Горячий ход ванны

29.01.2017

Горячим ходом ванны называют такой ход, когда температура электролита выше нормальной. Вызывается он или чрезмерным выделением тепла в ванне пли слишком большим ее утеплением.
Причины горячего хода очень разнообразны. Наиболее важные из них следующие: повышенная величина тока, недостаток металла в ванне (в особенности в летнее время), повышенное напряжение. Последнее в свою очередь является следствием различных нарушений нормального режима работы ванны: увеличенного междуполюсного расстояния, науглероживания электролита, появления осадков и т. д.
Весьма частой причиной горячего хода ванны является также чрезмерное уменьшение междуполюсного расстояния — так называемое в заводской практике «зажатие ванны». В этом случае выделение в электролите избыточного тепла происходит за счет окисления на аноде растворенного в электролите алюминия. При чрезмерном уменьшении междуполюсного расстояния горячий ход ванны может наступить очень быстро, в течение 2—3 час.
Значительное количество случаев горячего хода ванны связано с перегревом электролита в каком-нибудь отдельном участке, или с так называемым местным перегревом.
Местные перегревы в ваннах вызываются почти исключительно неравномерным распределением в ванне электрического тока. Причин, вызывающих неравномерное распределение тока, имеется очень много. Основная, главная из них — неодинаковое междуполюсное расстояние на отдельных участках ванны. В этом случае на участках анода с наименьшим междуполюсным расстоянием плотность тока будет максимальной. На этих участках плотность тока будет повышена и электролит здесь начнет перегреваться. Одновременно во всех остальных участках выделение тепла несколько уменьшится, так как плотность тока там будет более низкая. Однако оба эти явления не уравновешивают друг друга.
Повышенная температура, хотя бы в небольшом объеме электролита, создаст благоприятные условия для более усиленного окисления растворенного алюминия, что в свою очередь будет способствовать повышению температуры.
Оба эти процесса, первичный — неравномерное распределение тока и вторичный — усиление окисления металла на этом участке ванны, действуют в одном направлении, т. е. приводят к повышению температуры электролита и тем самым могут привести к постепенному перегреву всего электролита ванны.
Неодинаковое междуполюснсе расстояние на отдельных участках ванны может возникнуть по следующим причинам:
1) вследствие замыкания анода с металлом через обломившийся кусок анода или кусок подового, блока, которые не были своевременно извлечены из ванны;
2) вследствие касания анода с осадком или настылью;
3) при нарушении параллельности между нижней плоскостью анода и зеркалом металла, что чаще всего происходит в результате перекоса анода после выливки металла или перетяжки рамы анода;
4) при неравномерном сгорании анода вследствие неоднородности материала, из которого он состоит. Последнее происходит очень редко и является неопасным, так как анод обладает свойством «саморегулирования». Как только на аноде образуется небольшая выпуклость, через этот участок анода пойдет больший ток и он будет более интенсивно сгорать, благодаря чему подошва анода снова выровняется.
Чаще неравномерное сгорание анода происходит в том случае, когда анод каким-то участком, чаще всего углом или торцевой частью, касается бортовых настылей или корки электролита или изолирован на этом участке угольной ценой. В результате на этом участке прохождение тока прекращается, а с ним прекращается и горение анода и, если не будут приняты меры, образуется выступ, или, как его называют, «конус». «Конус» в течение 3—4 суток может вырасти до такой степени, что начнет касаться металла и произойдет местное короткое замыкание, а с ним и местный перегрев ванны.
Горячий ход ванны может привести к сильному общему перегреву электролита и вызвать серьезные расстройства хода ванн (карбидообразование, науглероживание) или даже аварию (прорыв ванны в бок или подину, выгорание на аноде больших «шеек» и т. д.).
Внешние признаки горячего хода ванны весьма характерны. Цвет пламени, вырывающегося из-под корки электролита, ярко-желтый (окрашено парами натрия), факел вялый и находится у самого анода. Корка застывшего электролита точная, местами, особенно у самого анода, проплавлена. На стальном ломе, погруженном в ванну, плохо или совсем не видно границы слоев металла и электролита. С вынутого из ванны ломика поднимается дымок. Напряжение на ванне выше нормального. Вспышки на такой ванне либо совсем не возникают, либо возникают с большим опозданием, причем тусклые, в лучшем случае «средние». Задержка вспышек указывает на крайне малую скорость потребления глинозема вследствие усиленного окисления алюминия. Угольная пена от электролита отделяется плохо. Гарниссаж на боковой поверхности оплавлен. Ванна работает «в бока».
Для устранения горячего хода прежде всего необходимо устранить причину этого явления. Однако в связи с большим количеством причин, которые могут вызвать горячий ход, не существует и не может существовать единого способа устранения этого ненормального явления. Поэтому для устранения горячего хода прежде всего устанавливают причину, вызвавшую это явление.
Если причиной горячего хода является повышенная величина тока на серии, то ее необходимо снизить до нормальной.
При недостатке металла его вводят в ванну, лучше в твердом виде, но можно вводить и жидкий металл. Если нет металла для ввода его в ванну, то снижают количество выпускаемого металла или пропускают очередной выпуск (выливку).
При повышении напряжения на ванне вследствие увеличенного междуполюсного расстояния уменьшают его до нормального.
При повышенном содержании фтористого натрия в электролите производят корректировку его фтористым алюминием и тщательно очищают электролит от угольной пены.
Если причиной горячего хода ванны является малое междуполюсное расстояние («зажатие ванны»), увеличивают междуполюсное расстояние. Для ускорения восстановления теплового равновесия в ванну загружают свежий порошковый криолит и оборотный электролит. Полезно в такую ванну также загружать металл. На такой ванне производят учащенную обработку, чаще всего без вспышки.
В случае, если причиной горячего хода ванны являются местные перегревы, то в первую очередь устраняют их. Характерными внешними признаками такой ванны являются: колебания стрелки вольтметра; неравномерное бурление электролита вокруг анода; электролит на участках, где нет бурления, перегрет, а анод на этом участке накален и на нем начинается образование «шейки».
Путем прощупывания кочергой проверяют подошву анода и, если обнаруживают куски углеродистого материала, их удаляют. При обнаружении на аноде «конуса» его сбивают острыми ломами и кувалдами. Если «конус» расположен далеко от периферии анода и сбить его нельзя, то увеличивают междуполюсное расстояние и уровень электролита. Благодаря способности анода к саморегулированию «конус» через некоторое время срабатывается.
Если местный перегрев происходит вследствие перекоса анода, то его немедленно устраняют путем регулировки подвесок анода.
При горячем ходе чаще всего происходит расплавление бортовых настылей и гарниссажа, что приводит к увеличению уровня электролита. Для охлаждения такой ванны из нее отливают избыточный электролит и его замораживают, а затем используют для забивки боков ванны.