Термомеханические аспекты работы анода Cодерберга : Пути снижения его расхода

• Автор: Соколов, Алексей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 143 с. : ил

Содержание Стр.

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Современное производство алюминия

1.2. Роль расхода анодного углерода в процессе электролиза

1.3. Обзор и сравнительный анализ методов тестирования анодной массы в России и за рубежом

1.4. Проблема трещинообразования в аноде Содерберга

Выводы к первой главе

Глава 2. Физикомеханические свойства анода Содерберга

с верхним токоподводом

2.1. Термическое расширение и усадка

2.2. Удельное электрическое сопротивление
2.3. Теплопроводность
2.4. Прочность на сжатие и модуль упругости
2.5. Прочность на растяжение ..
Выводы ко второй главе
Глава 3. Математическое моделирование тепловых полей
и напряженнодеформированного состояния анода
3.1. Расширение холодного штыря при установке в тело анода
3.2. Опускание анода вниз вследствие сгорания
3.3. Перетяжка анода
3.4. Диаметр штыря
3.5. Изменение расстояния между штырями
Выводы к третьей главе
Глава 4.Статистический анализ факторов, влияющих на расход
анода Содерберга
4.1. Разработка математической модели прогноза качества
анодной массы
4.2. Анализ влияния разрушаемости анодной
массы на расход анода
Выводы к четвертой главе
Общие выводы
Список использованных источников


Из практических наблюдений следует, что около % анодов в типичном корпусе имеют поперечные трещины на подошве, которые достигают зоны штырей и создают опасную ситуацию при перестановке. Для математического прогнозирования и моделирования трещииообразо-вания в аноде Содерберга, нужно знать его физико-механические свойства в условиях, максимально приближенных к технологическим. В свою очередь на физико-механические свойства анода влияют качество исходного кокса и пека и технология производства анодной массы. Вышеперечисленные причины определили необходимость математического расчета процессов трещинообразования в аноде Содерберга, статистической оценки влияния качественных и технологических параметров производства анодной массы на ее физико-механические свойства, и разработки мероприятий, снижающих расход анода. Цель работы. Произвести исследования физико-механических свойств промышленного анода в условиях, максимально приближенных к производственным с анализом полученных результатов. Выявить основные закономерности и причины процессов трещинообразова-ния в промышленном аноде. При помощи статистического анализа определить влияние поставляемого сырья и технологических параметров производства анодной массы на ее качество. Предложить мероприятия по снижению расхода анода. Методы анализа. СММ”. Содерберга при температурах, соответствующих промышленным. Это позволит снизить потери углерода при окислении выделяющимся при электролизе углекислым газом. В настоящее время на ОАО «БрАЗ» осуществляется переход на технологию «сухого» анода. На этом этапе наиболее приоритетны процессы совершенствования технологии и модернизации оборудования, поэтому реализация полученных рекомендаций по снижению трещинообразования будет проводиться после стабилизации технологии. Оптимизированы некоторые технологические параметры цеха анодной массы (шихтовка сырья и температура подогрева коксовой шихты и пека, гранулометрический состав и дозировка связующего) с использованием математической модели прогноза качественных параметров анодной массы при нестабильных поставках сырья. Разработанная модель в настоящее время совершенствуется при помощи искусственных нейронных сетей. Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на IV Международной конференции «Алюминий Сибири - », Красноярск, 5-7 сентября г. Международной научно-технической конференции молодых специалистов и ученых алюминиевой, магниевой и электродной промышленности, Санкт-Петербург, - ноября г. Публикации. По материалам диссертации опубликовано статей и 3 тезиса докладов. Структура работы. Материалы диссертации изложены на 3 страницах, включая рисунков и таблиц. Работа состоит из литературного обзора, экспериментальной части, включающей 2 главы, статистического анализа, включающего 1 главу, выводов, списка используемых источников (6 наименований) и приложений. Глава 1. Литературный обзор. Алюминий является третьим из наиболее распространенных элементов с его содержанием в земной коре более 7,3% по массе [1]. Из-за своих уникальных свойств (высокая удельная электропроводность, прочность, пластичность и др. Производство этого металла развивалось с фантастической скоростью. В году было выпущено около ,5 миллионов тонн, тогда как в конце прошлого столетия всего 0 тонн [2]. Только в период с по годы мировое производство алюминия увеличилось на ,7% [1]. В настоящее время в алюминиевой промышленности используются два основных вида электролизеров (рис. Карла Вильгельма Содерберга, запатентовавшего эту конструкцию в году [3,]. I кг алюминия при 0 % выходе по току. При современных значениях выхода по току (СЕ) для электролизеров с анодом Содерберга ( - %) [1], эти значения составят соответственно 9 - 5 кг на тонну алюминия (0,/СЕ). КГР). Рис. Рис. На практике, в промышленности, расход анода колеблется в пределах 0 -0 кг на тонну алюминия, и его себестоимость составляет до % от себестоимости алюминия [4]. Фишером и др. АИІІ - остаток после окисления в токе , %. N0 = 0 - JCRR (3). Из выражений (2;3) и обзора научной литературы следует, что повышение расхода анода Содерберга происходит в основном в силу процессов, приведенных в таблице 1. Механизм расхода Расход анода, % масс.