Устройство для подвода тока к углеродистому электроду алюминиевого электролизера

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДА. ТОКА К УГЛЕРОДИСТОМУ ЭЛЕКТРОДУ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА, включающее токоведущую штангу, металлический ниппель и углеродньш блок с ниппельным гнездом, отличающееся /. я,: ч . .,. . - , . ; тем, что, с целью увеличения срока . службы устройства и улучшения электрического контакта, блок выполнен , с каналами, сообщающимися с ниппельным гнездом, причем клналы расположены под углом 30 - 90° к вертикальной оси ниппельного гнезда.. . . 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на токовой поверхности ниппеля выполнены равномерно расположенные и радиально направленные конусныеуглубления. 3 .Устройство по п. 1, о т Лил., чающееся тем, что ниппель выi полнен в виде усеченного конуса с щйлевидным разрезом в нижнем основании. (Л 00 эо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (l 9) (l 1) (1)4 С 25 С 3/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ CCCP

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 37 t 1825/22-02 (22) 12.03.84 (46) 15.09.85. Бюл. 1Ф 34 (72) В.В.Панкратов, И.M.Ðîçåíìàí и В.M.Çàõàðîâ (53) 669.713.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 161495, кл. С 25 С 7/02, 1957.

Авторское свидетельство СССР

Р 246069, кл. С 25 С 3/16, 1968. (54)(57) 1. .УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДА

ТОКА К УГЛЕРОДИСТОГ1У ЭЛЕКТРОДУ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА, включающее токоведущую штангу, металлический ниппель и углеродный блок с ниппельным гнездом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с делью увеличения срока— службы устройства и улучшения электрического контакта, блок выполнен с каналами, сообщающимися с ниппельным гнездом, причем каналы расположены под углом 30 — 90 к вертикальной

1 оси ниппельного гнезда..

2. Устройство по п. 1» о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что на токовой поверхности ниппеля выполнены равномерно расположенные и радиально направленные конусные углубления.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтэ ниппель выполнен в виде усеченного конуса с ще- Я левидным разрезом в нижнем основании.

1 1178800 2

Изобретение относится к области металлургии алюминия, в частности к электролитическому рафинированию алюминия.

Целью изобретения является увели- 5 чение срока службы устройства и улучшение электрического контакта.

Использование углеродного блока, выполненного с дополнительными отверстиями, выгодно отличает предлагаемое устройство, так как при этом открывается возможность увеличить срок службы устройства за счет увеличения прочности механического соединения ниппеля с чугунной заливкой и угле- 15 родным блоком, а также улучшить электрический контакт. Дополнительные отверстия, просверленные в теле блока, соединенные с ниппельным гнездом,, заливаются жидким чугуном. При его 20 затвердевании придают устройству, большую прочность.

Существенно улучшается токораспределение в углеродном блоке за счет равномерного распределения дополни- 25 тельных отверстий, заполненных чугуном. Причем увеличение нагрузок на электролизере не сказывается на работоспособности блоков, так как контактная площадь .соединения ниппеля с 30 блоком увеличена почти вдвое за счет площади поверхности дополнительных отверстий. Кроме того, радиально направленные конусные углубления на по верхности ниппеля позволяют улучшить прочность сцепления ниппеля с чугун35 ной заливкой даже при меньшей ее толщине. Уменьшение толщины чугунной заливки понижает ее разрывающее дейст— вие на углеродный блок.

Наличие сквозного разреза в ниппеле позволяет исключить растрескивание углеродного блока. При разогреве блока в процессе работы чугунная заливка и материалниппеля,расширяясь, произ- 45 водят давление на углеродный блок, но соответственно с той же силой происходит воздействие и на ниппель.

Под действием этих сил разрез, играющий роль компенсатора напряжений, 50 уменьшается, снимая тем самым усилия, направленные на стенки ниппельного гнезда блока. Разрез заполняется асбестом или графитовой тканью с целью предотвращения попадания в него чугу-55 на и, в то же время, не препятствуя свободному его сжатию при нагреве устройства. Конусная форма ниппеля позволяет улучшить надежность его соединения с углеродным блоком и в то же время при демонтаже устройства более легко удалить чугунную заливку с его поверхности, чем в случае с ниппелем цилиндрической формы.

В вышеуказанной конструкции устройства, учитывая возросшую надежность механической прочности соединения ниппеля с блоком, можно при любой длине и весе катодного углеродного блока использовать одно ниппельное гнездо.

Выбранные параметры угла для дополнительных отверстий являются оптимальными.

Минимальный угол между вертикальной осью ниппельного гнезда и осью дополнительных отверстий составляет

30 . Дальнейшее уменьшение угла приводит к уменьшению расстояния между стенкой ниппельного гнезда и дополнительными отверстиями, что уменьшает площадь захвата дополнительными отверстиями и ведет к уменьшению прочности . механического соединения. Кроме того, уменьшенное расстояние между ниппельным гнездом и дополнительными отверстиями подвергается большей возможности разрыва при его заливке чугуном.

Нормальный угол равен 45 .

При таком расположении дополнительных отверстий площадь их захвата достаточна велика и угроза отрыва ниппеля от углеродного блока минимальна.

Толщина стенки между ниппельным гнездом и дополнительными отверстиями достаточно велика и нет угрозы ее разрушения при расширении чугунной заливки и ниппеля.

Максимальный угол 90 и дальнейшее его увеличение нецелесообразно в связи с тем, что дополнительные отверстия будут иметь при таком угле направление ближе к основанию углеродного блока, т.е. к его нижней рабочей поверхности, которая соприкасается с жидким алюминием, а так как катодный блок погружается на. 5-7 см в алюминий, то появляется угроза соприкосновения чугунной заливки дополнительных отверстий с чистым алюминием, что совершенно недопустимо.

Кроме. того, при заливке дополнительных отверстий их необходимо на время заливки перекрывать заглушками, чтобы не допустить выпивания из них чугуна.

1178800

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство с формой блока в виде сегмента; на фиг. 2 — то же, вид сбоку; на фиг. 3 — устройство с прямоугольным блоком; на фиг. 4 — то же„ 5 вид сбоку; на фиг. 5 — устройство с цилиндрической формой блока и ниппелем усеченного конуса с разрезом; на фиг. 6 — то же, вид сверху.

Устройство состоит из токоведущей штанги 1, соединенной с металлическим

I ниппелем, 2, и углеродного блока 3, выполненного в виде цилиндрического сегмента, прямоугольным или цилинд- 15 рическим, с ниппельным гнездом 4 и сообщающимися с ним дополнительными отверстиями 5. Ниппель 2 может быть выполнен с конусными углублениями 6, а также в виде усеченного конуса с 20 разрезом 7 в нижйей части. Соедине.ние токоведущей штанги 1 и углеродного блока 3 осуществляется с помощью заливки жидким чугуном ниппеля

2 в ниппельном гнезде 4 и Дополни- 25 тельных отверстий 5.

Базовый объект

Прототип

Предлагаемое устройство

Устройство для подвода тока к алюминиевому электролизеру работает следующим образом.

Слой рафинированного алюминия служит катодом электролизера. Ток от алюминия отводится с помощью углеродных блоков 3, погружаемых на

5 — 7 см в алюминий. На токоведущую штангу 1 ток передается через зали, тый чугуном ниппель 2 в ниппельном гнезде 4 углеродного блока 3.

Использование устройства обеспечивает по сравнению с известными конструкциями улучшение элктрического контакта и токораспределения s углеродном блоке.

Кроме того, увеличивается срок службы устройства ь 1,5 — 2,0 pasa за счет повышения механической прочности соединения ниппеля с чугунной заливкой и углеродным блоком.

При этом контакт сохраняется прочный и плотный, что позволяет уменьшить падение напряжения в этом узле в 1 5 — 2 раза по сравнению с прототипом (см. таблицу).

Падение напряжения, мВ

80 — 100

40 — 50

20 — 30

1178800

Заказ 5612/24 Тираж б37

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Составитель И.Шамарина

Редактор М.Бандура Техред М.Гергель Корректор М.Розман