КАТОДНЫЙ КОЖУХ АЛЮМИНИЕВОГО ЭЛЕКТРОЛИЗЕРА
CATHODE SHELL OF ALUMINIUM ELECTROLYSIS UNIT

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано в конструкции катодного кожуха электролизера для получения алюминия электролитическим способом.
Катодный кожух является одним из элементов алюминиевого электролизера и применяется для защиты заключенной внутри него футеровки от разрушающего действия усилий, возникающих в процессе работы алюминиевого электролизера. В связи с этим он должен обладать необходимой прочностью, так как от прочности кожуха в большей степени зависит срок службы электролизера. Кроме того, катодный кожух должен обеспечивать отвод тепла, что способствует образованию защитного гарнисажа и настыли. Гарнисаж и настыль позволяют интенсифицировать работу электролизера, предотвращают разрушение футеровки и увеличивают срок службы электролизера. Вышеперечисленное имеет большое значение для электролизеров большой мощности.
Известен катодный кожух алюминиевого электролизера шпангоутного типа, который содержит продольные и торцевые стенки с вертикальными ребрами жесткости и шпангоутами, днище и фланцевый лист (Сушков А.И. и др. Металлургия, 1965, стр.318-321, рис.113-д, 114).
Недостатком аналога является выполнение соединения фланцевого листа со шпангоутами при помощи сварки. Фланцевый лист необходимо срезать при капремонте и вновь приваривать при монтаже футеровки, вследствие чего увеличиваются трудозатраты.
За прототип принят катодный кожух алюминиевого электролизера, включающий днище, торцевые стенки с вертикальными ребрами жесткости, продольные стенки, шпангоуты по продольным сторонам и фланцевый лист, жестко соединенный с ребрами жесткости и шпангоутами с помощью разъемных соединений (Патент РФ №2121527, м.кл. С25С 3/08, 1998).
Недостатком известного катодного кожуха является то, что продольные стенки между шпангоутами не связаны с фланцевым листом и не имеют элементов жесткости, а также термические деформации фланцевого листа оказывают дополнительное давление на шпангоуты. Поскольку фланцевый лист крепится к шпангоутам и не связан со стенками катодного кожуха в промежутках между шпангоутами, они деформируются под действием давления футеровки и высоких температур. Деформация стенок приводит к раскрытию набивных швов подины и нарушению целостности бортовой футеровки и, как следствие, к снижению срока службы электролизера, а также к значительным трудозатратам при устранении деформаций стенок при ремонте катодного кожуха.
Задачей изобретения является повышение срока службы электролизера, уменьшение трудозатрат.
Технический результат заключается в снижении механических и тепловых деформаций продольных стенок катодного кожуха в промежутках между шпангоутами и ребрами жесткости.
Технический результат достигается тем, что в катодном кожухе алюминиевого электролизера, включающем продольные и торцевые стенки с вертикальными ребрами жесткости и шпангоутами, днище и фланцевый лист, согласно заявляемому изобретению, фланцевый лист жестко соединен с промежуточными ребрами, вертикально установленными между шпангоутами, на продольных стенках кожуха.
Фланцевый лист может быть соединен с промежуточными ребрами с помощью разъемных соединений, через горизонтальные площадки.
Промежуточные ребра могут быть выполнены из металлического листа толщиной от 0,3 до 1 толщины стенки кожуха.
В заявляемой конструкции катодного кожуха фланцевый лист не связан со шпангоутами. Фланцевый лист кожуха жестко соединен с помощью разъемных соединений с промежуточными ребрами толщиной от 0,3 до 1 толщины стенки кожуха, вертикально установленными на продольных стенках в промежутках между шпангоутами. Кроме того, промежуточные ребра являются дополнительными ребрами жесткости и выполняют функцию ребер охлаждения. Диапазон от 0,3 до 1 обоснован тем, что выбор толщины меньше нижнего предела нецелесообразен по причине низкой надежности конструкции, а выше верхнего предела экономически не оправдан, поскольку дальнейшее увеличение толщины не приводит к увеличению несущей способности.
Заявляемая конструкция катодного кожуха позволяет обеспечить необходимую жесткость продольных стенок в промежутках между шпангоутами и исключить негативное воздействие термической деформации фланцевого узла на шпангоуты за счет крепления фланцевого листа к промежуточным ребрам, установленным между шпангоутами, и за счет снижения температуры стенок, поскольку установка промежуточных ребер способствует интенсификации отвода тепла.
Изобретение поясняется рисунками, где на фиг.1 показана часть продольной стенки катодного кожуха, на фиг.2 - разрез А-А, поясняющий изображение на фиг.1.
Катодный кожух алюминиевого электролизера состоит из продольных 1 и торцевых стенок, днища (на чертежах не отмечены), шпангоутов 2. На торцевых стенках расположены вертикальные ребра жесткости (на чертежах не отмечены). К продольным стенкам 1 между шпангоутами 2 приварены промежуточные ребра 3, снабженные горизонтальными площадками 4 с отверстиями. Верхняя часть катодного кожуха по периметру снабжена фланцевым листом 5, который с помощью разъемных соединений 6 жестко соединен с промежуточными ребрами 3 через горизонтальные площадки 4.
Внедрение данного изобретения позволит снизить деформацию продольных стенок катодного кожуха за счет соединения фланцевого листа с продольными стенками в промежутках между шпангоутами, а также улучшит охлаждение стенок кожуха, что положительно скажется на сроке службы катодного кожуха и электролизера в целом.