigidly connected to the frame.

Задачей данного предложения было снизить сроки ремонта кожуха и связанные с этим затраты, а также обеспечить возможность использования в народном хозяйстве отработавшего свой срок ж/б днища кожуха. The objective of this proposal was to reduce the terms of repair of the casing and the associated costs, as well as to ensure the possibility of using the worn-out bottom of the casing in the national economy.

Поставленная задача решается тем, что в катодном кожухе алюминиевого электролизера, содержащем силовой каркас и обшивку, последний выполнен в виде ж/б плиты с прикрепленными к ней вертикальными стойками, причем плита выполнена в виде нескольких однотипных секций;
- тем, что вертикальные стойки прикреплены к ж/б плите сварочным соединением или болтами;
- тем, что обшивка ванны связана с вертикальными стойками клиньями и плитой через теплоизоляционные прокладки;
- тем, что плиты снабжены отверстиями для охлаждения ванны.The problem is solved in that in the cathode casing of an aluminum electrolyzer containing a power frame and casing, the latter is made in the form of a reinforced concrete plate with vertical posts attached to it, the plate being made in the form of several sections of the same type;
- the fact that the vertical posts are attached to the reinforced concrete plate with a welding joint or bolts;
- the fact that the bath sheathing is connected with vertical struts by wedges and a plate through heat-insulating gaskets;
- the fact that the plates are provided with openings for cooling the bath.

Сущность предложения заключается в том, что при выходе из строя плиты в каком-либо месте, например при прорыве металла, заменяют или ремонтируют не всю плиту, как это имело место ранее, а лишь ту секцию, в которой это случилось. The essence of the proposal is that in case of failure of the plate in some place, for example, when a metal breaks through, it is not the whole plate that is replaced or repaired, as happened earlier, but only the section in which it happened.

Кроме того, отработавшие свой срок ж/б плиты согласно предложению могут быть успешно использованы в народном хозяйстве, например для покрытия дорог, т. к. вертикальные стойки можно отделить от плиты, а также в связи с тем, что в процессе эксплуатации плиты защищены обшивкой от проникновения в них фтористых соединений. In addition, the reinforced-concrete slabs that have worked out according to the proposal can be successfully used in the national economy, for example, for paving roads, since vertical racks can be separated from the slab, and also due to the fact that during operation the slabs are protected by lining from the penetration of fluoride compounds into them.

Технический результат от использования данного предложения заключается в том, что оно позволяет сократить затраты на ремонт катода, снизить его металлоемкость, обеспечить электробезопасность при применении таких катодов в одноэтажных корпусах за счет наличия слоя бетона над арматурой, а также решить проблему утилизации обработанных ж/б элементов. The technical result from the use of this proposal is that it allows to reduce the cost of repair of the cathode, to reduce its metal consumption, to ensure electrical safety when using such cathodes in single-storey buildings due to the presence of a concrete layer above the reinforcement, and also to solve the problem of recycling processed reinforced concrete .

Общими признаками данного предложения и прототипа являются следующие признаки: наличие силового каркаса и обшивки. The common features of this proposal and the prototype are the following features: the presence of a power frame and casing.

Основное отличие заключается в том, что в предложенном варианте исполнения силовой каркас выполнен в виде ж/б плиты с прикрепленными к ней вертикальными стойками, причем плита выполнена в виде нескольких однотипных секций. В известном варианте исполнения силовой каркас представляет собой рамную конструкцию, т. е. он имеет верхнюю замкнутую раму, торцевые и боковые шпангоуты, горизонтальные участки которых сварены между собой под днищем кожуха, а также опорную поверхность. Следовательно, данное предложение отвечает условию патентноспособности "новизна". The main difference is that in the proposed embodiment, the power frame is made in the form of a reinforced concrete plate with vertical posts attached to it, and the plate is made in the form of several sections of the same type. In a known embodiment, the power frame is a frame structure, i.e., it has a top closed frame, end and side frames, horizontal sections of which are welded together under the bottom of the casing, as well as a supporting surface. Therefore, this proposal meets the condition of patentability "novelty."

Для сравнения предложения с другими известными решениями проведен поиск по патентной и научно-технической литературе. To compare offers with other well-known solutions, a search was carried out in patent and scientific and technical literature.

Известный катодный кожух (3) так же, как и предложенный, содержит железобетонное днище. Отличие заключается в том, что в предложенном варианте ж/б днище является элементом силового каркаса, тогда как в известном оно не является таким элементом, оно свободно установлено внутри рамы. Следовательно, предложенная конструкция проще, чем известная, в ней не требуется наличия горизонтальных участков шпангоутов, т.е. снижается металлоемкость кожуха. Кроме того, упрощается ремонт за счет замены не всей плиты, как в известном варианте, а лишь отдельных секций. Known cathode casing (3) as proposed, contains a reinforced concrete bottom. The difference is that in the proposed embodiment, the reinforced concrete bottom is an element of the power frame, while in the known it is not such an element, it is freely installed inside the frame. Therefore, the proposed design is simpler than the known one; it does not require the presence of horizontal sections of frames, i.e. reduced metal consumption of the casing. In addition, repair is simplified by replacing not the entire plate, as in the known embodiment, but only individual sections.

В связи с этим можем сделать вывод о том, что данное предложение отвечает условию патентоспособности "изобретательский уровень". In this regard, we can conclude that this proposal meets the condition of patentability "inventive step".

Предложение поясняется чертежом, где на фиг.1 показан вид устройства сбоку с сечением по центру ванны, на фиг. 2 разрез по продольной стороне и креплению вертикальной стойки. The proposal is illustrated in the drawing, where in Fig.1 shows a side view of the device with a cross section in the center of the bath, in Fig. 2 cut along the longitudinal side and the mounting of the upright.

Катодный кожух содержит ж/б плиту, выполненную в виде нескольких однотипных секций 1 с прикрепленными к ним вертикальными стойками 2. Между стойками установлена обшивка 3 ванны через теплоизоляционные прокладки 4 и зафиксирована клиньями 5. The cathode casing contains a reinforced concrete plate made in the form of several sections of the same type 1 with vertical posts 2 attached to them. Between the racks there is a bath casing 3 through heat-insulating gaskets 4 and fixed with wedges 5.

Вертикальные стойки 2 могут быть прикреплены к секциям 1 сварочным соединением 6 или болтами 7. Vertical posts 2 can be attached to sections 1 by welding connection 6 or by bolts 7.

Секции 1 ж/б плиты могут быть снабжены отверстиями 8 для охлаждения ванны. Section 1 reinforced concrete slabs may be provided with openings 8 for cooling the bath.

Сборку катодного устройства проводят в следующей последовательности. Изготовленные секции 1 ж/б плиты с прикрепленными к ним вертикальными стойками 2 набирают до требуемой длины кожуха, например 6 секций. Между стойками 2 устанавливают обшивку 3 ванны на теплоизоляционные прокладки 4. Между стойками 2 и продольным бортом обшивки 3 вставляют клинья 5. После такой сборки кожух готов к футеровочным работам. Assembly of the cathode device is carried out in the following sequence. Manufactured sections 1 reinforced concrete slabs with vertical racks 2 attached to them are assembled to the required length of the casing, for example 6 sections. Between the racks 2, the bath sheathing 3 is installed on the heat-insulating gaskets 4. Between the racks 2 and the longitudinal side of the sheathing 3, wedges 5. After this assembly, the casing is ready for lining.

В процессе эксплуатации катодного кожуха в случае выхода из строя плиты заменяют или подвергают ремонту ту секцию, которая вышла из строя, например при протеке ванны. Замененную секцию используют по иному назначению, например для покрытия дорог. В этом случае отделяют вертикальные стойки 2. During operation of the cathode casing, in case of failure of the plate, the section that has failed is replaced or repaired, for example, when the bathtub leaks. The replaced section is used for another purpose, for example, to cover roads. In this case, the vertical posts 2 are separated.

Таким образом, такая конструкция продольного силового каркаса позволяет применять однотипные секции кратной длины для электролизеров любой мощности. Thus, this design of the longitudinal power frame allows the use of the same type of multiple length sections for electrolytic cells of any power.

Наличие обшивки с торцевыми балками и ее свободная установка на горизонтальные ж/б элементы с зазором через теплоизоляционные прокладки исключают передачу высоких температур и пропитку, не создают растягивающих нагрузок на поперечный каркас, уменьшают металлоемкость. The presence of sheathing with end beams and its free installation on horizontal reinforced concrete elements with a gap through heat-insulating gaskets exclude high temperature transfer and impregnation, do not create tensile loads on the transverse frame, and reduce metal consumption.

Claims

1. The cathode casing of an aluminum electrolyzer containing a power frame and casing, characterized in that the power frame is made in the form of a reinforced concrete slab with vertical racks attached to it, and the plate is made in the form of several sections of the same type.

2. The casing according to claim 1, characterized in that the vertical racks are attached to the plate by a welding joint.

3. The casing according to claim 1, characterized in that the uprights are bolted to the plate.

4. The casing according to claim 1, characterized in that the bath sheathing is connected with vertical struts by wedges, and with a plate through heat-insulating gaskets.

5. The casing according to claim 1, characterized in that the plate is provided with openings for cooling the bath.