Алюминиевых электролизеров

Сварные конструкции классифицируют по методу получения исходных заготовок (листовые, листосварные, кованосварные, штам-посварные), по целевому назначению (вагонные, судовые, авиационные и т. д.), по толщине свариваемых элементов (тонкостенные и толстостенные) или по применяемым материалам (стальные, алюминиевые, титановые и др.). В зависимости от характерных особенностей работы выделяют следующие типы сварных элементов и конструкций: балки, колонны, оболочковые конструкции, корпусные транспортные конструкции и детали машин и приборов.

Изучались алюминиевые, титановые, никелевые сплавы и нержавеющие стали. Отливки из алюминиевого сплава А-356 (стержни размерами 380x51 X Хб мм) закаливали в воде от температуры 811 К (выдержка 10 ч) и подвергали старению 16 ч при комнатной температуре и при 427 К 4 ч. Сплавы 6061-Т6 и 7075-Т6 были исследованы в виде листов толщиной 6 мм. Листы из нержавеющей стали 347 испытывали в го-чекатаном состоянии с последующим отжигом и травлением. Нержавеющая сталь 410 закаливалась в масле от температуры 1255 К и отпускалась при 839 К. Нержавеющую сталь А-286 в виде горячекатаных и травленых плит закаливали на воздухе от 1255 К (выдержка 1,5 ч) и старили при 1005 К в течение 16 ч. Титановый сплав имел очень низкое содержание примесей. Его испытывали после горячей прокатки и отжига. Образцы сплава Hastelloy С вырезали из листа толщиной 6 мм и испытывали после обработки на твердый раствор в соответствии с AMS-5530-С. Холоднокатаный и травленый лист толщиной 6 мм из сплава Inconel X-750 был состарен при 977 К в течение 20 ч с последующим охлаждением на воздухе. Образцы из сплава D-979 вырезали из штамповок для дисков турбины. В табл. 1 приведены механические свойства этих материалов при комнатной температуре.

Рассмотренные ниже сплавы нескольких семейств с металлургической точки зрения весьма различны. Для простоты изложения каждое семейство описано и проанализировано отдельно, а важные групповые свойства затем сопоставляются и обсуждаются в заключительных разделах. Очередность рассмотрения различных сплавов не имеет большого значения, но все же, исходя из приближенной степени их распространенности, была выбрана такая последовательность: стали, алюминиевые, титановые и никелевые сплавы.

вк-1 Вязко-текучая масса 100—150 150 750 20 Стали, алюминиевые, титановые сплавы и стеклотекстолиты (клеевые, клеесварные и клеерезьбовые соединения)

ВК.-1МС Вязкая жидкость 120 210 750 30 Алюминиевые, титановые сплавы и стали (клеесварные соединения)

ВК-9 Вязкая жидкость 20 150 205 25 Стали, алюминиевые и титановые сплавы

ВК-7 Эпоксидная смола Вязкий раствор 120—210 100 600 10 Сталь, алюминиевые и титановые сплавы в клеевых и клее-сварных соединениях

Алюминиевые Титановые Алюминиевые Титановые Алюминиевые Титановые МАЗ MAS

Существуют различные классификационные признаки литейных сплавов: химический состав, структура металла (основа), их свойства и назначение и т.д. В промышленной классификации литейные сплавы делятся на черные и цветные сплавы. К черным сплавам относят стали (углеродистые и легированные), чугуны (серые, высокопрочные, ковкие и др.). Цветные сплавы делятся на тяжелые - плотностью более 5000 кг/м3 (медные, никелевые, цинковые и др.) и на легкие - плотностью менее 5000 кг/м3 (литиевые, магниевые, алюминиевые, титановые).

Назначение таких покрытий - теплозащита, термоизоляция, предохранение от коррозии и т.п. Покрытия (наружные и внутренние) выполняют из различных ПКМ, резиноподобных и других материалов. Материалы каркасов - сталь, алюминиевые, титановые и другие сплавы, а также ПКМ. Волновые сопротивления материалов покрытий обычно меньше, чем материалов каркасов. Толщина покрытий - от одного до десятков миллиметров (лакокрасочные покрытия не рассматриваются), каркасов - от десятых долей до десятков миллиметров. Основные дефекты рассматриваемых ОК - нарушения клеевого соединения покрытия с каркасом и несплошности в самом покрытии, главным образом расслоения (рис. 4.16). Возможные дефекты клеевого соединения — зоны отсутствия адгезии клея к каркасу или нарушения адгезии к покрытию при наличии клея на каркасе.

Конструктивное разнообразие сварных конструкций затрудняет их классификацию по единому признаку. Их можно классифицировать по целевому назначению (вагонные, судовые, авиационные и т.д.), в зависимости от толщины свариваемых элементов (тонкостенные и толстостенные), по материалам (стальные, алюминиевые, титановые и т.д.), по способу получения заготовок (листовые, сор-топрофильные, сварно-литые, сварно-кованые и сварно-штампо-ванные). Для создания типовых технологических процессов целесообразна классификация по конструктивной форме сварных изделий и по особенностям эксплуатационных нагрузок. По этим признакам выделяют решетчатые сварные конструкции, балки, оболочки, корпусные транспортные конструкции и детали машин и приборов.

ЖЧХЗО — кислотостойкий, жаростойкий в воздушной среде до 1100° С, устойчивый в сернистых средах против абразивного износа. Высокопрочный при нормальной и повышенной температурах. Применение: гребки и зубья печей обжига сернистых руд, сопла песко- и дробеметных аппаратов, детали защитного кожуха алюминиевых электролизеров, детали химической аппаратуры, работающие в цинковом расплаве.

3. Колодин Э.А., Свердлин В.А., Свобода Р.В. Производство обожженных анодов алюминиевых электролизеров. — М.: Металлургия, 1980. — 84 с.

температуры плавления электролита и уменьшения потерь алюминия. Для этих же целей наряду с фторидом кальция применяются добавки фторида магния. В электролит алюминиевых электролизеров также иногда вводят хлорид натрия и фторид лития (или литиевый криолит), который снижает удельное электросопротивление. Суммарное количество добавок, как правило, не превышает 10 % (мае.).

Свойства основных компонентов электролитов алюминиевых электролизеров [1—3]

пусковой период в электролите алюминиевых электролизеров имеется избыток фторида натрия. Поэтому в общем случае электролит следует представлять не как тройную систему Na3AlF6 — A1F3 — А12О3, а как тройную взаимную систему

графит и соответственно избирательно впитывается в футеровку алюминиевых электролизеров.

4.5.1. Взаимодействие алюминия с электролитом. Алюминий, как и многие расплавленные металлы, растворяется в расплавах солей, в том числе и в электролите алюминиевых электролизеров. Несмотря на то что растворимость алюминия невелика, в условиях сильной циркуляции электролита, имеющей место в промышленных ваннах, ее достаточно, чтобы вызвать значительные потери металла.

Другое вредное влияние оксида натрия связано с повышением концентрации натрия в алюминии (см. уравнение (4.31)). При производстве некоторых деформируемых сплавов на основе алюминия повышение содержания натрия недопустимо, и приходится принимать специальные меры для его удаления. Кроме того, натрий из алюминия проникает в подовые угольные блоки электролизера, что приводит к дефор-маииии последних и преждевременному выходу ванны из строя. Еще в большей мере это относится к оксиду калия. Имея больший радиус, калий, внедряясь в углеграфитовую футеровку алюминиевых электролизеров, вызывает значительно большие деформации. Расчеты показывают, что содержание калия в электролите не должно превышать 0,4 % (мае.).

24. Коробов М.А., Дмитриев А.А. Самообжигающисся аноды алюминиевых электролизеров. — М.: Металлургия, 1972. — 208 с.

31. Ветюков М.М., Борисоглебский Ю.В., Офицеров В.Ф. Промышленное испытание добавок борной кислоты в аноды алюминиевых электролизеров: Отчет ЛПИ им. М.И. Калинина по теме № 7129, 1972. — 48 с.

37. Галевский Г.В., Кадричсв В.П., Минцис М.Я. Измерение и оптимизация конструктивных и технологических параметров алюминиевых электролизеров. — Новокузнецк: СибГГМА, 1995. — 65 с.