Прорыв расплава через бортовую футеровку

Обычно является следствием горячего хода и работы в борт. Течь возникает через образовавшееся отверстие в стенке катодного кожуха или через окно для блюмса. Вытекающий расплав может повредить ошиновку и привести к тяжёлым последствиям – разрыву серии и длительному отключению для ремонта.

Для ликвидации прорыва, необходимо опускать анодный массив и пиковать места прорыва оборотом в смеси с глинозёмом и фторидом кальция. После запиковки снимается фланцевый лист, извлекается застывший расплав и набивается подовая масса, которая постепенно коксуется и образует бортовую футеровку.

Науглероживание электролита. Обычно происходит при горячем ходе и связано с большим содержанием пены.

Внешние признаки:

· Тусклые вспышки или их отсутсвие

· Отсутствие угольной пены на поверхности электролита

· Наличие вкраплений частиц углерода в застывшем электролите (пробы серые)

Устраняется либо полной заменой электролита. Для этого, сливая электролит, электролизёр ставят на металл (1,6-2В). Максимально быстро заливают свежий электролит и приводят напряжение в норму. Недостающий уровень доплавляют вторичным электролитом, оборотом.

Либо частичной заменой. Выполняется при отсутствии необходимого количества свежего электролита. Науглероженный электролит сливается до уровня 8-10см, при сниженном до 3,9В напряжении. Допускается разлить науглероженный электролит по нормально работающим электролизёрам, не более 300кг на каждый. Максимально быстро заливается свежий электролит до восполнения уровня и напряжение поднимается до нормы.

Либо постепенной заменой. Выполняется при невозможности полной или частичной замены. В этом случае ванна обрубается по кругу, отключается АПГ, анодный массив поднимается до устойчивого напряжения не ниже 4,8В. Пена прожигается и выгоняется на периферию жердями и снимается. Сливается или отчерпывается электролит до уровня 15-16см, поверхность укрывается вторичным криолитом. После проплавления 400-500кг вторичного криолита, цикл повторяется. Потом подключают АПГ.

Также для устранения науглероживания корректируется состав электролита, приводятся в норму уровни металла и электролита, уменьшается загрузка глинозёма и вызывается повышенная частота вспышек, во время которых пена лучше отделяется и сгорает. Ванна с науглероженным электролитом вспыхает тускло, поэтому на вспышке надо поднять напряжение и «подогреть» ванну, а затем тщательно очистить электролит от пены и охладить расплав холодным металлом. Обычно после этого ванна начинает работать нормально. Если своевременно не устранить науглероживание, то может начаться карбидообразование.

Карбидообразование. Возникает во время горячего хода и наблюдается во время его пуска и послепускового периода. Процесс карбидообразования идёт на перегретых участках науглероженного электролита с выделением большого количества тепла:

4Al + 3C = Al₄C₃ + 264,6 кДж/моль

Что приводит к сильному разогреву электролита (более 1000˚С) и образованию «грибов» - кашеобразной настыли, состоящей из смеси угольной пены, глинозёма, электролита и карбида алюминия. Внешние признаки:

· Электролит беловатого оттенка, парит

· Напряжение выше 8В

· Отсутствие бурления электролита, он плывёт струёй на перегретых участках

· Визуально определяемое поступление из-под анодов «грибов», имеющих близкий к белому цвет

· Отсутствие корки

Устраняется как и науглероживание электролита – полной или частичной заменой электролита. Все работы по замене проводятся по той же схеме и в той же последовательности, только на нормально работающие электролизёры разливается не по 300кг, а по 150кг. Если результат не будет достигнут, то возможны отключение и повторный пуск.

Холодный ход. (расход тепла больше прихода)

Внешние признаки:

· Низкая температура электролита (ниже 945˚С)

· Твёрдая, особенно в углах, электролитная корка

· Повышенная вязкость электролита

· Цвет электролита тёмный, до тёмно-вишнёвого

· Мощные настыли

· Резкое снижение уровня электролита и рост уровня металла

· Ясные (более 50В) и частые анодные эффекты

· Обильное выделение пены

· Визуально заметное на открытой поверхности электролита волнение металла, всплытие металла над электролитом.

Причины:

· Работа на низком напряжении

· Недостаточная сила тока на серии

· Резкое понижение температуры

Если холодный ход не запущен, то его легко устранить увеличением МПР и заливкой горячего электролита. При длительном холодном ходе возникают осадки и коржи, увеличиваются подовые настыли. Особенно опасно выравнивание плотностей металла и электролита. При всплытии металла, необходимо влить в ванну максимальное количество горячего электролита и прогреть расплав во время очередного или искусственно вызванного анодного эффекта.

Осадок и коржи возникают из-за ухудшения растворимости глинозёма. Уровень электролита падает по причине его ухода в настыли и гарниссажи, КО снижается вследствие избирательно осаждения NaF. Корректировка состава электролита при холодном ходе не производится. КО приводят в норму только расплавлением настыли, разогревая расплав и утепляя укрывным материалом.

Наиболее часто холодный ход вызывается повышенным уровнем металла, поэтому для устранения данного нарушения технологии повышают напряжение и постепенно сливается лишний металл. Нельзя удалять все излишки сразу, так как это может привести к замыканию анодов на настыли.

Негаснущая вспышка. Иногда вспышку не удаётся погасить в течение нескольких часов. Такие вспышки возникают на ваннах с расстроенным ходом, неправильной ФРП, малым уровнем электролита, низким КО и пр. Внешние признаки:

• Напряжение на ванне выше 8В
• Отсутствие бурления электролита
• Анодный эффект не удаётся погасить загрузкой глинозёма и жердями
• Визуально заметное на поверхности электролита волнение металла

При обнажении нижней грани анода видны искровые разряды между подошвой анода и электролитом.

Природа негаснущих вспышек до конца не ясна. Из практики известно, что они возникают при наличии в электролите нерастворённых частиц глинозёма, которые залипают на подошве анода. Происходит скачок напряжения на границе анод-электролит. Гасить такую вспышку загрузкой глинозёма нельзя, так как это только усугубит положение. Концентрация глинозёма в электролите в данной ситуации и так выше нормы.

Для устранения нарушения по всему периметру шахты электролизёра тщательно очищают корку от глинозёма. Затем корку вскрывают и удаляют, одновременно увеличивая МПР. КО повышают для увеличения растворимости глинозёма. Часть пересыщенного глинозёмом электролита выливают, а вместо него заливают с нормально работающих ванн или наплавляют свежим криолитом или крупкой.

Негаснущая вспышка возникает также из-за замыкания анодов на осадок, пропитанный металлом. Это происходит когда из ванны вылито слишком много металла, а оставшийся не покрывает осадок. В этом случае заливают жидкий или наплавляют твёрдый металл и увеличивают МПР с постепенным выведением ванны на ясную вспышку. Аккуратно продирают подошвы анодов.

Если ничего не помогает, то ванну отключают и проводят её повторный пуск.

Обрыв анодов. Происходит из-за механического разрушения или расплавления чугунной заливки

ниппель-блок, большой токовой нагрузки на анод, переутепления анода укрывным материалом.

При покраснении ниппелей смотрят не просел ли анод, просевшие аноды поддёргивают по рискам.

Если обнаружены сползшие аноды, то их с помощью клещей извлекают и меняют на новые. Допускается замена не более двух рядом стоящих одновременно, если больше, то меняют на огарки.

Уход через футеровку подины. Происходит из-за разрушения подового блока или межблочного шва. Внешние признаки:

• Течь металла через блюмс или отверстие в катодном кожухе не выше уровня блюмсов
• Быстрый рост напряжения на электролизёре.

Признаки разрушения подины:

• Рост содержания железа в алюминии-сырце
• Нарушение токораспределения по катоду электролизёра
• Значительные и внезапные изменения глубины шахты электролизёра
• Возникновение локальных перегревов стенок и днища катодного кожуха
• Неравномерное распределение температуры по блюмсам электролизёра
• Значительные и внезапные деформации днища катодного кожуха
• Наличие деформаций и разрывов элементов конструкции катодного кожуха

Для определения наиболее вероятного района разрушения угольной подины выполняют ряд замеров параметров катодного устройства:

1. Замер токораспределения по блюмсам. Предполагается, что блюмс с максимальной токовой нагрузкой имеет непосредственный контакт с катодным алюминием.

2. Замер температурных полей катодного кожуха.

3. Замер температуры блюмсов.

4. Определение глубины шахты электролизёра в шести точках.

5. Визуальная оценка состояния металлоконструкций катодного кожуха.

По результатам анализа данных замеров на карте подины отмечают наиболее вероятный район разрушения – те места, где значения токовой нагрузки на блюмсах, температуры днища и блюмсов наиболее высокие. При инструментальном обследовании подины этим местам, а также районам со значительными деформациями и разрывами катодного кожуха, с выявленными ранее отклонениями при обжиге и эксплуатации (места, где наблюдалось шелушение подины, извлекались сколы подовых блоков ит.п.), уделяется особое внимание.

Поиск места разрушения выполняется через окна в криолит-глинозёмной корке крючком или скребком осторожно, без рывков, с тем, чтобы чувствовать поверхность подины до мельчайших трещин. В районе разрушений на подине, как правило, отсутствует осадок.

Во время поиска необходимо следить за рабочим напряжением на электролизёре. При повышении его до 5,0В и выше, необходимо временно прекратить работу до установления нормального напряжения, прикрыв открытую поверхность электролита укрывным материалом.

При обнаружении места разрушения его местоположение наносят на карту подины.

Далее определяется порядок эксплуатации электролизёра:

• порядок получения проб металла
• особые технологические параметры электролиза (уровни металла и электролита, КО, суммарное содержание фтористого кальция и фтористого магния), учитывающие особенности электролизёра.
• порядок забивки мест разрушения подины, сроки и ответственный исполнитель
• район, в который запрещается вводить рейку при гашении анодного эффекта
• порядок осмотра состояния катодного кожуха

Для постоянной визуализации особого режима эксплуатации электролизёра на рабочей площадке или конструктивных элементах электролизёра вывешиваются специальные плакаты. Например:

Забивку мест разрушений производят шихтой следующего состава: 50-90% крупки магнезитового кирпича, CaF₂. Магнезитовую крупку получают дроблением магнезитового кирпича до крупности не более 30x30мм. На место разрушения шихта может доставляться в пакетах, слитках и отливках.

Забивка мест разрушения должна начаться с момента обнаружения разрушения. Количество отдаваемых отливок определяется размерами разрушения.

Забивка мест разрушений в торцах электролизёра производится шихтой, состоящей из равных частей фтористого кальция, магнезитовой крупки и оборотного электролита, в количестве не менее 50кг.

При отсутствии результатов забивки разрушения в подине, предлагаются сроки проведения капитального или локального ремонтов, а в случае малого срока службы, вопрос выносится на комиссию по выяснению причин преждевременного отключения электролизёра в ремонт.

Работа электролизёра после забивки разрушения подины:

1. С момента начала ухудшения сортности на электролизёре один раз в сутки отбирается проба алюминия на экспресс-анализ. Если через 5-6 суток после забивки содержание железа в алюминии не снижается, выполняют поиск новых мест разрушений в подине и их забивку. При качественной забивке мест разрушений содержание железа в катодном алюминии должно снижаться от 0,03 до 0,05%.
2. Содержание в электролите фтористого кальция поддерживается на верхнем пределе, предусмотренном действующим регламентом. Суммарное содержание фтористого кальция и фтористого магния не должно превышать 13%. В зависимости от этого содержания устанавливается целевое КО.
3. Допускается наличие «коржей» и осадка в местах разрушений, при этом перепад напряжения в катоде не должен превышать 0,6В
4. Вне зоны разрушения наличие осадка на подине не допускается. Подтягивание излишнего осадка в местах разрушений (с поверхности «коржей»), для предотвращения роста толщины коржа, должно производиться аккуратно, без больших усилий, чтобы вновь не вскрыть забитое разрушение. Для исключения подмыкания анода на корж необходимо регулярно, не реже одного раза в неделю, проверять расстояние от коржа до подошвы анода, которое не должно быть меньше 15см.
5. Принимаются меры по снижению частоты анодных эффектов на электролизёре. Повторные анодные эффекты в течение одних суток недопустимы.
6. При ликвидации АЭ не допускается введение гасильного шеста в район разрушения, во избежание растворения забивки при бурлении электролита.
7. В простенке электролизёра, находящегося в режиме забивки подины, необходимо постоянно иметь запас от 0,2 до 0,4 тн. Дроблёного электролита или выбоя после чистки ковшей и от 50 до 100кг фтористого кальция.
8. Разрешается отключать от токовой нагрузки блюмсы, которые работают с наибольшей нагрузкой или находятся под точно известным местом разрушения в подине. Разрешается отключать не более двух блюмсов на одном электролизёре.

Для предупреждения инцидентов и аварий определяют «группу риска», то есть электролизёры, на которых может возникнуть аварийная ситуация, влекущая снятие токовой нагрузки и отключение электролизёра. В неё включают электролизёры, на которых забивка оказалась неэффективной и которые соответствуют одному из присущих признаков разрушения подины:

• содержание железа в катодном алюминии превысило 1,0% и продолжает расти
• электролизёр в течение 1 месяца выдаёт металл марки АВ
• электролизёр, прошедший локальный ремонт подины, вышел на сорт АВ
• электролизёр со сроком службы более 60 месяцев вышел на АВ и содержание железа не снижается.

Электролизёры из группы риска, представляющие наибольшую опасность прорывов, подлежат отключению на капитальный ремонт.