Магнитное поле в электролизере

Магнитное поле в электролизере [c.265]

Успехи последних лет в изучении распределения тока и магнитного поля в алюминиевом электролизере явились основным фактором, позволившим разработать и реализовать меры, направленные на улучшение выхода по току и снижение расхода электроэнергии при производстве алюминия [I]. Не касаясь фундаментальных аспектов электромагнетизма, здесь рассмотрены лишь основные вопросы возникновения и влияния электромагнитных сил на расплав и намечены общие подходы к созданию оптимальной конфигурации ошиновки с целью снижения их негативного воздействия на технологию производства. [c.263]

Кроме основной функции — токоподвода — система ошиновки должна обеспечить хорошо сбалансированное магнитное поле в расплаве ванны. С увеличением силы тока усиливается требование к конструкции ошиновки, поскольку ее стоимость нередко превышает 10 % стоимости ванны. Сечение ошиновки определяется экономичной плотностью тока, а при ее увеличении повышаются потери энергии в ней. На подавляющем числе серий в России электролизеры расположены продольно в два ряда, расстояние между которыми составляет около 10 м, что обеспечивает возможность действия обрабатывающей техники. Однако и такое расстояние приводит к влиянию магнитного поля соседнего ряда ванн. Так, при расстоянии 10 м и токе 125 кА соседний ряд будет образовывать в расплаве напряженность, равную 25 Гс, что не может не сказаться на технологическом состоянии данного ряда ванн. [c.271]

Кроме того, при продольном расположении ванн в корпусе ток, идущий вдоль длинной стороны ванны, образует высокую напряженность магнитного поля на выходном торце. Часто стояки соседних ванн (при двухстороннем токоподводе) размещаются близко друг к другу, образуя при этом сильные горизонтальные магнитные поля в торцах ванн, воздействуя на горизонтальное магнитное поле, создаваемое током анода. Поэтому при повышении тока выше 150 кА в зарубежной практике в основном используют поперечное расположение ванн с размещением стояков по длинным сторонам электролизера. Это позволяет за счет рационального расположения катодной ошиновки част№Шо компенсировать негативное влияние магнитных полей. Однако при таком положении ванн необходимо использовать комплексные мостовые краны, поскольку стояки, расположенные на длинных сторонах ванны, затрудняют обработку. О влиянии конструкции токоподвода на топографию поверхности расплавленного металла свидетельствуют данные на рис. 7.1. На электролизерах БТ при одностороннем токоподводе (см. рис. 7.1, а) перекос металла имеет место на выходном торце. Для этого типа ванн значение на [c.272]

При использовании монолитных блоков используют разъемные катодные кожухи — с верхней съемной частью (рис. 5.7, а) или боковой стенкой. Однако это усложняет конструкцию стального кожуха и делает практически невозможным проведение капитального ремонта ванны на месте ее установки из-за воздействия магнитного поля на сварочную дугу. Специализированные же цехи капитального ремонта электролизеров, в которых можно использовать разъемные катодные кожухи, существуют только на трех алюминиевых заводах России. [c.175]

Ошиновка является токоподводящим элементом электролизера, и ее конструкция должна способствовать равномерному распределению тока по параллельным элементам ванны (анодные и катодные блоки, штыри, блюмсы и т.д.), быть технологичной, недорогой в изготовлении, удобной в эксплуатации и сводить к минимуму негативное влияние магнитного поля, возникающего при протекании тока. [c.203]

Ток по элементам электролизера течет вертикально — вверх и вниз (анод, стояки) горизонтально — вдоль и поперек ванны (анодные и катодные шины, катодные блюмсы), и поэтому магнитная индукция в каждой точке ванны имеет сложную картину. Следовательно, определение величины и анализ напряженности поля удобнее производить по ее проекциям на плоскость, параллельную подошве анода и расположенную посередине слоя расплавленного алюминия. Для электролизеров, расположенных в корпусе продольно, начало координат выбирают у основания перпендикуляра, опущенного на указанную плоскость из правого переднего (по ходу тока) угла анода. Ось X направляют по ходу тока, ось У — поперек ванны, а ось Z — вверх. Для электролизеров с поперечным расположением ванн в корпусе принято ось X размещать поперек ванны, а ось Y — вдоль нее. [c.265]

Взаимодействие магнитного поля с током проявляется не только в перекосе поверхности расплавленного металла. Исследования магнитогидродинамических процессов в электролизере показали, что поверхность расплавленного металла находится в состоянии непрерывного волнения и при этом высота волн может достигать 45 мм при частоте до 40 раз в минуту. Таким образом, высота волны сравнима с величиной МПР, что приводит к местным коротким замыканиям. Кроме того, электромагнитные силы вызывают также направленные перемещения расплава, что вызывает циркуляцию металла и электролита. [c.270]

Эти силы, как указывалось выше, направлены от торцевых стенок к поперечной оси электролизера. Поэтому металл и электролит циркулируют по контурам от середины торцов к центру ванны, и от него — к серединам продольных сторон. При возникновении в металле горизонтальных токов и симметричном распределении составляющих напряженности магнитного поля металл движется также по четырем симметричным относительно поперечной оси контурам. При значительной асимметрии вертикальной составляющей поля Я , что имеет место при одностороннем токоподводе, течение металла может происходить и по одному контуру. Более подробные сведения о магнитогидродинамических процессах в электролизере изложены в [I, 3, 4]. [c.271]

Для двухстороннего токоподвода при двухрядном расположении ванн в корпусе (вне зависимости от вида токоподвода) очень важно скомпенсировать влияние соседнего ряда ванн. Наиболее просто эта задача решается путем более высокого расположения катодных и обводных шин по отношению к уровню металла и увеличением силы тока на обводных шинах, расположенных на ближней к соседнему ряду стороне электролизера. Вследствие этого вертикальная составляющая напряженности магнитного поля от собственных токов в анодных, катодных и обводных шинах, а также в гибких анодных пакетах будет распределена асимметрично по отношению к продольной оси электролизера. Схема такой ошиновки приведена на рис. 7.2. Как видно, распределение тока на входном [c.273]

До недавнего времени при рассмотрении влияния магнитного поля на технологию ванны не учитывалось влияние стальных элементов ванны на магнитное поле, что может внести определенные ошибки в результаты расчетов. Поэтому наиболее убедительным способом оценить качество ошиновки является эксперимент, т.е. исследования ошиновки на модели. Однако такой путь дорог и долог и потому к настоящему времени разработаны программы, позволяющие с помощью расчетов на ЭВМ учесть влияние основных стальных масс (катодный кожух, анодная балка, чугунные плиты перекрытия шинных каналов и пр.) на значения составляющих магнитного поля. Но до сих пор конструкция электролизера принимается к широкому внедрению только после тщательной проверки ее на опытных участках. [c.277]

Работа электролизера характеризуется высокой температурой, агрессивным электролитом, в котором растворяется большинство металлов, большой силой тока и значительным магнитным полем. Поэтому для измерения параметров используются специальные методы и приспособления, которые подробно изложены в [8, 9]. Частично эти вопросы освещены в [10], а анализ современного состояния методов автоматического контроля и управления процессом производства алюминия и результаты разработки новых методов измерения изложены в работе [11]. Рассмотрим методы измерения основных параметров электролизера. [c.355]

Существует много схем устройства шинопроводов электролизеров. Выбор схемы ошиновки зависит от типа электролизера, его мощности и расположения в корпусе. При выборе ошиновки следует руководствоваться следующими данными оптимальная плотность тока в ошиновке, наименьшее влияние взаимодействия магнитных полей на процесс электролиза и возможность быстрого отключения и подключения в электрическую цепь одного электролизера без нарушения работы остальных. [c.253]

В связи с ростом единичной мощности электролизеров выбор схемы ошиновки приобретает все большее значение, так как от нее зависит не только стоимость шинопроводов и потери в них электроэнергии, но и состояние расплава в электролизере, что в конечном итоге определяет технологию процесса электролиза. Хорошо известно, что вокруг всех токопроводящих элементов электролизера под влиянием проходящего по ним постоянного тока создаются магнитные поля, а следовательно, возникают электромагнитные [c.253]

Современное представление о влиянии электромагнитных сил на процесс электролизера алюминия наиболее полно разработано и сформулировано во Всесоюзном научно-исследовательском и проектном институте алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (ВАМИ). Оно сводится к следующему Влияние магнитного поля на технологический режим работы электролизеров выражается не только в колебании (волнении) поверхности расплавленного алюминия. Электромагнитные силы вызывают также направленные перемещения расплава, что наряду с движением расплава под действием анодного газа является причиной специфической (электромагнитной) циркуляции металла и электролита. Количественная сторона этого вопроса не изучена. [c.254]

От взаимодействия магнитного поля с продольным током в металле возникают поперечные электромагнитные силы, которые служат причиной повышенной циркуляции расплава на правой (по ходу тока) стороне электролизера, а это способствует уменьшению настыли и может привести к прорывам расплава. [c.254]

Чтобы ослабить вредное влияние электромагнитных сил в электролизере, магнитное поле токов ошиновки должно уменьшать магнитное поле объемных токов. Если это выполнить невозможно, то необходимо, чтобы напряженность магнитного поля токов ошиновки была минимальной, а оси электролизера служили осями симметрии магнитного поля. Это, как правило, достигается размещением шинопроводов по разным сторонам электролизера, например заменой одностороннего токоподвода (рис. 98) двусторонним (рис. 99), т. е. подводом и отводом тока небольшими частями. [c.254]

В связи с тем что электролизеры работают на постоянном токе большой силы, около них создаются мощные магнитные поля. Это облегчает регулирование нагрузки и, следовательно, межполюсного расстояния у многоанодных ванн с обожженными анодами, но вызывает осложнения в работе мощных ванн. Исследования показали, что сильные магнитные потоки, протекающие через электролит и слой металла, искривляют поверхность жидкого алюминия на подине ванны и затрудняют поддержание постоянного межполюсного расстояния. [c.430]

Измерения магнитного поля в металле и на криолито-глино-земной корке (см. рисунок) выполняли по периметру, совпадающему с проекцией анода. Ось X параллельна направлению тока серии, а за положительное направление оси Z принято направление вверх. В период проведения измерений сила тока и уровень металла в электролизере-свидетеле и опытном электролизере оставались на одном уровне — соответственно 80 кА и 26 см. При оценке перекоса за нулевой отсчет принято наименьшее измеренное значение уровня металла. Характер изменения и абсолютные значения продольной составляющей Вх для обоих типов электролизеров практически одинаковы (см. таблицу). Максимальные значения поперечной составляющей By выше на электролизере с обожженными анодами (7-10 против 56-10— Тл) при несколько меньшей асимметрии по продольным сторонам. [c.42]

Результаты исследований [3] с применением средств вычислительной математики и компьютерной техники показали, что при симметричных (относительно осей электролизера) составляющих напряженности магнитного поля и отсутствии горизонтальных токов в металле вся масса расплава (электролита и металла) движется по четырем симметричным замкнутым контурам. Появление этих контуров в электролите и металле обусловлено в основном изменением значений составляющей магнитного поля вдоль торцевьк сторон электролизера. Абсолютные значения поперечной составляющей поля Ну вдоль продольной оси ванны значительно больще, чем [c.270]

Поэтому передовая технология производства алюминия базируется в настоящее время на электролизерах с ОА на силу тока 280—300 кА, для которых определяющими параметрами являются оптимальная конструкция ошиновки, минимизирующая вредное влияние магнитных полей на процесс электролиза стабилизация тока серии и МПР поддержание заданного значения концентрации глинозема в электролите. Применение стойких материалов в катодном узле электролизера и точное соблюдение регламента обслуживания автоматизированных электролизеров обеспечивают выход по току на уровне 94—95 % и расход электроэнергии на уровне 13,2—13,5 тыс. кВт ч/т алюминия [1б, 17]. В настоящее время ведущими специалистами в области автоматизации электролиза алюминия [16—18] рассматриваются вопросы модернизации действующих на отечественных заводах систем и совершенствования блок-схем будущих систем АСУТП. [c.363]

Получить высокий выход по току, особенно на мощньс электролизерах, невозможно без рациональной KOH ipyKUHj ошиновки, которая обеспечивает рациональную конфигурацик магнитного поля и снижает негативные последствия электромагнитных сил, возникающих в расплаве, приводящих к егс циркуляции и окислению наработанного алюминия (см. гл. 7) [c.408]

Коэффициент корреляции этой связи равен 0,96. Повышение стабильности работы электролизера при повышении уровня металла в ванне общеизвестно. В данном случае приводится количественная оценка. Зависимость (3) определяется стабильностью поверхности металла и толщиной его слоя. В определенной мере нестабильность возникает при взаимодействии вертикальной составляющей магнитного поля элек1ролизера с горизонтальными токами в металле. Силы взаимодействия пропорциональны величине индукции поля и плотности горизонтального тока. Последняя пропорциональна толщине слоя металла. Величину оптимального уровня металла определяют не только для оценки стабильности. Имеются технологические ограничения, особенно при использовании систем автоматизированного питания глиноземом. [c.39]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...