Спосіб з’єднання струмопроводів електролізерів для одержання алюмінію

1. Способ соединения токопроводов электролизеров для получения алюминия, находящихся под потенциалом во внешнем магнитном поле, включающий сварку плавлением, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что сварку осуществляют переменным током повышенной частоты с созданием дополнительного магнитного поля в зоне сварки. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что используют переменный ток частотой до 20000 Гц. не всегда удается устранить без отключения тока серии. Наличие этого потенциала приводит к тому, что при выполнении соединения через расплавленный металл (сварочную ванну), соединяющий шины, протекает часть технологического тока электролиза, взаимодействие магнитного поля которого определенно направленными поперечными составляющими внешнего магнитного поля в ряде случаев образует силу выбрасывающую жидкий металл из зоны соединения (магнитогидродинамический эффект). Из известных наиболее близким по технической сущности является, принятый за прототип, способ, при котором шины соединены сваркой плавлением дугой постоянного тока с применением стальных магнитных экранов и поочередным замыканием-рэзмыканием шунтов ремонтируемого электролизера. Способ заключается в уменьшении магнитного поля в экранируемом пространстве до величины, при которой обеспечивается С > U1 о 13745 стабильное горение сварочной дуги необходимое для образования сварочной ванны и соединения шин и уменьшения до минимально возможных значений величины части технологического тока, в любом случае протекающего через соединяемые шины при определенном переключении шунтов. Основным недостатком прототипа являются значительные затруднения при реализации рекомендаций, так как условия, при которых необходимо выполнять соединения (сварку) шин, т.е. величина и направление внешнего магнитного поля, а также величина неустраняемой части технологического тока отличаются друг от друга не только у различных типов электролизеров, но даже у однотипных электролизеров одной серии. Это приводит к необходимости индивидуального изготовления или подгонки оснастки (стальных магнитных экранов) для сварки в конкретных условиях, а одностороннее, как рекомендуется, размыкание шунтов ремонтируемого электролизера приводит к перекосу токораспределения в смежных электролизерах и нарушению их работы. В совокупности перечисленные затруднения приводят, как правило, к снижению качества соединения и повышенному расходу электроэнергии при эксплуатации. АДМП (Во) и магнитного поля"(М) технологического тока (I) - относительно сварного соединения; на фиг.2а и 26 - схемы взаимодействия 5 поперечных составляющих векторов: ОВМП (Вх, Bz), АДМП (Во) и магнитного поля (М) технологического тока (J), - относительно направления технологического тока (І), в случае когда В о Вх. т.е. расплавленный металл сварочной ванны вжимается в корень сварного шва, не нарушая его целостности. 20 Нафигурэх показанысвариваемыетокоаедущие шины 1 и 2, формирующие-бруски 3 и 4 и подкладка 5, элемент расплавленного металла сварочной ванны 6, векторы ОВМП (В х , By, B z ) и АДМП (Во), магнитное поле (М) 25^ технологического тока (J) электролиза, век* торы усилий Рх, Ро и Pz, воздействующие на расплавленный металл сварочной ванны. На этих фигурах с индексом "а" показаны разрезы поперек сварного соединения, а с инЦелью предлагаемого изобретения яв- 30 дексом "б" - вдоль. ляется снижение расхода электроэнергии за Пример конкретного осуществления счет уменьшения электросопротивления предлагаемого способа соединения тококонтакта соединяемых токопроводов. проводов электролизеров рассмотрим для варианта, когда при сварке узла соединения Поставленная Цель достигается соединением токопроводов электролизеров для 35 "стояк-анодная ошиновка" часть технологиполучения алюминия, находящихся под поческого тока (I) электролиза будет протекать тенциалом во внешнем магнитном поле, по соединению, как показано на фиг.Ба. На сваркой плавлением переменным током поэтой же фигуре показано направление веквышенной частоты и созданием дополниторов Вх. By и Bz составляющих ОВМП, прительного магнитного поля в зоне сварки, 40 чем составляющая Вх направлена поперек причем для сварки используется переменоси столбы дуги (I) и возможному направленый ток частотой до 20000 Гц. нию протекания технологического тока (2) Сущность изобретения заключается в через расплавленный металл сварочной вантом, что при сварке переменным током часны (3). При данных направлениях векторов тотой до 20000 Гц на основное внешнее маг- 45 ОВМП и направлении технологического тонитное поле (О В МП), создаваемое ка при сварке на постоянном токе происхотоковедущими элементами соседних рабодит взаимодействие составляющей В х с тающих электролизеров, накладывают в зомагнитным полем М с тока сварочной дуги 1С, не сварки автономное дополнительное которое приведет к появлению силы Рс отмагнитное поле (АДМП), которое направле- 50 клоняющей или даже разрывающей дугу, т.е. но встречно горизонтальной поперечной сок существенным затруднениям или полной ставляющей ОВМП, при этом поведение невозможности выполнения сварки. Примерасплавленного металла сварочной ванны, нение сварочного тока повышенной частоты по которой протекает часть технологическо(фиг.5б) позволит стабилизировать дугу (I) и го тока электролиза различно при различных 55 образовать расплавленную сварочную ваннаправлениях горизонтальных составляюну (3), однако технологический ток (2) электщих ОВМП. ролиза, который тут же потечет через Сущность изобретения поясняется черрасплавленный металл, приведет к взаимотежом, где на фиг.1 показана схема взаимодействию его магнитного поля М с составлярасположения векторов: ОВМП (В х , By. Bz). ющей В* и появлению силы Рх 13745 выбрасывающей металл из зоны сварки, т.е. соединение шин также будет невозможно. Если (фиг.ба) зону сварки защитить стальным магнитным экраном (4) соответствующим именно этой конструкции узла соединения, то возможен вариант, при котором экран (1) полностью нейтрализует составляющую Вх и обеспечит стабильное горение сварочной дуги. Соединение шин в этом случае возможно, однако гарантировать качество нельзя, так как незначительные изменения технологического режима электролиза (например технологическая вспышка на любом из электролизеров серии) приведут к изменению ОВМП и его составляющей В*, которая может оказаться нескомпенсированной примененным магнитным экраном. 8 этом случае (фиг.бб) наиболее вероятен выброс расплавленного металла силой Р х возникающей от взаимодействия магнитных полей В х и М (см. пояснения выше к фиг.5). Согласно предлагаемому способу сварка производится переменным током часто 5 10 15 20 той 17000 Гц в сочетании с создаваемым АДМП с индукцией Во. которое направлено встречно составляющей Вх и по величине гарантированно, например в 2 раза, превышает его (фиг.7а). В этом случае образуется результирующий вектор магнитного поля В « Во - Вх, взаимодействие которого с магнитным полем М технологического тока J. протекающего по расплавленному металлу сварочной ванны (3), всегда гарантированно создает силу Р (см. фиг.7б), которая будет вжимать расплавленный металл в корень сварного соединения, не нарушая целостности соединения, обеспечивая его качество и снижая потери электроэнергии при последующей эксплуатации. Реализация автономного дополнительного магнитного поля (АДМП) может быть осуществлена при помощи известных злектромагнитов постоянного тока с полюсными наконечниками необходимой конструкции, между которыми будет располагаться зона сварки. Фиг.1 Фиг.36 13745 55 -. 56 13745 . 65 13745 * 2 6* ьх>о А-А Упорядник Замовлення 4121 Техред М Моргентал Коректор м к Уль Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655. ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101