Повышение эффективности производства алюминия путем хромирования технологического инструмента

• Автор: Красноперов, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР КОРРОЗИИ И ЗАЩИТЫ МЕТАЛОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПЕРВИЧНОГО АЛЮМИНИЯ.

1.1. Состояние проблемы коррозии металлов в производстве алюминия

1.2. Механизм и кинетика взаимодействия металлов с криолитглиноземным расплавом.

1.2.1. Коррозия металлов в расплавленных хлоридах.

1.2.2. Коррозия металлов в криолитглиноземном расплаве.

1.3. Методы противокоррозионной защиты черных металлов

1.4. Применение легированных сталей и хромовых покрытий для защиты

от коррозии технологического инструмента

Выводы по литературному обзору и формирование задач исследования.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ И ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСИ ЖЕЛЕЗА НА ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЛИЗА
2.1. Исследование коррозии металлов и сплавов в криолитглиноземных расплавах.
2.1.1. Методика проведения коррозионных исследований в лабораторных и промышленных условиях.
2.1.2. Результаты коррозионных исследований стали и хромсодержащих материалов в криолитглиноземных расплавах
2.2. Влияние коррозии технологического инструмента на техникоэкономические показатели процесса электролиза и анализ загрязнения железом алюминия.
Выводы по главе
ГЛАВА 3. НАНЕСЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ХРОМА НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ И ИСПЫТАНИЕ ЕГО В ЭЛЕКТРОЛИЗНОМ ЦЕХЕ БРАТСКОГО АЛЮМИНИЕВОГО ЗАВОДА.
3.1. Методика нанесения хромового покрытия для защиты технологического инструмента от коррозии в криолитглиноземных расплавах производства алюминия
3.2. Испытание образцов с нанесенным хромовым покрытием
3.3. Промышленное испытание технологического инструмента в криолитглиноземном расплаве производства алюминия.
3.4. Разработка технологии хромирования технологического инструмента для Братского алюминиевого завода.
3.4.1. Технология нанесения покрытий
3.4.2. Основное оборудование.
3.5 Расчет экономической эффективности
Выводы по главе.
Заключение.
Список литературы


СтЗ, путем нанесения композиционных хромовых покрытий электролитическим способом из сверхсульфатных саморегулирующихся электролитов. Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Международных конференциях «Алюминий Сибири -» г. Красноярск. Научно-практических конференциях «СибВАМИ» , , , научно-технических конференциях БрГТУ г. Братск и ИрГТУ г. Иркутск. Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано статей. Объём и структура работы. Диссертационная работа содержит 7 страниц машинописного текста, рисунка и таблиц. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 7 наименований и приложения. ГЛАВА 1. Коррозией называется процесс разрушения металлов под действием физико-химических факторов окружающей среды. Коррозии подвержены металлы и сплавы, изготовленные из них детали, инструменты, конструкции машин, оборудование и сооружения. Вследствие коррозии происходит не только разрушение поверхности металла, но и (что зачастую еще опаснее) потеря их функциональных свойств. Кроме того, в результате разрушения металлов и отказов техники происходит загрязнение окружающей среды, как правило, сопровождаемое значительным экономическим ущербом. Экономический и экологический ущерб, наносимый нашей планете коррозией металлических изделий, оборудования и конструкций неисчислим. В последние годы, например, только в США ежегодные потери от коррозии составили 0 млрд. Вопросы коррозии металлов в производстве алюминия в настоящее время недостаточно полно исследованы. В работе В. Н. Сенина [2] проведены исследования не сырьевых источников поступления железа в электролизеры с верхним токоподводом. Катодный узел - г/т. При расстроенном режиме работы поступление железа от технологического инструмента возрастает до 0 г/т. В работе отмечается, что для снижения поступления железа в алюминий для изготовления секций газосборного колокола необходимо применение высокопрочных чугунов типа ВЧ-2 или жаропрочного типа ЖЧХ-2. Авторы работы наибольшее внимание уделяют вопросам коррозии анодных штырей и рекомендуют подбор более коррозионноустойчивого материала, который препятствовал бы образованию сернистого железа на поверхности токоведущих штырей. Однако конкретных материалов по изготовлению токоведущих штырей авторы не предлагают. Рекомендации по снижению скорости коррозии технологического инструмента отсутствуют и его, как правило, изготавливают из стали Ст. З, однако доля загрязнения алюминия от технологического инструмента оценивается от ,8 до %. Причины растворения инструмента в криолит-глиноземных расплавах не исследованы и отсутствуют данные по скорости их растворения. Загрязнение железом электролита приводит к снижению выхода по току алюминия за счет восстановления трехвалентного железа на катоде и окисление двухвалентного железа на аноде. Различают прямые и косвенные потери [8, 9] и для технологии производства алюминия вероятно прямые потери связаны с заменой вышедших из строя инструментов, а косвенные потери связаны с загрязнением алюминия железом и снижением выхода по току. Процесс высокотемпературной коррозии является гетерогенным самопроизвольным процессом окисления металлов в агрессивной среде. Данный процесс обусловлен термодинамической неустойчивостью металлов и протекает с уменьшением величины изменения энергии Гиббса. D + ne - [D]"' (катодный процесс). Е°МП+/М + ~ In[Mn+] = E°Ox/Red + -^Г 1П7^|т> (1. Е°мп+/м и E°0x/Rcd — соответственно условные стандартные потенциал металла и окислительно-восстановительный потенциал электролита. В; [Ох] и [Red] — концентрация в расплаве окислителя и восстановителя, г-ион/л. Поскольку слой электролита, прилегающего к поверхности металла, не находится в равновесии со всем объемом ионного расплава, коррозия металлического изделия в нем будет продолжаться до установления равновесного состояния в системе. В последнем случае концентрация катионов корродирующего металла должна достигнуть одинакового значения во всем объеме солевого расплава. Величина потенциала коррозии является важной количественной характеристикой процесса высокотемпературной коррозии металлов в агрессивных средах.