электроконтактное соединение магниевого электролизера

Формула изобретения

1. Электроконтактное соединение магниевого электролизера, включающее анодный блок из углеродсодержащего материала, шинопровод, электроконтактные пробки, установленные в анодный блок, электропроводник в виде прутков, жестко установленных с одной стороны в электроконтактные пробки, а с другой стороны веерообразно приваренных к шинопроводу, отличающееся тем, что электроконтактные пробки установлены в отверстия, выполненные в анодном блоке в виде тела вращения при соотношении диаметра отверстия к его высоте, равном 1:(1-1,5).

2. Электроконтактное соединение по п.1, отличающееся тем, что тело вращения выполнено с наклонной направляющей в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием в сторону шинопровода.

3. Электроконтактное соединение по п.1, отличающееся тем, что тело вращения выполнено с прямолинейной направляющей цилиндрической формы круглого сечения.

4. Электроконтактное соединение по п.1, отличающееся тем, что тело вращения выполнено с прямолинейной направляющей цилиндрической формы овального сечения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для подвода тока к электролизерам для получения магния электролизом расплавленного сырья.

Известно электроконтактное соединение магниевого электролизера (А.С. СССР №158073, опубл. 1963 г., бюл. 20), включающее анодный блок из углеродсодержащего материала, металлические медные или алюминиевые токоподводящие шины, закрепленные к головке анодного блока с помощью болтов или заливкой расплавленным металлом, например чугуном, алюминием или магнием. Токоподводящие шины прикреплены с обеих сторон к верхней части блока анода болтами, пропущенными сквозь тело анода. Токоподводящие шины выполнены в виде отливок с залитыми в их теле стальными водоохлаждаемыми трубами.

Недостатком такого устройства является то, что шинопровод крепится к электроду из углеродсодержащего материала с помощью болтов. Большое количество болтовых соединений (5-6 на каждый брус электрода) со стальными накладками, требующих их подтягивания. Падение напряжения в контакте растет до 100 мВ, что приводит к потерям электроэнергии, разрушению контакта и снижению срока службы анода.

Известно электроконтактное соединение магниевого электролизера (А.С. СССР №616348, опубл. бюл. 27 25.07.78 г.), включающее анодные блоки из углеродсодержащего материала с глухими отверстиями, в которые вставлены стальные штыри - 3-4 на каждый брус, спаянные с графитом и сваренные с медной токоподводящей шиной. В теле брусьев имеется зона промежуточной эвтектики.

Недостатком такого электроконтактного соединения является то, что устройство сложно в изготовлении и обслуживании, и приводит к большим затратам электроэнергии.

Известно электроконтактное соединение магниевого электролизера (Один из путей энергосбережения в производстве магния. - Б.Е.Патон, В.И.Лакомский, В.А.Лебедев и др. - Цветные металлы, 2004. - №6, стр.90-93), по количеству общих признаков принятое за ближайший аналог-прототип и включающее анодный блок из углеродсодержащего материала, шинопровод, электроконтактные пробки и электропроводник, выполненный в виде пучка прутков из материала токоподводящей шины, размещенных в электроконтактных пробках и приваренных веерообразно к наружной поверхности токоподводящей шины.

Недостатком данного электроконтактного соединения является то, что одним из условий работы электроконтактного узла электролизера является обеспечение равномерной передачи тока к анодному блоку, кроме того, необходимо учитывать механическую нагрузку и минимальное влияние электроконтактных пробок друг на друга при токопередаче.

Технический результат направлен на устранение недостатков прототипа и за счет рационально выбранной формы и соотношения размеров отверстия направлен на равномерное распределение тока по всему сечению анодного блока, что приведет к снижению потерь электроэнергии.

Технический результат достигается тем, что предложено электроконтактное соединение магниевого электролизера, включающее анодный блок из углеродсодержащего материала, шинопровод, электроконтактные пробки, установленные в анодный блок, электропроводник в виде прутков, жестко установленных с одной стороны в электроконтактные пробки, а с другой стороны веерообразно приваренных к шинопроводу, новым является то, что электроконтактные пробки установлены в отверстия, выполненные в аднодном блоке в виде тела вращения при соотношении диаметра отверстия к его высоте, равном 1:(1-1,5).

Кроме того, тело вращения выполнено с наклонной направляющей в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием в сторону шинопровода.

Кроме того, тело вращения выполнено с прямолинейной направляющей цилиндрической формы круглого сечения.

Кроме того, тело вращения выполнено с прямолинейной направляющей цилиндрической формы овального сечения.

Выполнение отверстий на верхнем торце анодного блока определенной формы и размеров позволяет за счет рационально выбранной формы и соотношения равномерно распределить ток по всему сечению анодного блока, что приведет к снижению потерь электроэнергии, а также позволит создать более прочное соединение между анодным блоком и шинопроводом и тем самым улучшить контакт.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном электроконтактном соединении магниевого электролизера, изложенных в пунктах формулы изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. В результате поиска не было обнаружено новых источников и заявленные объекты не вытекают явным образом для специалиста, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг.1-4 показано электроконтактное соединение магниевого электролизера при различной форме выполнения отверстий в электроде в виде тела вращения с наклонной направляющей в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием в сторону шины, с прямолинейной направляющей цилиндрической формы круглого сечения, с прямолинейной направляющей цилиндрической формы овального сечения.

Электроконтактное соединение магниевого электролизера включает шинопровод 1, анодный блок 2 из углеродсодержащего материала с отверстиями 3 в блоке, выполненными в виде тела вращения при соотношении диаметра отверстия к его высоте, равном 1:(1-1,5), электропроводник 4 в виде прутков 5, установленных в электроконтактную пробку 6 и приваренных веерообразно к наружной поверхности токоподводящей шины.

Пример работы устройства для подвода тока к магниевым электролизерам.

Монтаж устройства

На верхнем торце анодного блока 2 сверлят отверстия 3 на глубину 30 мм и шириной 30 мм при соотношении 1:1. в виде конуса, обращенного меньшим основанием к шине, или цилиндрической формы круглого сечения, или цилиндрической формы овального сечения.

Предварительно готовят электропроводники 4 из алюминиевых прутков 5 длиной 170 мм и диаметром, равным 9 мм, в количестве 5-7 штук.

Прутки 5 закрепляют в нижнем конце путем полуавтомата ПШ107ва с электродной проволокой типа Свак5 диаметром 1,2 мм. Затем дуготроном прогревают верхнюю часть торца углеродистого анодного блока до температуры 900-1000°С, отверстия 3 заполняют электроконтактной пробкой 6 в виде расплавленного сплава из алюминия. Блок 2 охлаждают, прутки 5 разгибают веерообразно под углом 18-20° и приваривают их к токоподводящей шине 1. Сварку осуществляют полуавтоматом ПШ107ва в среде аргона.

Устройство работает следующим образом.

Постоянный ток от преобразовательной подстанции по ошиновке подводят к группе электролизеров к шинопроводам - анодному и катодному. При включении электролизера с верхним вводом анодов перед сушкой к шинопроводу подключают все электроды. После заливки в электролизер расплава карналлита и разогрева расплава до температуры 690-720°С создают межэлектродное расстояние и при создании силы тока 175 кА на анодных блоках 2 выделяется хлор, а на катодах - магний.

Таким образом, устройство для подвода тока к анодам магниевого электролизера позволяет снизить потери электроэнергии до 15-20 кВт/час, уменьшить электросопротивление анодного бруса-токоподвода в 1,5-2 раза, увеличить стойкость анодного бруса вследствие получения равномерной нагрузки тока и тем самым повысить выход магния по току на 5-10%.