RU2069709C1

RU2069709C1 - Apparatus for coupling blooms of aluminum production electrolyzer with cathode chutes

Info

Publication number: RU2069709C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Книгель; А.Л. Барсов; Г.Л. Скалубо
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт"
Priority date: 1991-12-04
Filing date: 1991-12-04
Publication date: 1996-11-27

Abstract

FIELD: non-ferrous metallurgy, electrolytic production of aluminium in particular, apparatus is used for fulfillment of flexible coupling of current feeding members made of inhomogeneous materials. SUBSTANCE: apparatus for coupling blooms of electrolyzers of electrolyzers with bands of cathode chutes has transitional steel or bimetal (steel-aluminum) plates with cross-section of no more than 5000 sq. mm, that are butt-welded to blooms bands pack and in the case ratio of bands pack cross-section to plates cross-section is taken as 1 : (1 : 1.67). EFFECT: apparatus allows to decrease usage of electrical power and materials. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому производству алюминия, и может быть использовано в тех отраслях народного хозяйства, где есть необходимость выполнения гибкого соединения токоподводящих элементов, изготовляемых из разноименных материалов. The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the electrolytic production of aluminum, and can be used in those sectors of the economy where there is a need for a flexible connection of current-carrying elements made from unlike materials.

Известно устройство для соединения стальных катодных блюмсов электролизеров с гибкими алюминиевыми лентами катодных спусков, в котором ленты спуска, собранные в единый пакет, приварены к блюмсу на стыкосварочной машине. A device is known for connecting steel cathode blooms of electrolytic cells with flexible aluminum tapes of cathode descents, in which the descent tapes assembled in a single package are welded to the blues on a butt welding machine.

Существенным недостатком такого устройства является зависимость качества стыкового сварного соединения "блюмс-пакет лент" от сечения одновременно привариваемых алюминиевых лент. С ростом сечения увеличивается количество бракованных соединений по причине образования в сварочном шве значительного количества интерметаллидов "сталь-алюминий", приводящих к ухудшению электрических и механических свойств соединений. A significant drawback of such a device is the dependence of the quality of the butt welded joint "blues-pack of tapes" on the cross section of simultaneously welded aluminum tapes. As the cross section increases, the number of defective joints increases due to the formation of a significant amount of steel-aluminum intermetallic compounds in the weld, which leads to a deterioration in the electrical and mechanical properties of the joints.

В настоящее время в связи с ростом единичной мощности электролизеров, сечение катодных спусков достигло 10500 мм² и намечается тенденция к их дальнейшему увеличению, однако, существующиео технологические процессы сварки и оборудование для их реализации обеспечивают удовлетворительное качество стыкового сварного соединения "блюмс-пакет лент" только при сечениях алюминиевого пакета не превышающих 800 мм².Currently, due to an increase in the unit power of electrolytic cells, the cross section of the cathode slopes has reached 10,500 mm ² and there is a tendency to further increase them, however, the existing welding processes and equipment for their implementation provide satisfactory quality of the butt weld "blues-tape package" only with sections of the aluminum package not exceeding 800 mm ² .

Кроме того, существенным недостатком такого устройства является увеличенный расход материалов, так как при ремонтах электролизеров значительная часть лент пакета, а зачастую и пакет лент целиком, утилизируются и требуют замены. In addition, a significant drawback of such a device is the increased consumption of materials, since during repairs of electrolyzers a significant part of the tapes of the bag, and often the bag of tapes as a whole, are disposed of and need to be replaced.

За прототип принято устройство, в котором соединение пакета алюминиевых лент со стальным блюмсом осуществляется через переходный стелеалюминиевый элемент, который своей стальной частью соединен с блюмсом, а алюминиевой с пакетом лент спуска. При этом соединение одноименных металлов "блюмс-переходный элемент" и "переходный элемент-спуск" осуществляется сваркой нахлесточным швом или болтами. The prototype is a device in which the connection of a package of aluminum tapes with steel blooms is carried out through a transitional stele-aluminum element, which is connected with the steel with its steel part, and aluminum with a packet of descent tapes. In this case, the connection of the metals of the same name "blooms-transition element" and "transition element-descent" is carried out by lap welding or bolts.

Недостатками прототипа являются:
низкая стабильность переходного электросопротивления контакта при его болтовом (механическом) соединении из-за роста окисных пленок, что увеличивает расход электроэнергии и требует периодического обслуживания контакта при его эксплуатации;
недостаточное сечение нахлесточного сварного шва при соединении одноименных металлов биметаллического переходного элемента, блюмса и пакета лент спуска, что также приводит к повышенному расходу электроэнергии;
повышенный расход материалов, в частности, переходных сталеалюминиевых элементов, которые, как правило, не могут быть использованы более одного раза.The disadvantages of the prototype are:
low stability of the transient electrical resistance of the contact during its bolt (mechanical) connection due to the growth of oxide films, which increases the energy consumption and requires periodic maintenance of the contact during its operation;
insufficient cross-section of the lap weld when connecting the metals of the same name with a bimetallic transition element, bloom and a packet of descent tapes, which also leads to increased energy consumption;
increased consumption of materials, in particular, transitional steel-aluminum elements, which, as a rule, cannot be used more than once.

Технический результат изобретения снижение расхода электроэнергии и материалов. The technical result of the invention is the reduction of energy consumption and materials.

Технический результат достигается устройством для соединения блюмсов электролизеров для производства алюминия с лентами катодного спуска, включающим пакет лент, переходный элемент, блюмс, сваренные между собой, в котором переходный элемент выполнен в виде набора пластин, сечение каждой из которых не превышает 5000 мм², а пластины приварены к блюмсу и пакету лент встык.The technical result is achieved by a device for connecting blooms of electrolytic cells for the production of aluminum with cathode descent tapes, including a packet of tapes, a transition element, blooms welded together, in which the transition element is made in the form of a set of plates, each of which does not exceed 5000 mm ² , and the plates are welded to the blues and butt tape package.

В случае использования переходного элемента из стали его сечение, а также сечение пакета одновременно привариваемых к нему алюминиевых лент, выбирается, исходя из условия обеспечения гарантированного качества соединения известными способами сварки. Экспериментально установлено, что эти сечения не должны превосходить: 5000 мм² для переходного элемента из стали и 3000 - 3500 мм² для пакета алюминиевых лент. При сварке таких сечений все технологические параметры процесса сварки имеют усредненные значения и стыкосварочная машина располагает необходимым запасом регулирования для компенсации случайно возникающих изменений процесса сварки, что гарантирует качество соединения.In the case of using a transition element made of steel, its cross section, as well as the cross section of a packet of aluminum strips simultaneously welded to it, is selected based on the conditions for ensuring the guaranteed quality of the joint by known welding methods. It was experimentally established that these sections should not exceed: 5000 mm ² for a transition element made of steel and 3000 - 3500 mm ² for a package of aluminum strips. When welding such sections, all technological parameters of the welding process are averaged and the butt welding machine has the necessary control margin to compensate for accidentally occurring changes in the welding process, which guarantees the quality of the connection.

Длина переходного элемента из стали определяется, исходя из условий:
а) обеспечения 4- или 5-кратного использования этого элемента с учетом необходимости соединения его с блюмсом дуговой сваркой стыковым швом при вводе электролизера в эксплуатацию и последующего отделения его от блюмса газопламенной или механической резкой при выводе электролизера в ремонт;
б) обеспечения минимального нагрева сварного соединения "сталь-алюминий" в зоне соединения переходного элемента с пакетом лент в процессе дуговой приварки переходного элемента к блюмсу или отделения его от блюмса газопламенной резкой.The length of the transition element of steel is determined based on the conditions:
a) ensuring 4- or 5-fold use of this element, taking into account the need to connect it to the bloom by arc welding with a butt weld during commissioning of the electrolyzer and its subsequent separation from the bloom by gas-flame or mechanical cutting when the cell is put into repair;
b) ensuring minimal heating of the steel-aluminum welded joint in the zone of connection of the transition element with the package of tapes during the arc welding of the transition element to the blues or separating it from the blues by flame cutting.

При использовании в качестве переходного элемента биметаллических сталеалюминиевых пластин их длина и сечение могут выбираться из тех же условий, что и переходных элементов из стали, однако пакте алюминиевых лент в этом случае можно приваривать к алюминиевой части переходного элемента стыковым швом известными способами дуговой сварки, а сечение привариваемого пакета может быть равно сечению алюминиевой части переходного элемента. When using bimetallic steel-aluminum plates as a transition element, their length and cross-section can be selected from the same conditions as steel transition elements, however, in this case, a bundle of aluminum tapes can be welded to the aluminum part of the transition element with a butt weld using known methods of arc welding, and the cross section welded package may be equal to the cross section of the aluminum part of the transition element.

Соединение переходных элементов со стальным блюмсом во всех случаях осуществляется при помощи известных способов сварки плавлением, обеспечивающих безусловное соединение элементов с блюмсом по всему токопроводящему сечению переходного элемента стыковым швом. The connection of transition elements with steel bloom in all cases is carried out using known methods of fusion welding, providing an unconditional connection of elements with bloom throughout the conductive section of the transition element with a butt weld.

Поиск по источникам научно-технической и патентной литературы показал, что соединение блюмса с пакетом лент спуска при помощи переходного элемента, выполненного в виде набора пластин, привариваемых к лентам и блюмсу стыковыми швами, ранее не применялось, таким образом заявляемое техническое решение отвечает критерию существенные отличия. A search by the sources of scientific, technical and patent literature showed that the connection of bloom with a package of descent tapes using a transition element made in the form of a set of plates welded to the strips and bloom with butt welds was not previously used, so the claimed technical solution meets the criterion of significant differences .

Сущность предлагаемого устройства поясняется фиг. 1 и 2, на которых изображены схемы соединений с применением переходного элемента в виде набора пластин. The essence of the proposed device is illustrated in FIG. 1 and 2, which depict connection diagrams using a transition element in the form of a set of plates.

На фиг. 1 алюминиевые ленты катодного спуска 1 соединены со стальным блюмсом 2 при помощи переходного элемента, выполненного в виде набора сталеалюминиевых пластин. Соединение стальной части 3 пластин с блюмсом выполнено дуговой сваркой стыковым швом 4, а алюминиевая часть пластины 5 соединена с пакетом алюминиевых лент спуска дуговой сваркой стыковым швом 6. На фиг. 2 показано соединение пакета лент с блюмсом при использовании переходного элемента, выполненного в виде набора стальных пластин 7. В этом случае алюминиевые ленты приварены к стальным пластинам стыковым швом 8 при помощи контактной стыковой сварки. In FIG. 1 aluminum tapes of the cathodic descent 1 are connected to the steel bloom 2 by means of a transition element made in the form of a set of steel-aluminum plates. The connection of the steel part 3 of the plates with bloom is performed by butt welding 4, and the aluminum part of the plate 5 is connected to the package of aluminum strips by arc welding by butt weld 6. In FIG. 2 shows the connection of a tape package with a bloom when using a transition element made in the form of a set of steel plates 7. In this case, aluminum tapes are welded to the steel plates with a butt weld 8 by flash butt welding.

Изготовление предлагаемого устройства начинается со сварки пластин переходного элемента с алюминиевыми лентами спуска. Подготовленные таким образом ленты с приваренными пластинами переходного элемента собираются в пакеты необходимого сечения и пластины переходного элемента, начиная с нижней, привариваются известными способами дуговой сварки к блюмсу вводимого в эксплуатацию электролизера. Другой конец лент присоединяется известными способами к катодной шине. The manufacture of the proposed device begins with the welding of the plates of the transition element with aluminum strips of descent. Tapes prepared in this way with welded plates of the transition element are assembled into packets of the required cross section and plates of the transition element, starting from the bottom, are welded by known methods of arc welding to the bloom of the commissioned cell. The other end of the tapes is connected by known methods to the cathode bus.

При ремонте электролизера разделение блюмса и набора пластин переходного элемента, начиная с верхней, осуществляется известными способами разделительной резки (например, газопламенной или механической). Соединение пакета лент с катодной шиной при этом не нарушается. Таким образом, пакеты лент катодного спуска с приваренными к ним пластинами переходного элемента сохраняются для последующего соединения описанным выше способом с блюмсами вновь установленного после ремонта электролизера. During the repair of the electrolyzer, the separation of the bloom and the set of plates of the transition element, starting from the top, is carried out by known methods of separation cutting (for example, flame or mechanical). The connection of the tape package with the cathode bus is not violated. Thus, the packages of tapes of the cathodic descent with the plates of the transition element welded to them are stored for subsequent connection, as described above, with the blooms of the newly installed electrolyzer after repair.

Claims

1. A device for connecting blooms of electrolytic cells for the production of aluminum with cathode slopes, including a package of tapes, a transition element, blooms, welded together, characterized in that the transition element is made in the form of a set of plates, each of which does not exceed 5000 mm ² , and the plates are welded to the blues and butt tape package.

2. The device according to p. 1, characterized in that the ratio of the cross section of the package of tapes to the cross section of the plates of the transition element is selected 1 (1 1.67).