RU2320781C1 - Cathode casing of aluminum cell - Google Patents
Cathode casing of aluminum cell Download PDFInfo
- Publication number
- RU2320781C1 RU2320781C1 RU2006117716/02A RU2006117716A RU2320781C1 RU 2320781 C1 RU2320781 C1 RU 2320781C1 RU 2006117716/02 A RU2006117716/02 A RU 2006117716/02A RU 2006117716 A RU2006117716 A RU 2006117716A RU 2320781 C1 RU2320781 C1 RU 2320781C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode casing
- walls
- casing
- cathode
- beams
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть направлено на совершенствование конструкции катодного кожуха электролизера для получения алюминия электролитическим способом.The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals and can be aimed at improving the design of the cathode casing of the electrolyzer to produce aluminum by electrolytic method.
Катодный кожух является одним из элементов алюминиевого электролизера и применяется для защиты заключенной внутри него футеровки от разрушающего действия усилий, возникающих в процессе работы алюминиевого электролизера. В связи с этим он должен обладать необходимой прочностью, так как от прочности катодного кожуха в большей степени зависит срок службы электролизера. Кроме того, катодный кожух должен обеспечивать отвод тепла, что способствует образованию защитного гарнисажа и настыли, наличие которых предотвращает разрушение футеровки и увеличивает срок службы, позволяет интенсифицировать работу электролизера. Это имеет большое значение для электролизеров большой мощности.The cathode casing is one of the elements of an aluminum electrolyzer and is used to protect the lining enclosed inside it from the destructive action of the forces arising during the operation of the aluminum electrolyzer. In this regard, it should have the necessary strength, since the durability of the electrolyzer largely depends on the strength of the cathode casing. In addition, the cathode casing should provide heat dissipation, which contributes to the formation of a protective skull and nastily, the presence of which prevents the destruction of the lining and increases the service life, allows you to intensify the operation of the cell. This is of great importance for high power electrolyzers.
Известен катодный кожух алюминиевого электролизера, включающий стенки и днище, шпангоуты, охватывающие стенки и днище и установленные с шагом по длине кожуха, с использованием в качестве соединяющих шпангоуты элементов стенки и днище. Толщина соединяющих элементов составляет 0,025 0,06 шага установки шпангоутов, а отношение высоты сечения шпангоутов к толщине соединяющих элементов составляет 15 30 (патент РФ №2051204, М.кл. С25С 3/08, 1995).Known cathode casing of an aluminum electrolyzer, including the walls and the bottom, frames, covering the walls and the bottom and installed in steps along the length of the casing, using wall and bottom elements as connecting frames. The thickness of the connecting elements is 0,025 0,06 steps of installing the frames, and the ratio of the height of the cross-section of the frames to the thickness of the connecting elements is 15 30 (RF patent No. 2051204, M.cl. C25C 3/08, 1995).
Данный кожух имеет недостаточную жесткость, возникающие в нем в процессе эксплуатации напряжения от расширения футеровки приводят к пластическим деформациям кожуха, что снижает его срок службы.This casing has insufficient rigidity, the stresses arising in it during operation from expansion of the lining lead to plastic deformations of the casing, which reduces its service life.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является катодный кожух алюминиевого электролизера, включающий продольные и поперечные стенки и днище, шпангоуты по продольным сторонам, элементы жесткости по торцевым сторонам и фланцевый лист, и горизонтальный пояс жесткости, расположенный по периметру катодного кожуха выше торцов шпангоутов и элементов жесткости. Горизонтальный пояс жесткости выполнен коробчатого сечения и является опорой для фланцевого листа. Элементом жесткости одной из сторон горизонтального пояса служит стенка катодного кожуха. В частном случае исполнения, горизонтальный пояс жесткости выполнен из металлических полос, при этом полосы продольных и поперечных сторон соединены в замок и сварены между собой. Фланцевый лист соединен с катодным кожухом разборным соединением (патент РФ №2191225, М.кл. С25С 3/08, 2002).Closest to the proposed invention in technical essence is the cathode casing of an aluminum electrolyzer, including longitudinal and transverse walls and the bottom, frames along the longitudinal sides, stiffeners along the end sides and a flange sheet, and a horizontal stiffness belt located around the perimeter of the cathode casing above the ends of the frames and stiffening elements. The horizontal stiffening belt is box-shaped and is a support for the flange sheet. The stiffening element of one of the sides of the horizontal belt is the wall of the cathode casing. In the particular case of execution, the horizontal stiffening belt is made of metal strips, while the strips of the longitudinal and transverse sides are connected into a lock and welded together. The flange sheet is connected to the cathode casing by a collapsible connection (RF patent No. 2191225, M.cl. C25C 3/08, 2002).
Недостатком катодного кожуха - прототипа является то, что возникающие в процессе эксплуатации термические напряжения, особенно в пусковой период, и напряжения от расширения футеровки в результате ее пропитки солями из-за недостаточной жесткости катодного кожуха вызывают значительные вертикальные деформации. Деформации приводят к подъему средней части катодного кожуха, к раскрытию межблочных швов и проникновению расплава в цокольную часть футеровки. Кроме того, сплошной горизонтальный пояс жесткости коробчатого сечения, расположенный выше торцов шпангоутов, одной из сторон которого является стенка катодного кожуха, препятствует свободному прохождению воздуха для охлаждения стенок катодного кожуха. Как следствие, ухудшается отвод тепла и происходит перегрев стенок катодного кожуха из-за отсутствия защитного гарнисажа и настыли. Следовательно, снижается жесткость конструкции и происходит выход из строя электролизера из-за прорыва расплава через стенки катодного кожуха. Перечисленные недостатки приводят к снижению срока службы катодного кожуха и алюминиевого электролизера в целом.The disadvantage of the cathode casing of the prototype is that thermal stresses arising during operation, especially during the start-up period, and stresses from the expansion of the lining as a result of its impregnation with salts due to insufficient stiffness of the cathode casing cause significant vertical deformations. Deformations lead to the rise of the middle part of the cathode casing, to the opening of interblock seams and the penetration of the melt into the basement of the lining. In addition, a continuous horizontal box-shaped stiffness belt located above the ends of the frames, one of the sides of which is the wall of the cathode casing, prevents the free passage of air to cool the walls of the cathode casing. As a result, heat dissipation is deteriorating and the walls of the cathode casing are overheating due to the lack of a protective skull and nastily. Consequently, the structural rigidity decreases and the electrolyser fails due to the breakthrough of the melt through the walls of the cathode casing. These disadvantages lead to a decrease in the service life of the cathode casing and the aluminum electrolyzer as a whole.
Задачей изобретения является повышение срока службы электролизера за счет повышения прочности конструкции катодного кожуха.The objective of the invention is to increase the service life of the cell by increasing the structural strength of the cathode casing.
Технический результат заключается в снижении вертикальных деформаций катодного кожуха и достижении равномерного распределения поперечных нагрузок между шпангоутами для обеспечения равномерного обжатия футеровки и улучшения вентиляции и равномерного охлаждения стенок и днища.The technical result consists in reducing the vertical deformation of the cathode casing and achieving a uniform distribution of transverse loads between the frames to ensure uniform compression of the lining and improve ventilation and uniform cooling of the walls and bottom.
Для решения поставленной задачи в катодном кожухе, включающем продольные и торцевые стенки и днище, шпангоуты, охватывающие стенки и днище и установленные с шагом по длине кожуха, согласно заявляемого изобретения, на расстоянии от продольных стенок катодного кожуха в верхней части шпангоутов установлены продольные балки коробчатого сечения, жестко прикрепленные к ним посредством сварки или болтового соединения.To solve the problem in the cathode casing, including the longitudinal and end walls and the bottom, frames, covering the walls and the bottom and installed with a step along the length of the casing, according to the invention, at a distance from the longitudinal walls of the cathode casing in the upper part of the frames installed longitudinal beams of box section rigidly attached to them by welding or bolting.
В частном случае изобретение может характеризоваться тем, что продольные балки коробчатого сечения установлены на расстоянии 20-300 мм от продольных стенок катодного кожуха.In a particular case, the invention can be characterized in that the longitudinal beams of the box section are installed at a distance of 20-300 mm from the longitudinal walls of the cathode casing.
Удаленное расположение балки коробчатого сечения от нагретых частей катодного кожуха позволяет максимально использовать механические свойства материала, из которого они изготовлены.The remote location of the box-section beam from the heated parts of the cathode casing allows maximum use of the mechanical properties of the material from which they are made.
Жесткое закрепление балок коробчатого сечения с каждым шпангоутом позволяет:Rigid fastening of box-section beams with each frame allows:
- значительно снизить вертикальные деформации катодного кожуха, а именно уменьшить подъем средней части катодного кожуха в пусковой период, и соответственно минимизировать вероятность раскрытия межблочных швов и проникновение расплава в цокольную часть футеровки;- significantly reduce the vertical deformation of the cathode casing, namely, to reduce the rise of the middle part of the cathode casing during the start-up period, and accordingly to minimize the likelihood of opening interblock seams and penetration of the melt into the basement of the lining;
- равномерно распределить между шпангоутами поперечные нагрузки, создаваемые давлением футеровки на продольные стенки катодного кожуха, т.е. обеспечить равномерное обжатие футеровки по всей длине катодного кожуха и исключить возникновение на отдельно взятых шпангоутах нагрузок, приводящих к их разрушению;- evenly distribute between the frames transverse loads created by the pressure of the lining on the longitudinal walls of the cathode casing, i.e. to ensure uniform compression of the lining along the entire length of the cathode casing and to exclude the occurrence of loads on individual frames, leading to their destruction;
- повысить срок службы катодного кожуха и футеровки.- increase the service life of the cathode casing and lining.
Наличие зазора между балкой коробчатого сечения и стенкой катодного кожуха обеспечивает беспрепятственное прохождение воздуха для охлаждения стенок, тем самым способствуя улучшению теплообмена и созданию защитного гарнисажа и настыли.The presence of a gap between the box-section beam and the wall of the cathode casing provides unhindered passage of air for cooling the walls, thereby contributing to improved heat transfer and the creation of a protective skull and nastily.
Зазор между балкой коробчатого сечения и стенкой катодного кожуха, составляющий 20-300 мм, определен из условий эффективного охлаждения продольных стенок катодного кожуха и вентиляции корпуса.The gap between the box-section beam and the wall of the cathode casing, comprising 20-300 mm, is determined from the conditions for effective cooling of the longitudinal walls of the cathode casing and ventilation of the casing.
При зазоре менее 20 мм ухудшается циркуляция воздуха между стенкой катодного кожуха и балкой коробчатого сечения. Объем воздуха, проходящий через маленький зазор, не достаточен для нормального охлаждения стенок, что приводит к перегреву продольных стенок в зоне установки балок коробчатого сечения и соответственно к снижению их несущей способности, а также к невозможности образования защитной настыли и гарнисажа.With a gap of less than 20 mm, air circulation between the wall of the cathode casing and the box-section beam deteriorates. The volume of air passing through the small gap is not sufficient for normal cooling of the walls, which leads to overheating of the longitudinal walls in the installation area of box-shaped beams and, accordingly, to a decrease in their bearing capacity, as well as the impossibility of forming a protective covering and skull.
Зазор более 300 мм не приводит к повышению интенсивности охлаждения продольных стенок, а габариты и масса узла и катодного кожуха в целом увеличивается.A gap of more than 300 mm does not increase the cooling intensity of the longitudinal walls, and the overall dimensions and mass of the assembly and cathode casing increase.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана половина вида катодного кожуха сбоку, на фиг.2 - поперечный разрез катодного кожуха.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a half view of the cathode casing from the side, figure 2 is a transverse section of the cathode casing.
Катодный кожух алюминиевого электролизера состоит из продольных стенок 1, днища 2, шпангоутов 3, продольных балок коробчатого сечения 4. Для установки продольных балок коробчатого сечения 4 шпангоуты 3 снабжены опорными горизонтальными и вертикальными площадками 5 и 6.The cathode casing of the aluminum electrolyzer consists of longitudinal walls 1,
Сборка катодного кожуха осуществляется следующим образом.Assembly of the cathode casing is as follows.
На сборочной площадке с соответствующим шагом устанавливаются шпангоуты 3. Затем в шпангоуты вставляется обечайка, состоящая из продольных стенок 1, торцевых стенок (не показаны) и днища 2, и приваривается к ним. Далее устанавливаются продольные балки коробчатого сечения 4.On the assembly site,
Продольные балки коробчатого сечения 4 устанавливаются на горизонтальные опорные площадки шпангоутов 5 и прижимаются к вертикальным опорным площадка 6. При этом между балками 4 и опорными площадками 5 и 6 не должно быть зазора. Зазоры между балкой и опорными площадками устраняются металлическими прокладками. По окончании устранения зазоров балки жестко фиксируют к горизонтальным и вертикальным площадкам шпангоутов посредством сварки или болтового соединения.The longitudinal beams of box section 4 are installed on the horizontal supporting platforms of the
Таким образом, установка в верхней части шпангоутов продольных балок коробчатого сечения на расстоянии от стенки катодного кожуха позволяет повысить срок службы алюминиевого электролизера, а так же интенсифицировать его работу.Thus, the installation of box-shaped longitudinal beams in the upper part of the frames at a distance from the wall of the cathode casing allows to increase the service life of the aluminum electrolyzer, as well as to intensify its work.
В настоящее время опытный катодный кожух проходит стадию испытаний.Currently, an experimental cathode casing is undergoing a test phase.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006117716/02A RU2320781C1 (en) | 2006-05-23 | 2006-05-23 | Cathode casing of aluminum cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006117716/02A RU2320781C1 (en) | 2006-05-23 | 2006-05-23 | Cathode casing of aluminum cell |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006117716A RU2006117716A (en) | 2007-11-27 |
RU2320781C1 true RU2320781C1 (en) | 2008-03-27 |
Family
ID=38960033
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006117716/02A RU2320781C1 (en) | 2006-05-23 | 2006-05-23 | Cathode casing of aluminum cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2320781C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2536617C1 (en) * | 2013-08-27 | 2014-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Cathode shell of aluminium electrolysis unit |
-
2006
- 2006-05-23 RU RU2006117716/02A patent/RU2320781C1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2536617C1 (en) * | 2013-08-27 | 2014-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Cathode shell of aluminium electrolysis unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006117716A (en) | 2007-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101676682B1 (en) | Cooling plate for a metallurgical furnace | |
US4087345A (en) | Potshell for electrolytic aluminum reduction cell | |
RU2308547C1 (en) | Aluminum cell cathode casing | |
RU2320781C1 (en) | Cathode casing of aluminum cell | |
CN207171160U (en) | A kind of flame cutting machine support meanss | |
RU2294404C1 (en) | Cathode device of aluminum cell | |
EP2475807B1 (en) | Cathode shell structure | |
RU2230834C1 (en) | Cathode casing of aluminum cell | |
RU2536617C1 (en) | Cathode shell of aluminium electrolysis unit | |
RU2051204C1 (en) | Aluminum electrolyzer cathodic shell | |
CN210086882U (en) | Wall body reinforced structure | |
RU2321682C2 (en) | Cathode device of aluminum cell | |
RU2131486C1 (en) | Cathode casing of aluminium cell | |
RU2155824C1 (en) | Cathode enclosure of aluminum electrolizer | |
RU2191225C1 (en) | Cathodic housing for aluminum electrolyzer | |
RU2190041C1 (en) | Cathode casing of aluminum cell | |
RU2274681C1 (en) | Anodic housing of the aluminum electrolytic bath with the upper current feed bar and the self-calcinating anode | |
RU2198247C1 (en) | Top-feed self-baking anode cell for aluminum production | |
RU2770602C1 (en) | Cathode device of aluminum electrolyzer | |
RU2083726C1 (en) | Anode shell of aluminum electrolyzer with upper current lead and self-baking anode | |
SU212874A1 (en) | ||
RU2118408C1 (en) | Anode enclosure of aluminum electrolyzer with top current lead and self-baking anode | |
RU2214480C1 (en) | Cathode enclosure of aluminum electrolyser ( variants ) | |
RU2376402C2 (en) | Fixation method of cooling fins on cathodic casing of aluminium electrolyser | |
RU2256009C2 (en) | Aluminum cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QZ4A | Changes in the licence of a patent |
Effective date: 20071001 |
|
QC41 | Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20071001 Effective date: 20140416 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20140610 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: SUB-LICENCE Effective date: 20140916 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: SUB-LICENCE Effective date: 20141230 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: SUB-LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200414 Effective date: 20200414 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20211013 |