Характеристика нормальной работы алюминиевой ванны

29.01.2017

После того, как закончен послепусковой период работы ванны, начинается период нормальной ее эксплуатации
Обслуживание ванны в период нормальной ее работы состоит из выполнения следующих основных операций:
1) питания глиноземом;
2) очистки электролита от угольной пены;
3) наблюдения за уровнем электролита,
4) извлечения алюминия из ванны;
5) обслуживания анода;
6) корректирования состава электролита.
Нормальная работа ванны обеспечивается прежде всего соблюдением норм, установленных технологической инструкцией, в отношении температуры электролита, междуполюсного расстояния, рабочего напряжения на ванне, уровней металла и электролита в ванне, состава электролита, частоты анодных эффектов, перепада напряжения в подине ванны и др.
Температура электролита, как отмечалось выше, весьма сильно влияет на производительность ванны.
Как показывает практика, оптимальной температурой является 940—960° С. Повышение верхнего предела не должно допускаться. Всегда стремятся работать на нижнем пределе.
Mеждуполюсное расстояние. Поскольку основная часть тепла, необходимого для поддержания нормальной температуры электролита и компенсации тепловых потерь, выделяется при прохождении электрического тока в междуполюсном зазоре, то величина зазора существенно влияет на весь температурный режим ванны. Обычно для поддержания нормального теплового режима и в зависимости от плотности тока, состава электролита и тепловой изоляции междуполюсное расстояние устанавливают в пределах 4—5 см. Регулируют междуполюсное расстояние подниманием и опусканием анода.
О величине междуполюсного расстояния обычно судят по рабочему напряжению на ванне.
Рабочее напряжение на нормально работающей ванне обычно составляет 4,0—4,5 в и зависит от режима работы ванны. Регулируют величину напряжения путем изменения между полюсного расстояния (т. е. подымая или опуская анод).
Количество электролита и металла в ванне. Состояние технологического процесса в значительной степени зависит от количества жидкого электролита и металла в ванне. Обычно количество жидкого электролита и металла оценивают уровнем, т е. высотой их слоев в ванне.
Уровень электролита в нормально работающей ванне поддерживают в пределах 15—20 CM. Снижение уровня электролита против указанной величины может вызвать осложнения в работе ванны, В ваннах с малым уровнем электролита растворяется недостаточное количество глинозема, в результате чего учащаются анодные эффекты. В случае повышения загрузки глинозема в электролит может произойти выпадение его на подину и расстройство хода ванны.
Поскольку при низких уровнях электролита нельзя загружать на корку полную норму глинозема, то поверхность анода более оголена и он усиленно окисляется. Очистка электролита от угольной пены в таких ваннах затруднительна. При малых уровнях электролита, вследствие слабой циркуляции его, могут возникать местные перегревы.
Высокий уровень металла в ванне способствует, вследствие хорошей теплопроводности алюминия, выравниванию температур в ванне и охлаждению ее. Благодаря лучшему охлаждению в ней создается более толстый гарниссаж, который препятствует работе ванны в «бока» и предотвращает утечку тока. Все это способствует увеличению выхода по току. Обычно в ванне с непрерывным анодом уровень металла поддерживают в пределах 20—25 см на второй день после выливки.
В многоанодных ваннах уровень металла может быть меньше (порядка 10 см), так как в них лучше условия охлаждения.
Состав электролита оказывает существенное влияние на работу ванны. Наилучшие показатели, при прочих равных условиях, дает ванна, состав электролита которой имеет криолитовое отношение порядка 2,2—2,4, но без добавок фтористого кальция или фтористого магния. При употреблении этих добавок криолитовое отношение поддерживают в пределах 2,5—2,6.
Однако следует отметить, что указанные пределы состава электролита могут быть сужены в зависимости от конструкции ванн и от технологического режима (в частности от плотности тока, уровня металла и метода обработки ванн).
Характер и частота анодных эффектов (вспышек). Анодный эффект позволяет контролировать работу ванны, а также является одним из регуляторов теплового режима ванны.
Хорошо работающая ванна отличается мгновенно возникающими анодными эффектами: напряжение с 4,0—4,5 в резко повышается до 30—50 в, что обнаруживается по яркому накалy низковольтной лампочки, установленной параллельно вольтметру.
Частота вспышек зависит от количества глинозема, одновременно загружаемого в электролит, а также от частоты «предупреждения» их. Последнее заключается в загрузке глинозема в ванну еще до возникновения в ней очередного анодного эффекта.
Учитывая отрицательную роль анодных эффектов (повышенный расход энергии, перегрев электролита), обычно на ванне допускают не более 0,7 вспышки в сутки. Время гашения анодного эффекта не должно превышать 3—5 мин. Опыт показывает, что при обработке ванны по частям можно нормально вести процесс электролиза при частоте вспышек не более 0,3 шт. в сутки.
Перепад напряжения в подине ванны характеризует чист от подины. В нормально работающей ванне эта величина не превышает 0,3—0,4 в. Повышение перепада напряжения в подине против этой величины свидетельствует о загрязнении подины осадками, настылями, карбидами.
Нормальная работа ванны, наряду с рассмотренными выше параметрами, характеризуется также присущими для нее внешними признаками, которые регламентировать технологическими нормами не представляется возможным. Тем не менее, многие из них очень важны и без знания их трудно вести нормальный процесс электролиза. Рассмотрим некоторые из этих внешних признаков работы ванн.
Огни, выбивающиеся из-под корки застывшего электролита, должны быть отведены от анода на расстояние 15—20 см. При нормальной работе ванны они горят интенсивно и с силой вырываются из-под корки электролита. Цвет их — голубой с небольшой примесью желтого пламени. Появление вялых ярко-желтых огней, а также большого количества огоньков в непосредственной близости от анода, служит признаком повышенной температуры электролита или более глубокого расстройства ванны.
Характеристика нормальной работы алюминиевой ванны

Корка (см. рис. 89), покрывающая электролит, не должна быть слишком толстой, причем на одном и том же расстоянии от анода толщина ее должна быть примерно одинаковой со всех сторон ванны. Если корка легко пробивается ломиком, то это свидетельствует о горячем ходе ванны. Слишком крепкая корка является признаком холодного хода ванны.
Гарниссаж должен в верхней части боковой футеровки ванны иметь толщину 10—13 см; в нижней своей части он должен плавно переходить в подовую кольцеобразную бортовую настыль, закрывающую катод ванны почти по всей площади его между стенками шахты ванны и анодом (рис. 88). Однако эти настыли не должны распространяться слишком далеко под анод, так как это ухудшает ход ванны.
Электролит после удаления с него застывшей корки должен равномерно бурлить вокруг анода, причем это бурление может сопровождаться выплескиванием электролита из-под анода. Наличие в ванне участков со спокойно плывущим из-под анода, не бурлящим электролитом указывает на то, что в этом месте или вблизи его в ванне имеется замыкание катода с анодом. Иногда это происходит и оттого, что анод поднят слишком высоко и лишь едва касается электролита.
Желтое пламя и маленькие желтые огоньки, появляющиеся на поверхности жидкого электролита и вокруг анода, указывают на перегрев ванны и выделение в ней (наряду с алюминием) натрия.
Поверхность анода должна быть ровной и заплескана электролитом, а также иметь примерно равную температуру на всех участках, одинаково расположенных над электролитом. Местные перегревы или охлаждения говорят о ненормальном ходе ванны.
Угольная пена при обработке ванны как на вспышке, так и без вспышка, должна хорошо отделяться от электролита. Электролит не должен смачивать угольную пену и должен быть чистым.
При замерах уровней металла и электролита граница раздела на ломике должна обозначаться резко. Отсутствие резкой границы или расплывчатость ее говорит о том, что ванна имеет горячий ход.