RU2324009C2 - Cathodic cell casing for aluminium processing - Google Patents
Cathodic cell casing for aluminium processing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2324009C2 RU2324009C2 RU2006120262/02A RU2006120262A RU2324009C2 RU 2324009 C2 RU2324009 C2 RU 2324009C2 RU 2006120262/02 A RU2006120262/02 A RU 2006120262/02A RU 2006120262 A RU2006120262 A RU 2006120262A RU 2324009 C2 RU2324009 C2 RU 2324009C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flange
- distance
- window
- walls
- blooms
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия, а именно к конструктивным элементам алюминиевых электролизеров.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the electrolytic production of aluminum, and in particular to structural elements of aluminum electrolytic cells.
Известен катодный кожух, включающий футеруемую внутри металлическую ванну с продольными стенками, торцевыми стенками и днищем, установленную внутри жесткого каркаса, образованного поперечными цельносварными шпангоутами, горизонтальные торцевые пояса жесткости, усиленные горизонтальными и вертикальными ребрами с листом обвязки, и опорные площадки для анодного устройства электролизера, расположенные на первых от торцов шпангоутах продольных сторон (патент РФ №2131486, МПК С25С 3/08, 1999).Known cathode casing, including a lined inside a metal bath with longitudinal walls, end walls and a bottom, installed inside a rigid frame formed by transverse all-welded frames, horizontal end stiffeners reinforced with horizontal and vertical ribs with a strapping sheet, and supporting platforms for an anode electrolysis located on the first from the ends of the frames of the longitudinal sides (RF patent No. 2131486, IPC С25С 3/08, 1999).
Недостатками известного катодного кожуха является то, что во время работы электролизера из-за слабой теплоотдачи в окружающую среду стенками катодного кожуха его бортовая футеровка слабо защищена либо не защищена гарнисажем.The disadvantages of the known cathode casing is that during operation of the electrolyzer due to poor heat transfer to the environment by the walls of the cathode casing, its side lining is poorly protected or not protected by a skull.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности по обоим вариантам является катодный кожух алюминиевого электролизера, включающий футеруемую внутри металлическую ванну с продольными стенками, торцевыми стенками и днищем, установленную внутри жесткого каркаса, образованного поперечными цельносварными шпангоутами, горизонтальные торцевые пояса жесткости, состоящие из вертикальных и горизонтальных ребер жесткости и листа обвязки. Горизонтальные торцевые пояса жесткости закреплены с образованием зоны разрыва в горизонтальной плоскости от торцевой стенки кожуха и ширина их составляет от 1/3 до 2/3 ширины торцевой стенки кожуха. К нижней части вертикальных ребер жесткости от низа листа обвязки присоединена металлическая накладка, заходящая на торцевую стенку. Между вертикальными ребрами установлены дополнительные вертикальные ребра охлаждения высотой, равной высоте бортового блока футеровки. Дополнительные вертикальные ребра охлаждения установлены в количестве от 1 до 4. Ширина металлической накладки составляет 100-200 мм, а толщина - 6-20 мм (патент РФ №2230834, МПК С25С 3/08, 2004).Closest to the invention according to the technical nature of both options is the cathode casing of an aluminum electrolyzer, including a lined metal bath with longitudinal walls, end walls and a bottom installed inside a rigid frame formed by transverse all-welded frames, horizontal end stiffeners, consisting of vertical and horizontal stiffeners and strapping sheet. Horizontal end stiffening belts are fixed with the formation of a gap zone in the horizontal plane from the end wall of the casing and their width is from 1/3 to 2/3 of the width of the end wall of the casing. To the bottom of the vertical stiffeners from the bottom of the strapping sheet is attached a metal plate that extends onto the end wall. Between the vertical fins are installed additional vertical cooling fins with a height equal to the height of the side unit of the lining. Additional vertical cooling fins are installed in an amount from 1 to 4. The width of the metal lining is 100-200 mm and the thickness is 6-20 mm (RF patent No. 2230834, IPC С25С 3/08, 2004).
Недостатком катодного кожуха - прототипа, является плохая теплоотдача в окружающую среду с продольных стенок катодного кожуха, вследствие чего температура продольных стенок превышает 400°С. Бортовая футеровка по продольным стенкам слабо защищена либо не защищена гарнисажем. Это приводит к разрушению бортовой футеровки по продольным стенкам и, как следствие, прорыву расплава через борта ванны.The disadvantage of the cathode casing of the prototype is the poor heat transfer to the environment from the longitudinal walls of the cathode casing, as a result of which the temperature of the longitudinal walls exceeds 400 ° C. The side lining along the longitudinal walls is poorly protected or not protected by a skull. This leads to the destruction of the side lining along the longitudinal walls and, as a consequence, the breakthrough of the melt through the sides of the bath.
Задачей изобретения по обоим вариантам является увеличение сроков службы электролизеров и увеличение технико-экономических показателей электролизера путем устранения проблемы малой толщины гарнисажа на бортовой футеровке катодного устройства по продольным сторонам катодного кожуха.The objective of the invention for both options is to increase the service life of the electrolytic cells and increase the technical and economic performance of the electrolyzer by eliminating the problem of a small thickness of the skull on the side lining of the cathode device along the longitudinal sides of the cathode casing.
Поставленная задача по первому варианту решается тем, что в катодном кожухе алюминиевого электролизера, включающем футеруемую внутри металлическую ванну с продольными стенками с окнами для блюмсов, торцевыми стенками, днищем и фланцем, установленную внутри жесткого каркаса, образованного поперечными цельносварными шпангоутами, и с установленными по продольным стенкам металлической ванны катодного кожуха между шпангоутами вертикальными стальными ребрами охлаждения, согласно заявляемому изобретению длина вертикальных ребер охлаждения составляет 0.2-1.0, а ширина 0.05-0.4 расстояния от верха окна для блюмса до фланца.The task of the first embodiment is solved by the fact that in the cathode casing of an aluminum electrolyzer, including a lined metal bath with longitudinal walls with windows for blooms, end walls, a bottom and a flange installed inside a rigid frame formed by transverse all-welded frames and installed along the walls of the metal bath of the cathode casing between the frames of the vertical steel cooling fins, according to the claimed invention, the length of the vertical cooling fins The range is 0.2–1.0, and the width is 0.05–0.4 of the distance from the top of the window for the bloom to the flange.
Поставленная задача по второму варианту решается тем, что в катодном кожухе алюминиевого электролизера, включающем футеруемую внутри металлическую ванну с продольными стенками с окнами для блюмсов, торцевыми стенками, днищем и фланцем, установленную внутри жесткого каркаса, образованного поперечными цельносварными шпангоутами, и с установленными по продольным стенкам металлической ванны катодного кожуха между шпангоутами вертикальными стальными ребрами охлаждения, согласно заявляемому изобретению вертикальные ребра охлаждения установлены так, что низ ребра расположен от верха окон для блюмсов на расстоянии не более 0.6 расстояния от верха окна для блюмса до фланца, а верх ребра расположен от низа фланца на расстоянии не более 0.8 расстояния от верха окна для блюмса до фланца.The task of the second embodiment is solved by the fact that in the cathode casing of an aluminum electrolyzer, comprising a lined metal bath with longitudinal walls with windows for blooms, end walls, a bottom and a flange installed inside a rigid frame formed by transverse all-welded frames, and with installed the walls of the metal bath of the cathode casing between frames vertical steel cooling fins, according to the claimed invention, vertical cooling fins so that the bottom of the rib is located from the top of the windows for blooms at a distance of not more than 0.6 distance from the top of the window for blooms to the flange, and the top of the rib is located from the bottom of the window for blooms to no more than 0.8 distance from the top of the window for blooms to the flange.
Проблема, связанная с малой толщиной защитного гарнисажа или его отсутствием на бортовой футеровке катодного устройства, вытекает из того, что во время работы алюминиевого электролизера в летнее время или при попытке увеличения его мощности наблюдается дисбаланс температурного поля электролизера. А именно, недостаточная теплоотдача в окружающую среду продольными и/или торцевыми стенками катодного кожуха приводит к увеличению температуры стенок кожуха и бортовой футеровки катодного устройства, в результате температура бортовой футеровки может приблизиться или сравняться с температурой ликвидуса криолит-глиноземного расплава, а соответственно произойдет уменьшение толщины защитного гарнисажа или его полное исчезновение. Далее произойдет физическое и/или химическое разрушение бортовой футеровки, что в дальнейшем может привести к прорыву расплава через борта ванны и, как следствие, к выходу электролизера из строя либо к локальному ремонту или ремонту на ходу.The problem associated with the small thickness of the protective skull or its absence on the side lining of the cathode device arises from the fact that during operation of the aluminum electrolyzer in the summer or when trying to increase its power, an imbalance in the temperature field of the electrolyzer is observed. Namely, insufficient heat transfer to the environment by the longitudinal and / or end walls of the cathode casing leads to an increase in the temperature of the walls of the casing and the side lining of the cathode device, as a result, the temperature of the side lining can approach or equal to the liquidus temperature of the cryolite-alumina melt, and, accordingly, the thickness will decrease protective skull or its complete disappearance. Next, physical and / or chemical destruction of the side lining will occur, which in the future can lead to a breakthrough of the melt through the sides of the bath and, as a result, to the failure of the cell or to local or on-the-spot repair.
Задача решается путем внесения изменений в конструкцию катодного кожуха либо путем учета заявляемого изобретения на стадии проектирования катодного устройства.The problem is solved by making changes to the design of the cathode casing or by taking into account the claimed invention at the design stage of the cathode device.
Размеры ребер охлаждения лежат в пределах следующих значений: длина составляет 0.2-1.0 расстояния от верха окна для блюмса до фланца; ширина составляет 0.05-0.4 расстояния от верха окна для блюмса до фланца. Длина ребра более чем 1.0 расстояние от верха окна блюмса до фланца неэффективна, так как при этом увеличится металлоемкость кожуха, а эффект теплоотвода продольными стенками практически не изменится. Длина ребра менее чем 0.2 расстояния от верха окна для блюмса до фланца неэффективна, так как при этом не будет обеспечиваться необходимый теплоотвод от продольных стенок. Ширина ребер охлаждения выбрана на основе математического моделирования тепловых полей. Ребра охлаждения с шириной меньше указанного диапазона теряют свою функциональность, а превышение ширины ребра, указанного диапазона, приведет к увеличению металлоемкости кожуха без увеличения эффективности теплоотвода через продольные стенки.The dimensions of the cooling fins lie within the following values: the length is 0.2-1.0 the distance from the top of the window for the bloom to the flange; the width is 0.05-0.4 the distance from the top of the bloom window to the flange. The length of the rib is more than 1.0, the distance from the top of the bloom window to the flange is ineffective, since this will increase the metal consumption of the casing, and the effect of heat removal by the longitudinal walls will practically not change. An edge length less than 0.2 of the distance from the top of the bloom window to the flange is inefficient, since this will not provide the necessary heat removal from the longitudinal walls. The width of the cooling fins is selected based on mathematical modeling of thermal fields. Cooling fins with a width less than the specified range lose their functionality, and exceeding the width of the fins of the specified range will increase the casing's metal consumption without increasing the heat removal efficiency through the longitudinal walls.
Ребра охлаждения устанавливаются на продольные стенки так, что низ ребра находится от верха окон для блюмса на расстоянии не более 0.6 расстояния от верха окна для блюмса до фланца, а верх ребра находится от низа фланца на расстоянии не более 0.8 расстояния от верха окна для блюмса до фланца. Данные параметры расположения ребер охлаждения определены на основе математического моделирования теплового поля электролизера и отступление за рамки указанных диапазонов приведет к потере функциональности ребер охлаждения.The cooling fins are installed on the longitudinal walls so that the bottom of the rib is from the top of the windows for bloom at a distance of not more than 0.6 distance from the top of the window for blooms to the flange, and the top of the rib is from the bottom of the window for blooms to no more than 0.8 distance from the top of the window for bloom to flange. These parameters of the location of the cooling fins are determined on the basis of mathematical modeling of the thermal field of the electrolyzer and a deviation beyond the specified ranges will lead to loss of functionality of the cooling fins.
Устройство поясняется чертежом, на котором: 1 - продольная стенка катодного кожуха, 2 - поперечные цельносварные шпангоуты, 3 - вертикальные ребра охлаждения; 4 - фланец; 5 - окна для блюмса; 6 - катодный кожух; 7 - металлическая ванна; 8 - днище металлической ванны, А - расстояния от верха окна для блюмса до фланца. На чертеже не показаны торцевые стенки металлической ванны.The device is illustrated in the drawing, in which: 1 - the longitudinal wall of the cathode casing, 2 - transverse all-welded frames, 3 - vertical cooling fins; 4 - flange; 5 - windows for blooms; 6 - cathode casing; 7 - metal bath; 8 - the bottom of the metal bath, A - the distance from the top of the window for bloom to the flange. The drawing does not show the end walls of the metal bath.
Вертикальные стальные ребра охлаждения устанавливаются на катодном кожухе в количестве 1-10 штук между шпангоутами по продольным сторонам металлической ванны катодного кожуха. Количество ребер определяется необходимой степенью теплоотвода через продольные стенки. Математическое моделирование термоэлектрических полей электролизера показало, что это количество варьируется от 1 до 10 штук в зависимости от размеров ребер охлаждения, плотности тока электролизера, технологии ведения электролиза, климатических условий эксплуатации и т.д. Большее число ребер с позиции теплоотдачи уже неэффективно.Vertical steel cooling fins are installed on the cathode casing in an amount of 1-10 pieces between frames on the longitudinal sides of the metal bath of the cathode casing. The number of ribs is determined by the required degree of heat removal through the longitudinal walls. Mathematical modeling of the thermoelectric fields of the electrolyzer showed that this amount varies from 1 to 10 pieces, depending on the size of the cooling fins, current density of the electrolyzer, electrolysis technology, climatic conditions of use, etc. A larger number of ribs from the position of heat transfer is already ineffective.
Установка вертикальных стальных ребер охлаждения по обоим вариантам позволит обеспечить необходимый тепловой баланс электролизера и создать нужную толщину защитной бортовой настыли. Техническое решение было использовано в электролизере повышенной мощности.The installation of vertical steel cooling fins according to both options will ensure the necessary thermal balance of the electrolyzer and create the required thickness of the protective side cover. The technical solution was used in a high-power electrolyzer.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006120262/02A RU2324009C2 (en) | 2006-06-08 | 2006-06-08 | Cathodic cell casing for aluminium processing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006120262/02A RU2324009C2 (en) | 2006-06-08 | 2006-06-08 | Cathodic cell casing for aluminium processing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006120262A RU2006120262A (en) | 2007-12-20 |
| RU2324009C2 true RU2324009C2 (en) | 2008-05-10 |
Family
ID=38916900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006120262/02A RU2324009C2 (en) | 2006-06-08 | 2006-06-08 | Cathodic cell casing for aluminium processing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2324009C2 (en) |
-
2006
- 2006-06-08 RU RU2006120262/02A patent/RU2324009C2/en active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006120262A (en) | 2007-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8854809B2 (en) | Modular data center | |
| EP2350353B1 (en) | Method and means for extracting heat from aluminium electrolysis cells | |
| WO2011082659A1 (en) | Cathode with protrusion structure for aluminum electrolytic cell | |
| RU2324008C2 (en) | Method for cooling electrolysis bath for aluminium production | |
| CN103060849B (en) | Upper part seal structure of aluminium electrolytic tank | |
| US4087345A (en) | Potshell for electrolytic aluminum reduction cell | |
| RU2324009C2 (en) | Cathodic cell casing for aluminium processing | |
| RU2308547C1 (en) | Aluminum cell cathode casing | |
| US10697074B2 (en) | Electrolytic cell intended for the production of aluminium and electrolytic smelter comprising this cell | |
| RU2294404C1 (en) | Cathode device of aluminum cell | |
| EA021620B1 (en) | Cathode shell structure | |
| RU2321682C2 (en) | Cathode device of aluminum cell | |
| RU2012109601A (en) | CASTING SHAPE | |
| RU2230834C1 (en) | Cathode casing of aluminum cell | |
| RU2376402C2 (en) | Fixation method of cooling fins on cathodic casing of aluminium electrolyser | |
| RU2550683C1 (en) | Electrolysis unit for aluminium making | |
| Gupta et al. | Energy Reduction Initiatives to Improve Low Amperage Cell Performance | |
| RU2770602C1 (en) | Cathode device of aluminum electrolyzer | |
| Thorat et al. | Impact of Carbon Dust on Performance of Hall Heroult Cell: A Computational Analysis | |
| RU2536617C1 (en) | Cathode shell of aluminium electrolysis unit | |
| RU2274681C1 (en) | Anodic housing of the aluminum electrolytic bath with the upper current feed bar and the self-calcinating anode | |
| RU2320781C1 (en) | Cathode casing of aluminum cell | |
| RU2742633C1 (en) | Method for producing aluminum by electrolysising cryolito-aluminum melts | |
| RU46012U1 (en) | ELECTROLYSIS BATH | |
| CN209098766U (en) | A kind of high efficient heat exchanging crystallizer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 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 |