Способ выливки алюминия из электролизера и устройство для его осуществления

 

Использование: электролитическое производство алюминия. Сущность: всасывающую трубу вакуумного ковша оборудуют в нижней части охлаждающим змеевиком, витки которого сдвинуты относительно друг друга. Змеевик имеет V-образный выход в полость трубы. Змеевик подключают к газовому баллону или линии. Азот через змеевик поступает в трубу. Перед погружением начинают прокачку азота и продолжают до конца процесса. Изобретение позволяет повысить срок службы оборудования, качество металла и сократить трудозатраты. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и направлено на усовершенствование технологии выливки и конструкции вакуумного ковша.

В настоящее время полученный в электролизерах расплавленный алюминий извлекают с помощью вакуум-ковша. Отсасывающая труба вакуум-ковша подключается к вакуумной системе, погружается в слой металла и таким образом происходит транспортирование металла из электролизера в емкость вакуум-ковша. Разрежение в вакуум-ковше создается цеховой вакуумной установкой. При емкости ковша 2000 кг разрежение составляет 500 мм рт.ст. При отсасывании металла в вакуумный ковш часто вместе с металлом попадает и электролит, поскольку температура кристаллизации его значительно выше температуры кристаллизации расплавленного алюминия (1030^оС против 660^оС), то попавший электролит кристаллизуется в первую очередь и там накапливается. После серии выливок (35-40 электролитров) в ковше остается 500-600 кг застывшего электролита. Электролитом зарастает ковш, всасывающая труба (сужается ее внутренний диаметр). Зарастание вакуум-ковша электролитом снижает коэффициент его использования, требует значительных трудозатрат при его чистке.

Кроме того, чугунная всасывающая труба (наружным диаметром 115 мм с толщиной стенки 17 мм) погружается на 400-500 мм в расплав агрессивной среды с температурой порядка 1000^оС, что создает благоприятные условия для коррозии, разрушения этого участка трубы.

Следует отметить, что поступление электролита в ковш происходит несколькими путями: во-первых, при опускании заборной трубы (всасывающей) пересекается слой электролита на поверхности; во-вторых, если носок вакуумного ковша находится вблизи от подины шахты электролизера, то захватывается и осадок; в-третьих, электролит увлекается при повышенном расстоянии заборной трубы от подины электролизера.

Известен вакуумный ковш для выливки расплавленного металла из ванн, содержащий емкость, крышку, всасывающую заборную трубу, расширяющуюся в нижней части (диаметр нижнего конца в 1,5-2,5 раза больше диаметра верхнего конца всасывающей трубы) (а.с. СССР N 331116, кл. С 22 В 3/02, 1970).

Известен также вакуумный ковш для выливки расплавленного металла, содержащий корпус, крышку и всасывающую трубу. Ковш снабжен дополнительным днищем (а.с. СССР N 956624, кл. С 25 С 3/10, 1981).

Прототипом предлагаемого решения является вакуумный ковш для выливки расплавленного металла, содержащий емкость, всасывающую трубу, нижний конец которой имеет V-образную форму и снабжен ребрами охлаждения (а.с. СССР N 552135, кл. В 22 D 41/00, 1975г.). Нижний конец трубы V-образной формы предполагает намораживание металлической пробки V-образной формы, что должно исключить попадание электролита в ковш. Однако, чтобы жидкий металл остался в V-образном конце двухметровой по высоте всасывающей трубы, необходимо выключить вакуум и впустить в ковш воздух в положении опущенного носка в расплав. При выемке ковша жидкий металл (или электролит), что не исключено, будет подвержен выплеску из V-образного колена даже при незначительных имеющих место раскачиваниях вакуумного ковша при выливке металла, а чаще всего при его транспортировке. Следовательно, образование пробки в V-образном носке всасывающей трубы становится в этом случае маловероятным.

Недостатком известных решений является также интенсивная коррозия части всасывающей трубы, погружаемой в расплав на глубину 400-500 мм. Эта часть трубы отгорает значительно быстрее, чем вся остальная труба, что снижает срок ее службы.

Цель изобретения повышение срока службы вакуумного ковша, всасывающей трубы, снижение трудозатрат на ремонт, улучшение качества металла.

Поставленная цель достигается тем, что погружение трубы и откачивание расплава осуществляют при подаче инертного газа в погружаемый конец трубы. Охладительный элемент всасывающей трубы выполнен в виде змеевика с V-образным выходом его в полость трубы.

Устройство содержит емкость 1 с крышкой, всасывающую трубу 2, змеевик 3 с плотно прилегающими витками, сдвинутыми относительно друг друга таким образом, чтобы они располагались на наклонной плоскости всасывающей трубы 2 горизонтально. Змеевик 3 на всасывающей трубе 2 крепится с помощью хомутов 4 за выходной патрубок 5 змеевика 3. Выходной патрубок 6 змеевика 3 выполнен в виде V-образного зигзага, который укреплен ребром жесткости 7. Змеевик 3 подключается с помощью шлангов 8 к газовому редуктору 9, насаженному на газовый баллон 10, который в свою очередь крепится с помощью специальных кронштейнов 11 к траверсе 12 вакуум-ковша.

Возможен другой вариант запитки устройства сжатым газом. Параллельно вакуумной линии в производственном корпусе монтируется линия сжатого азота. Перед каждой выливкой оператор подключает ковш не только к вакуумной линии, но и к линии азота.

Способ и устройство работают следующим образом: вакуумный ковш, оборудованный предлагаемым устройством, погружается всасывающей трубой 2 в расплав. При этом предварительно вентиль редуктора 9 открывается, благодаря чему в емкости создается положительное давление, препятствующее проникновению в трубу 2 и емкость 1 поверхностных слоев электролита. После установки ковша до упора (ребро жесткости 7) в подину электролизера оператор включает вакуум, начинается засасывание в трубу 2 металла, осадок же в трубу 2 попасть не может, так как находится на недосягаемом расстоянии для всоса 970-120 мм). Азот, поступая в змеевик 3 через входной патрубок 5 и далее во всасывающую трубу 2 через выходной патрубок 6, выполненный в виде V-образного зигзага, барботирует через всасываемый расплав по высоте 2000 мм, производит его рафинирование от натрия, водорода и твердых включений.

Расход азота оператор должен поддерживать в пределах 0,3 м³/мин, и тогда на рафинирование алюминия-сырца расход азота составит 0,72 нм³ на 1 тонну металла. Кроме того, азот, поступающий в змеевик 3, охлаждает погружаемую в расплав всасывающую трубу 2 и тем самым уменьшает скорость ее коррозии расплавом, а сам змеевик, охлаждаясь, покрывается защитным слоем "намороженного" металла и также защищает себя от коррозии, что увеличивает срок службы всасывающей трубы 2 и змеевика 3.

Формула изобретения

1. Способ выливки алюминия из электролизера, включающий погружение всасывающей трубы в расплав и откачивание расплава в ковш с помощью вакуума, отличающийся тем, что, с целью повышения качества алюминия, срока службы оборудования и сокращения трудозатрат на ремонт, погружение трубы и откачивание расплава осуществляют при подаче инертного газа в погружаемый конец трубы.

2. Устройство для выливки алюминия из электролизера, содержащее емкость с крышкой и всасывающую трубу с охлаждающим элементом, расположенным в нижней части трубы, отличающееся тем, что охлаждающий элемент выполнен в виде змеевика с V-образным выходом в полость трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3