RU2830574C1 - Device for determination of melt height in aluminium electrolysis cell - Google Patents
Device for determination of melt height in aluminium electrolysis cell Download PDFInfo
- Publication number
- RU2830574C1 RU2830574C1 RU2024108842A RU2024108842A RU2830574C1 RU 2830574 C1 RU2830574 C1 RU 2830574C1 RU 2024108842 A RU2024108842 A RU 2024108842A RU 2024108842 A RU2024108842 A RU 2024108842A RU 2830574 C1 RU2830574 C1 RU 2830574C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring probe
- cathode
- height
- measuring
- fixed
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title abstract description 16
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 16
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title abstract description 6
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 13
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 10
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 8
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению алюминия-сырца электролизом на электролизерах как с предварительно обожженными анодами или инертными, так и с самообжигающимся анодом на любую силу тока, в частности к измерению высоты слоя расплавленного алюминия и электролита (далее - расплав) располагающихся на подине электролизера, а также в других областях цветной или черной металлургии, где требуется выполнение точных измерений высоты расплава.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the production of raw aluminum by electrolysis in electrolyzers with both pre-baked anodes or inert ones, and with a self-baking anode for any current strength, in particular to measuring the height of the layer of molten aluminum and electrolyte (hereinafter referred to as the melt) located on the bottom of the electrolyzer, as well as in other areas of non-ferrous or ferrous metallurgy, where it is necessary to perform precise measurements of the height of the melt.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время высоту расплава замеряют, используя отпечаток межфазной границы на железных стержнях, погружаемых в расплав: при охлаждении на стержне цвет замершего на нем расплава по-разному изменяется на частях, погружаемых в электролит и расплавленный алюминий.Currently, the height of the melt is measured using the imprint of the interphase boundary on iron rods immersed in the melt: when cooling on the rod, the color of the melt frozen on it changes differently on the parts immersed in the electrolyte and molten aluminum.
Известен один из способов замера высоты расплава с помощью стального стержня, фиксированного относительно горизонтального уровня, совпадающего с плитой перекрытия около продольной стороны электролизера, и погружаемого вертикально в электролит и расплавленный алюминий (Light metals, 1999, p. 297 «Automatic determination of metal height in electrolysis cell»). Стальной стержень погружается в электролит и расплавленный алюминий таким образом, что торец погружаемого в расплавленный алюминий нижнего конца располагается на некотором расстоянии от подины, примерно 10 см. Это расстояние является основным калибровочным размером, а плоскость торца погружаемого конца стального стержня служит точкой отсчета. После извлечения стального стержня на погружаемой в расплавленный алюминий части стержня измеряется расстояние от точки отсчета до следа межфазной границы электролита с расплавленным алюминием. Высоту слоя расплавленного алюминия на подине электролизера рассчитывают как сумму расстояния от точки отсчета до следа межфазной границы электролита с расплавленным алюминием и расстояния от точки отсчета до подины электролизера, которая устанавливается и определяется при пуске электролизера и затем дважды в год.One method of measuring the melt height is known using a steel rod fixed relative to a horizontal level coinciding with the floor slab near the longitudinal side of the electrolyzer and immersed vertically in the electrolyte and molten aluminum (Light metals, 1999, p. 297 “Automatic determination of metal height in electrolysis cell”). The steel rod is immersed in the electrolyte and molten aluminum in such a way that the end face of the lower end immersed in the molten aluminum is located at some distance from the bottom, approximately 10 cm. This distance is the main calibration dimension, and the plane of the end face of the immersed end of the steel rod serves as a reference point. After removing the steel rod, the distance from the reference point to the trace of the interphase boundary of the electrolyte with molten aluminum is measured on the part of the rod immersed in molten aluminum. The height of the layer of molten aluminum on the bottom of the electrolyzer is calculated as the sum of the distance from the reference point to the trace of the interphase boundary of the electrolyte with molten aluminum and the distance from the reference point to the bottom of the electrolyzer, which is established and determined when starting the electrolyzer and then twice a year.
Недостатком данного способа является невозможность получения точных значений высоты слоя расплавленного алюминия на подине электролизера в случае изменения длины конца стального стержня, погружаемого в расплавленный алюминий, например, вследствие его растворения или подгорания, или в случае изменения уровня плиты перекрытия.The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining precise values of the height of the molten aluminum layer on the bottom of the electrolyzer in the event of a change in the length of the end of the steel rod immersed in the molten aluminum, for example, due to its dissolution or burning, or in the event of a change in the level of the floor slab.
За прототип устройства определения высоты расплава взят патент RU 2307880, C25C3/20, опубл. 10.10.2007. В предлагаемом изобретении для более точного измерения высоты слоя расплавленного алюминия на подине электролизера предлагается калибровать верхнюю не погружаемую часть стального стержня, а сам стержень жестко фиксировать в верхней части электролизера.The prototype of the device for determining the height of the melt is patent RU 2307880, C25C3/20, published 10.10.2007. In the proposed invention, for more accurate measurement of the height of the layer of molten aluminum on the bottom of the electrolyzer, it is proposed to calibrate the upper non-immersible part of the steel rod, and the rod itself is rigidly fixed in the upper part of the electrolyzer.
Недостатком данного способа является то, что точка фиксации жестко связанна с конструктивными элементами электролизера. Для исключения замыкания анода с катодом, между точкой фиксации и стальным стержнем необходимо устанавливать изолятор. Т.к. точка фиксации постоянно эксплуатируется в агрессивной среде (температура газа от 50°С до 250°С, при открытом расплаве до 500°С) то в конце жизненного цикла электролизера (начиная ~1000 суток), изолятор разрушается, что приводит к погрешности измерения.The disadvantage of this method is that the fixation point is rigidly connected to the structural elements of the electrolyzer. To prevent the anode from short-circuiting with the cathode, an insulator must be installed between the fixation point and the steel rod. Since the fixation point is constantly operated in an aggressive environment (gas temperature from 50°C to 250°C, with open melt up to 500°C), then at the end of the life cycle of the electrolyzer (starting at ~1000 days), the insulator is destroyed, which leads to measurement error.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Техническим результатом и технической задачей изобретения является повышение точности и достоверности измерений высоты слоя расплава.The technical result and technical task of the invention is to increase the accuracy and reliability of measurements of the height of the melt layer.
Техническая задача решается, а результат достигается за счет того, что в устройстве для определения высоты слоя расплава на подине электролизера, содержащем замерочный щуп (4), выполненный с возможностью фиксации относительно заданного горизонтального уровня на фланцевом листе катода (2), новым является то, что содержит замерочный шаблон (1), образованный посредством вертикальной трубки, жестко установленной на фланцевом листе катода (2), к верхнему краю которой под прямым углом жестко закреплена горизонтальная планка, противоположный конец которой жестко соединен с нижнем краем вертикальной трубки посредством диагональной планки, на горизонтальной планке неподвижно закреплен пузырьковый уровень (9), на диагональной планке с возможностью передвижения по планке закреплена линейка (10), при этом замерочный шаблон выполнен с возможностью калибровки относительно высоты шахты электролизера, фланцевый лист катода выполнен с возможностью его использования как реперной нулевой точки, верхний край замерочного щупа (4) жестко зафиксирован относительно заданного горизонтального уровня на фланцевом листе катода (2) через замерочный шаблон (1), на верхнем краю замерочного щупа (4) выполнены дополнительные отверстия (6), при этом нижний край замерочного щупа (4) не закреплен и выполнен с возможностью притягивания его к линейке с последующей фиксацией для снятия фактических значений.The technical problem is solved and the result is achieved due to the fact that in the device for determining the height of the melt layer on the bottom of the electrolyzer, containing a measuring probe (4) made with the possibility of fixing relative to a given horizontal level on the flange sheet of the cathode (2), what is new is that it contains a measuring template (1) formed by means of a vertical tube rigidly installed on the flange sheet of the cathode (2), to the upper edge of which a horizontal bar is rigidly fixed at a right angle, the opposite end of which is rigidly connected to the lower edge of the vertical tube by means of a diagonal bar, a bubble level (9) is fixedly fixed to the horizontal bar, a ruler (10) is fixed to the diagonal bar with the possibility of moving along the bar, wherein the measuring template is made with the possibility of calibration relative to the height of the electrolyzer shaft, the flange sheet of the cathode is made with the possibility of its use as a reference zero point, the upper edge of the measuring probe (4) is rigidly fixed relative to a given horizontal level on the flange sheet of the cathode (2) through measuring template (1), additional holes (6) are made on the upper edge of the measuring probe (4), while the lower edge of the measuring probe (4) is not fixed and is designed with the possibility of pulling it to the ruler with subsequent fixation to take actual values.
Устройство дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению поставленной задачи. Пузырьковый уровень (9) выполнен с подсветкой. Горизонтальная и диагональная планки выполнены из стеклотекстолита, замерочный щуп (4) выполнен из трубки из нержавеющей стали, а вертикальная трубка выполнена из немагнитного материала. На замерочном щупе (4) закреплен хомут (5).The device is complemented by specific distinctive features that help achieve the set task. The bubble level (9) is backlit. The horizontal and diagonal bars are made of fiberglass, the measuring probe (4) is made of a stainless steel tube, and the vertical tube is made of a non-magnetic material. A clamp (5) is fixed to the measuring probe (4).
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Устройство поясняется чертежами. На фиг. 1 показаны конструктивные элементы устройства. На фиг. 2 изображена тарировка замерочного шаблона. На фиг. 3 показано выполнение замера уровня расплава.The device is illustrated by drawings. Fig. 1 shows the structural elements of the device. Fig. 2 shows the calibration of the measuring template. Fig. 3 shows the execution of the melt level measurement.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
В предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом для более точного измерения высоты расплава с помощью стального стержня (далее - замерочный щуп) предлагается калибровать замерочный шаблон относительно высоты шахты электролизера и использовать фланцевый лист катода как «реперную нулевую» точку, а при измерении уровня расплава не касаться нижним краем замерочного щупа подового блока или боковой настыли. In the proposed device, in comparison with the prototype, for more accurate measurement of the melt height using a steel rod (hereinafter referred to as the measuring probe), it is proposed to calibrate the measuring template relative to the height of the electrolyzer shaft and use the flange sheet of the cathode as a “reference zero” point, and when measuring the melt level, not to touch the bottom block or side crust with the lower edge of the measuring probe.
Устройство для определения высоты расплава состоит из замерочного шаблона треугольной формы (1), образованного посредством вертикальной трубки, жестко установленной на фланцевом листе катода (2), к верхнему краю которой под прямым углом жестко закреплена горизонтальная планка, противоположный конец горизонтальной планки при этом жестко соединен с нижнем краем вертикальной трубки посредством диагональной планки. Нижняя часть вертикальной трубки содержит внутреннюю резьбу, куда вкручен регулировочный винт (3) для закрепления замерочного шаблона (1) на фланцевом листе катода (2). Планки и трубка соединены между собой при помощи винтового соединения в трех точках, образуя при этом треугольную форму замерочного шаблона (1). Винт, соединяющий горизонтальную и диагональную планки, имеет выступающую часть для навешивания на него замерочного щупа (4), с хомутом (5) и дополнительными отверстиями (6), позволяющими избежать касание кончика замерочного щупа (4) с подовым блоком (7) или боковой настылью (8). На горизонтальной планке для более точной установки замерочного щупа (4) относительно заданного горизонтального уровня, неподвижно закреплен пузырьковый уровень с подсветкой (9), а на диагональной планке с возможностью передвижения по планке закреплена линейка (10).The device for determining the melt height consists of a triangular measuring template (1) formed by means of a vertical tube rigidly mounted on the flange sheet of the cathode (2), to the upper edge of which a horizontal bar is rigidly fixed at a right angle, the opposite end of the horizontal bar being rigidly connected to the lower edge of the vertical tube by means of a diagonal bar. The lower part of the vertical tube contains an internal thread, into which an adjusting screw (3) is screwed for fixing the measuring template (1) on the flange sheet of the cathode (2). The bars and the tube are connected to each other by means of a screw connection at three points, thereby forming a triangular shape of the measuring template (1). The screw connecting the horizontal and diagonal bars has a protruding part for hanging the measuring probe (4) on it, with a clamp (5) and additional holes (6) that prevent the tip of the measuring probe (4) from touching the hearth block (7) or the side ledge (8). A bubble level with illumination (9) is fixedly fixed on the horizontal bar for more precise installation of the measuring probe (4) relative to the specified horizontal level, and a ruler (10) is fixed on the diagonal bar with the possibility of moving along the bar.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Перед началом выполнения замеров, замерочный шаблон (1) тарируют относительно высоты шахты (так же тарировка может производиться на любой горизонтальной поверхности). Замерочный шаблон (1) жестко устанавливают на фланцевый лист катода (2). На замерочный шаблон (1) навешивают верхний край замерочного щупа (4), после чего замерочный шаблон (1) выставляют в горизонтальное положение по пузырьковому уровню с подсветкой (9). На замерочный щуп (4) навешивают «хомут» (5) таким образом, чтобы высота Н1 (расстояние от фланцевого листа катода (2) до горизонтальной планки) соответствовала/была равна высоте Н2 (расстояние от горизонтальной планки до «хомута» (5)) (фиг. 2). Далее нижний край замерочного щупа (4) притягивают к линейке (10), закрепленной с возможностью передвижения на диагональной планке замерочного шаблона (1), и линейку сдвигают вправо или лево таким образом, чтобы значение высоты шахты (Ншахты) соответствовало аналогичному значению на линейке (10), и было совмещено с «хомутом» (5). Далее линейка (10) жестко крепится к замерочному шаблону (1).Before starting to take measurements, the measuring template (1) is calibrated relative to the shaft height (calibration can also be performed on any horizontal surface). The measuring template (1) is rigidly installed on the cathode flange sheet (2). The upper edge of the measuring probe (4) is hung on the measuring template (1), after which the measuring template (1) is set in a horizontal position according to the illuminated bubble level (9). The "clamp" (5) is hung on the measuring probe (4) in such a way that the height H 1 (the distance from the cathode flange sheet (2) to the horizontal bar) corresponds to/is equal to the height H 2 (the distance from the horizontal bar to the "clamp" (5)) (Fig. 2). Next, the lower edge of the measuring probe (4) is pulled toward the ruler (10), which is movably secured to the diagonal bar of the measuring template (1), and the ruler is shifted to the right or left so that the shaft height value (H shaft ) corresponds to the same value on the ruler (10), and is aligned with the "clamp" (5). Next, the ruler (10) is rigidly secured to the measuring template (1).
При выполнении замера (фиг. 3), тарированный замерочный шаблон (1) устанавливают на фланцевый лист катода (2) в районе фактических измерений расплава. На тарированный замерочный шаблон (1) навешивают верхний край замерочного щупа (4), затем замерочный шаблон (1) выставляют в горизонтальное положение по пузырьковому уровню с подсветкой (9). Нижний край замерочного щупа (4) выдерживают в расплаве до четкой фиксации межфазных границ «металл - низ электролита», «низ электролита - верх электролита». Далее нижний край замерочного щупа (4) притягивают к линейке (10) и определяют высоту металла (НМе) и высоту расплава (Нрасплава).When performing the measurement (Fig. 3), the calibrated measuring template (1) is installed on the flange sheet of the cathode (2) in the area of the actual melt measurements. The upper edge of the measuring probe (4) is hung on the calibrated measuring template (1), then the measuring template (1) is set in a horizontal position according to the illuminated bubble level (9). The lower edge of the measuring probe (4) is kept in the melt until the interphase boundaries "metal - bottom of the electrolyte", "bottom of the electrolyte - top of the electrolyte" are clearly fixed. Then the lower edge of the measuring probe (4) is pulled to the ruler (10) and the height of the metal (H Me ) and the height of the melt (H melt ) are determined.
Заявляемое устройство повышает точность и достоверность измерений высоты слоя расплава.The claimed device increases the accuracy and reliability of measurements of the melt layer height.
Claims (6)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2830574C1 true RU2830574C1 (en) | 2024-11-21 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU19835U1 (en) * | 2001-03-20 | 2001-10-10 | Открытое акционерное общество "Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности" | DEVICE FOR MEASURING THE LEVEL OF METAL AND ELECTROLYTE IN THE BATH OF ALUMINUM ELECTROLYZER |
| RU2307880C1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" | Method for measuring height of melt aluminum layer on bottom of aluminum cell |
| RU2398054C1 (en) * | 2009-03-10 | 2010-08-27 | Юрий Анатольевич Щербаков | Facility for determination of metal and electrolyte levels in electrolytic cell for aluminium production |
| RU2576514C2 (en) * | 2011-11-11 | 2016-03-10 | Сгл Карбон Се | Method to measure surface patterns in operated aluminium electrolysis cells |
| CN104480496B (en) * | 2015-01-09 | 2017-03-29 | 中南大学 | A kind of apparatus and method of measurement aluminium cell melt height and hearth and bottom |
| RU2668461C2 (en) * | 2016-12-27 | 2018-10-01 | Александр Иванович Громыко | Method and device for determining levels of electrolyte and metal in electrolyser for obtaining aluminum |
| CN106768167B (en) * | 2016-11-15 | 2019-02-15 | 北京科技大学 | An on-line autonomous measurement system and method for electrolyzer liquid level based on impedance change |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU19835U1 (en) * | 2001-03-20 | 2001-10-10 | Открытое акционерное общество "Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности" | DEVICE FOR MEASURING THE LEVEL OF METAL AND ELECTROLYTE IN THE BATH OF ALUMINUM ELECTROLYZER |
| RU2307880C1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Русская инжиниринговая компания" | Method for measuring height of melt aluminum layer on bottom of aluminum cell |
| RU2398054C1 (en) * | 2009-03-10 | 2010-08-27 | Юрий Анатольевич Щербаков | Facility for determination of metal and electrolyte levels in electrolytic cell for aluminium production |
| RU2576514C2 (en) * | 2011-11-11 | 2016-03-10 | Сгл Карбон Се | Method to measure surface patterns in operated aluminium electrolysis cells |
| CN104480496B (en) * | 2015-01-09 | 2017-03-29 | 中南大学 | A kind of apparatus and method of measurement aluminium cell melt height and hearth and bottom |
| CN106768167B (en) * | 2016-11-15 | 2019-02-15 | 北京科技大学 | An on-line autonomous measurement system and method for electrolyzer liquid level based on impedance change |
| RU2668461C2 (en) * | 2016-12-27 | 2018-10-01 | Александр Иванович Громыко | Method and device for determining levels of electrolyte and metal in electrolyser for obtaining aluminum |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2830574C1 (en) | Device for determination of melt height in aluminium electrolysis cell | |
| CN110595419A (en) | System and method for measuring thickness of liquid slag layer of casting powder | |
| CN101078644A (en) | Method for determining aluminum electrolyser aluminum liquid height | |
| RU2005140166A (en) | METHOD FOR AUTOMATIC CONTROL OF TECHNOLOGICAL STATE OF ALUMINUM ELECTROLYZER | |
| CN110186980A (en) | Walk the quantitative analysis method of agent in a kind of high tensile electrolyte | |
| CN112074733B (en) | Method for non-destructive inspection of anodes of aluminium electrolysis cells | |
| RU2425178C2 (en) | Procedure for measurement of levels of melt of metal and electrolyte in electrolyser for production of aluminium | |
| CN107607786B (en) | Method and device for rapidly measuring resistivity of aluminum electrolysis anode carbon block | |
| CN105954613A (en) | Titanium electrode acceleration life testing device | |
| Potocnik et al. | Comparison of measured and calculated metal pad velocities for different prebake cell designs | |
| RU2694860C1 (en) | Method of controlling content of alumina during electrolysis of cryolite-alumina melt | |
| CN104075772A (en) | Tool for measuring electrolyte level and aluminum liquid level in aluminum electrolysis cell | |
| RU2412428C1 (en) | Device for evaluation of residual stress in parts with electro-conductive coating | |
| RU2296188C2 (en) | Aluminum cell controlling method | |
| US3380897A (en) | Method of determining ore concentration | |
| RU2180367C2 (en) | Method for detecting local zones of breakage of hearth of aluminum cell | |
| CN112680750A (en) | Novel process for accurately replacing aluminum electrolysis anode | |
| CN106123995A (en) | A kind of aluminum cell electrolyte level or the measuring method of aluminum level and instrument | |
| CN204115811U (en) | The survey instrument of electrolyte level and aluminium level in a kind of aluminium cell | |
| RU2245399C1 (en) | Method of definition of an operational space shape of the aluminum electrolyzer with an overhead current lead | |
| Potocnik et al. | Measurement of DC busbar currents in aluminium smelters | |
| RU2540248C2 (en) | Method of automatic monitoring of bath ratio | |
| CN115198312A (en) | Online measuring method and device for operation parameters of electrolytic cell | |
| CN101054687A (en) | Method and device for measuring distance between cathode and anode of aluminum electrolysis bath | |
| CN204924119U (en) | Measure new tool of electrolysis tank furnace group thickness |