RU2180367C2 - Способ обнаружения локальных мест разрушения подины алюминиевого электролизера - Google Patents
Способ обнаружения локальных мест разрушения подины алюминиевого электролизера Download PDFInfo
- Publication number
- RU2180367C2 RU2180367C2 RU99125637A RU99125637A RU2180367C2 RU 2180367 C2 RU2180367 C2 RU 2180367C2 RU 99125637 A RU99125637 A RU 99125637A RU 99125637 A RU99125637 A RU 99125637A RU 2180367 C2 RU2180367 C2 RU 2180367C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hearth
- cathode
- destruction
- cathode rods
- rods
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 43
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100024606 Protein phosphatase 1 regulatory subunit 1A Human genes 0.000 description 1
- 101710163019 Protein phosphatase 1 regulatory subunit 1A Proteins 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004826 seaming Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области контроля за технологическими процессами в электрометаллургии и может быть использовано в электролитическом производстве алюминия для раннего обнаружения локальных разрушений подины алюминиевого электролизера в процессе его эксплуатации. Техническим результатом изобретения является снижение материальных и трудовых затрат по ликвидации разрушений подины и по предотвращению выхода из строя электролизеров. Способ включает приборные измерения физических параметров конструктивных элементов подины и определение мест разрушений по отклонению величины этих параметров от нормативных технологических. При этом измеряют токовую нагрузку на всех катодных стержнях и определяют места и степень разрушения подины по величине уменьшения токовой нагрузки от нормативной технологической на катодный стержень или на группу катодных стержней. Кроме этого дополнительно измеряют температуру всех катодных стержней и уточняют места и степень разрушения подины по величине уменьшения температуры катодного стержня или группы катодных стержней от нормативной технологии. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области контроля за технологическими процессами в электрометаллургии и может быть использовано в электролитическом производстве алюминия для раннего обнаружения локальных разрушений подины алюминиевого электролизера в процессе его эксплуатации.
Большинство алюминиевых электролизеров в процессе эксплуатации выходят из строя по причине вскрытия швов подины или растрескивания подовых блоков под действием различных температурных деформаций и химического воздействия расплава. Такие разрушения влекут проникновение жидкого алюминия и электролита внутрь подовых блоков, где установлены катодные металлические стержни, вызывая их разрушения. Воздействие расплава вызывает их растворение, в результате которого растворенное железо попадает в алюминий, снижая его сортность.
Вышеуказанное ведет к нарушениям технологического режима процесса электролиза, снижению его технико-экономических показателей, снижению срока службы электролизеров. В случае же проникновения металла через теплоизоляционную футеровку происходит разъедание металлического катодного кожуха, в результате чего возникает аварийная ситуация.
Для того чтобы оставить или хотя бы замедлить процесс разрушения подины, необходимо в первую очередь точно знать место разрушения, что в начальной стадии развития процесса бывает зачастую невозможным. До настоящего времени, когда разрушение становилось доступным для обнаружения, его величина была настолько серьезной, что, как правило, такие разрушения ликвидировать не удавалось, электролизер отключался на капитальный ремонт.
Существующие методы контроля состояния целостности футеровки алюминиевого электролизера общеизвестны и широко применяются на алюминиевых заводах: замеры температуры наружной бортовой поверхности катодного кожуха, его днища, замеры температуры катодных стержней, механическое зондирование подины, установка термопар под угольную футеровку подины.
Однако известные методы недостаточно эффективны, так как либо уже констатируют произошедшие разрушения, либо дают недостаточно верную информацию о состоянии футеровки и характере происходящих разрушений.
Известен способ регулирования процесса получения алюминия в электролизере, включающий измерение температуры расплава и по ее повышению определение места снижения толщины настыли.
Регулирование теплового режима электролизера (регулирование толщины настыли в ванне) осуществляют периодическим изменением электрического сопротивления периодическим отключением и включением катодных стержней в местах нарушения теплового режима электролизера (А.с. СССР 582332, С 25 С 3/06, 1975г.).
По технической сущности, наличию сходных признаков данное решение принято в качестве ближайшего аналога.
Недостатки известного решения:
- определение места снижения толщины настыли недостаточно точное и оперативное, т.к. причин повышения температуры расплава может быть несколько и, следовательно, возможны значительное разрушение настыли и ранний выход электролизера из строя;
- регулирование теплового режима периодическим отключением и включением катодных стержней в местах нарушения теплового режима чревато нарушениями электрического и технологического режима электролизера, что также может привести к снижению срока службы электролизера.
- определение места снижения толщины настыли недостаточно точное и оперативное, т.к. причин повышения температуры расплава может быть несколько и, следовательно, возможны значительное разрушение настыли и ранний выход электролизера из строя;
- регулирование теплового режима периодическим отключением и включением катодных стержней в местах нарушения теплового режима чревато нарушениями электрического и технологического режима электролизера, что также может привести к снижению срока службы электролизера.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение срока службы электролизера.
Техническим результатом является повышение точности, надежности и оперативности обнаружения мест локальных разрушений подины и оперативное принятие мер по их устранению.
Технический результат достигается тем, что в способе обнаружения локальных мест разрушений подины алюминиевого электролизера, включающем приборные измерения физических параметров конструктивных элементов подины и определение мест разрушений по отклонению величины этих параметров от нормативных технологических, измеряют токовую нагрузку на всех катодных стержнях, на основе этих измерений определяют места и степень разрушения подины по величине уменьшения токовой нагрузки от нормативной технологической на катодный стержень или на группу стержней, дополнительно замеряют температуру всех катодных стержней и по величине уменьшения температуры катодного стержня или группы катодных стержней от нормативной технологической уточняют места и степень разрушения подины.
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.
Исследования, проведенные на ОАО СУАЛ филиал "ИркАЗ-СУАЛ", в ходе которых производились комплексные температурные замеры и замеры токовых нагрузок катодных стержней и подовых углеродистых блоков на электролизерах с нарушениями технологического режима (повышенное содержание железа в металле, локальное повышение температуры, нарушение токораспределения) и на нормально работающих электролизерах. По результатам замеров токовых нагрузок определялись места локальных разрушений.
Результаты замеров токораспределения сравнивались с результатами температурных замеров, а общие результаты проверялись фактическим контролем при отключении электролизера на капитальный ремонт.
Проведенные работы позволяют сделать вывод, что основанием для определения места разрушения является минимальная токовая нагрузка на катодном стержне или группе катодных стержней. Это подтверждается фактическими разрушениями, обнаруженными при демонтаже катодного устройства, что подтверждает надежность способа обнаружения локальных разрушений. Самое главное - предлагаемый способ обеспечивает раннее обнаружение локальных разрушений подины, что дает возможность принять меры для их устранения или замедления скорости роста разрушений. Это очень важное преимущество позволяет как увеличить срок службы электролизера, так и не снижать технико-экономические показатели процесса электролиза и предотвратить возможные технологические нарушения на исследованном электролизере и на последующих с ним связанных по ходу тока.
Физико-химический механизм возникновения локальных разрушений представляется авторам предлагаемого решение следующим.
При возникновении трещины в блоке или раскрытии шва, что связано с множеством причин (некачественное изготовление блока, некачественная набойка шва, термические напряжения в период обжига и пуска), расплавленный алюминий через места разрушений подовых угольных блоков проникает к катодным стержням и растворяет его. При этом образуются химические соединения элементов с железом, которые постепенно частично "заменяют" катодный стержень. Вместе с металлом проникают фтористые соли, глинозем, угольные частички разрушенного шва или блока. В итоге электросопротивление переходного участка "металл-катодный стержень" увеличивается и токовая нагрузка уменьшается. По степени снижения токовой нагрузки катодного стержня (группы катодных стержней) можно определить место и степень разрушения подины.
Предлагаемый способ позволяет не только оперативно и достаточно точно определять места разрушений, но и делать это на ранней стадии разрушения, что позволяет предпринять необходимые меры по устранению этих разрушений максимально эффективно.
Предлагаемое решение отличается от прототипа тем, что места локальных разрушений определяют по измерениям токовой нагрузки на катодные стержни, а величину этих разрушений - по величине снижения токовой нагрузки и уточняют по величине снижения температуры катодного стержня (группы катодных стержней).
От прототипа и других известных способов выявления локальных разрушений подины предлагаемый способ отличается тем, что найден принципиально новый подход - обнаружение локальных разрушений по физической величине, характеризующей эти разрушения - снижению токовой нагрузки и уточнение мест разрушений и их величины по снижению температуры катодных стержней. Определение же по повышению температуры катодного стержня дает неверное определение, т. к. токовая нагрузка с разрушаемого катодного стержня распределяется на соседние стержни, что и вызывает повышение их температуры.
Другие методы еще менее точны и достоверны, а самое главное инерционны настолько, что определяемые разрушения уже настолько значительны, что невозможно их уже локализовать или законсервировать. То есть констатируется факт необходимости отключения электролизера на капитальный ремонт.
Предлагаемый способ позволяет обнаружить локальные разрушения на ранней стадии (сигнал для контрольной проверки - повышение содержания железа в алюминии) или производить профилактический контроль за состоянием подин электролизеров.
Результаты инструментальных замеров токовой нагрузки на катодных стержнях, которые используются для обнаружения локальных разрушений подины алюминиевого электролизера, могут быть представлены в виде компьютерной графики, на бумажном носителе в виде графиков.
В варианте раннего обнаружения локальных разрушений подины при увеличении содержания железа в алюминии-сырце снимается карта токораспределения по подине. Замеры на ОАО "СУАЛ" филиал "ИркАЗ-СУАЛ" производились прибором ИПП-1 (заявка на полезную модель 98115418/20(017108), решение о выдаче свидетельства от 10.11.98г.), замеры температуры - термопарами.
Данные замеров токовой нагрузки и температуры приведены в таблице.
По результатам замеров токовой нагрузки на катодных стержнях строят сдвоенный график распределения тока левой и правой по ходу тока сторон электролизера, см. чертеж.
Совмещение сдвоенного графика распределения токовой нагрузки по катодным стержням (блюмсами) с видом подины электролизера сверху позволяет определить места локальных разрушений подины электролизера, а температурные замеры подтверждают эту информацию.
Наличие данных о местах локальных разрушений позволяет принять необходимые меры для устранения разрушений (цементирование различными материалами и составами).
Опытно-промышленное использование предлагаемого способа локальных разрушений подины алюминиевого электролизера подтверждает его простоту в реализации, достаточно высокую точность и надежность.
Claims (2)
1. Способ обнаружения локальных мест разрушения подины алюминиевого электролизера, включающий приборные измерения физических параметров конструктивных элементов подины и определение мест разрушений по отклонению величины этих параметров от нормативных технологических, отличающийся тем, что измеряют токовую нагрузку на всех катодных стержнях и определяют места и степень разрушения подины по величине уменьшения токовой нагрузки от нормативной технологической на катодный стержень или на группу катодных стержней.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно замеряют температуру всех катодных стержней и по величине уменьшения температуры катодного стержня или группы катодных стержней от нормативной технологической уточняют места и степень разрушения подины.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99125637A RU2180367C2 (ru) | 1999-12-06 | 1999-12-06 | Способ обнаружения локальных мест разрушения подины алюминиевого электролизера |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99125637A RU2180367C2 (ru) | 1999-12-06 | 1999-12-06 | Способ обнаружения локальных мест разрушения подины алюминиевого электролизера |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99125637A RU99125637A (ru) | 2001-09-20 |
| RU2180367C2 true RU2180367C2 (ru) | 2002-03-10 |
Family
ID=20227771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99125637A RU2180367C2 (ru) | 1999-12-06 | 1999-12-06 | Способ обнаружения локальных мест разрушения подины алюминиевого электролизера |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2180367C2 (ru) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2359072C1 (ru) * | 2007-10-29 | 2009-06-20 | Александр Иванович Громыко | Способ съема информационных параметров алюминиевых электролизеров |
| RU2371524C1 (ru) * | 2008-06-30 | 2009-10-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) | Способ контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах |
| RU2401325C1 (ru) * | 2009-06-03 | 2010-10-10 | Александр Иванович Громыко | Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевых электролизеров |
| RU2484183C1 (ru) * | 2011-10-28 | 2013-06-10 | Александр Иванович Громыко | Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах |
| RU2674180C2 (ru) * | 2017-04-24 | 2018-12-05 | Александр Иванович Громыко | Способ контроля технического состояния катодного узла электролизера |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU387030A1 (ru) * | 1970-06-23 | 1973-06-21 | Институт Автоматики | ЙС?СОК)3{-1АЯ П-^^Г?ИТиО-|?лПГ(с'МД: |
| DE2503635B2 (de) * | 1974-01-30 | 1976-12-16 | Schweizerische Aluminium Ag, Chippis (Schweiz) | Verfahren zur kontrolle der dicke der seitlichen borde in einer elektrolysezelle zur gewinnung von aluminium |
| SU582332A1 (ru) * | 1975-12-01 | 1977-11-30 | Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Имени Г.М.Кржижановского | Способ регулировани процесса получени алюмини в электролизере |
-
1999
- 1999-12-06 RU RU99125637A patent/RU2180367C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU387030A1 (ru) * | 1970-06-23 | 1973-06-21 | Институт Автоматики | ЙС?СОК)3{-1АЯ П-^^Г?ИТиО-|?лПГ(с'МД: |
| DE2503635B2 (de) * | 1974-01-30 | 1976-12-16 | Schweizerische Aluminium Ag, Chippis (Schweiz) | Verfahren zur kontrolle der dicke der seitlichen borde in einer elektrolysezelle zur gewinnung von aluminium |
| FR2259163B1 (ru) * | 1974-01-30 | 1978-04-21 | Alusuisse | |
| SU582332A1 (ru) * | 1975-12-01 | 1977-11-30 | Государственный Научно-Исследовательский Энергетический Институт Имени Г.М.Кржижановского | Способ регулировани процесса получени алюмини в электролизере |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2359072C1 (ru) * | 2007-10-29 | 2009-06-20 | Александр Иванович Громыко | Способ съема информационных параметров алюминиевых электролизеров |
| RU2371524C1 (ru) * | 2008-06-30 | 2009-10-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) | Способ контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах |
| RU2401325C1 (ru) * | 2009-06-03 | 2010-10-10 | Александр Иванович Громыко | Устройство контроля токораспределения в анодном узле алюминиевых электролизеров |
| RU2484183C1 (ru) * | 2011-10-28 | 2013-06-10 | Александр Иванович Громыко | Устройство контроля токораспределения в алюминиевых электролизерах |
| RU2674180C2 (ru) * | 2017-04-24 | 2018-12-05 | Александр Иванович Громыко | Способ контроля технического состояния катодного узла электролизера |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2008281742B2 (en) | A system for monitoring, control and management of a plant where hydrometallurgical electrowinning and electrorefining processes for non ferrous metals are conducted | |
| US8224595B2 (en) | System and method for online monitoring of molten salt corrosion | |
| US20080136425A1 (en) | Device for detecting the state of steel-reinforced concrete construction parts | |
| JPH0650927A (ja) | 応力腐食割れによる亀裂又は破断の検出方法 | |
| NZ211907A (en) | Removing gaseous effluents from electrolysis tanks:suction extraction effect automatically increases when tank is opened | |
| NO312554B1 (no) | Fremgangsmåte og innretning for måling av temperaturen og nivået i det smeltede elektrolysebad i celler foraluminiumfremstilling, samt anvendelse av fremgangsmåten formåling av nivået for elektrolytt og metall | |
| US6355157B1 (en) | Process for real-time detection and inhibition of localized corrosion | |
| US3625842A (en) | Alumina feed control | |
| CN102808199B (zh) | 一种铝电解槽在线阳极效应预警和抑制的方法 | |
| Steenkamp et al. | Tap-hole life cycle design criteria: a case study based on silicomanganese production | |
| JP4755409B2 (ja) | 消耗検出機構を備えるアルミニウム電解槽のための陰極ブロック | |
| CN217418738U (zh) | 一种基于新装与老旧热电偶结合的高炉炉缸炉底侵蚀判别系统 | |
| Ohtsu et al. | Materials Selection and Corrosion Management in a Process Containing Halides | |
| CN113736939A (zh) | 高炉出铁沟防漏铁监测方法、监测装置及出铁沟 | |
| RU2830574C1 (ru) | Устройство для определения высоты расплава в алюминиевом электролизере | |
| CN103233245A (zh) | 一种监测和准确判断在线电解槽阴极内衬破损的方法 | |
| SU1576594A1 (ru) | Способ контрол состо ни электролизера | |
| US3406103A (en) | Method and apparatus for monitoring lining damage of alkali metal chlorate bipolar cells | |
| CA2308591C (en) | Method for measuring the properties of the stack and the corrosion of materials in a soda recovery unit | |
| Zhou et al. | Enhancing Sustainability in Aluminum Reduction Cells Through Cathode Repair Optimization and Numerical Simulations Study on Current Distribution and Erosion Hole Impact | |
| Martínez et al. | Non-destructive electrochemical techniques applied to the corrosion evaluation of the liner structures in nuclear power plants | |
| CN116183057B (zh) | 一种锌锅感应加热器漏锌的监控方法及装置 | |
| CN106555211B (zh) | 一种铝电解槽阴极压降的测量工具及测量方法 | |
| Cheung et al. | Impacts of anode set on the energy re-distribution of PB aluminum smelting cells | |
| Hestetun et al. | Automated Prediction of Anode Effects in Aluminium Reduction Cells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071207 |