[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

EA035328B1 - Electrolysis cell and a method for repairing same - Google Patents

Electrolysis cell and a method for repairing same Download PDF

Info

Publication number
EA035328B1
EA035328B1 EA201990280A EA201990280A EA035328B1 EA 035328 B1 EA035328 B1 EA 035328B1 EA 201990280 A EA201990280 A EA 201990280A EA 201990280 A EA201990280 A EA 201990280A EA 035328 B1 EA035328 B1 EA 035328B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
cathode
steel
stainless steel
fss
ferritic stainless
Prior art date
Application number
EA201990280A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201990280A1 (en
Inventor
Андерс Лиллебю
Эйрик Хаген
Original Assignee
Норск Хюдро Аса
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Норск Хюдро Аса filed Critical Норск Хюдро Аса
Publication of EA201990280A1 publication Critical patent/EA201990280A1/en
Publication of EA035328B1 publication Critical patent/EA035328B1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/011—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of iron alloys or steels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/10—External supporting frames or structures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

An electrolysis cell of Hall-Heroult type for producing aluminium having prebaked anodes of a carbonaceous material, and a cathode structure comprising a pot shell made out of a steel material and further having a bottom and sides supported by structural elements such as cradles and beams, wherein the cathode structure further comprises a protective and insulating lining inside the shell and a carbon based cathodic bottom with collector bars embedded therein, and where produced aluminium metal forms a layer onto said cathodic bottom, an electrolytic bath positioned above said aluminium metal where the anodes are in electrical contact with said electrolyte, wherein at least part of the steel pot shell and/or deck plates are made of a ferritic stainless steel (FSS) material. The method relates to a repair procedure for replacing parts of a commonly used carbon steel material with ferritic stainless steel material at least in parts of the steel pot shell and/or deck plates heavily exposed to corrosion and detonation. The replacement procedure can either result in a homogenous or composite material structure in affected areas.

Description

Изобретение относится к катодному кожуху электролизера, а говоря более конкретно к материалу кожуха электролизера типа Холла-Эру для производства алюминия. Изобретение также относится к способу ремонта такого катодного кожуха.The invention relates to a cathode casing of an electrolytic cell, and more specifically to a material of a casing of an electrolyzer of the Hall-Heroux type for the production of aluminum. The invention also relates to a method for repairing such a cathode casing.

Электролизеры для производства алюминия на основе принципа Холла-Эру обычно имеют обожженные аноды в своей верхней части и катодную конструкцию в своей нижней части. Катодная конструкция в основном включает стальной катодный кожух, сформированный в виде кожуха, имеющего борта и подину и снабженного вертикальными элементами жесткости и горизонтальными балками на своей внешней стороне, которые также изготовлены из стали, при этом катодная конструкция, кроме того, снабжена слоями защитной и изолирующей футеровки внутри катодного кожуха. В горизонтальной нижней части катодной конструкции обычно скомпонованы электропроводящие углеродные блоки. Катодная конструкция в ходе эксплуатации включает слой расплавленного металлического алюминия и выше него материал расплавленной ванны, имеющий температуру, которая может составлять приблизительно 970° или даже более того.Electrolyzers for the production of aluminum based on the Hall-Hero principle usually have burnt anodes in their upper part and a cathode structure in their lower part. The cathode structure mainly includes a steel cathode casing, formed in the form of a casing having sides and a bottom and provided with vertical stiffeners and horizontal beams on its outer side, which are also made of steel, while the cathode structure is also provided with layers of protective and insulating lining inside the cathode casing. Electrically conductive carbon blocks are typically arranged in the horizontal lower portion of the cathode structure. The cathode structure during operation includes a layer of molten aluminum metal and above it a molten bath material having a temperature that can be approximately 970 ° or even more.

Основная черта стального кожуха, включающего элементы жесткости и балки, заключается в сохранении конфигурации геометрии и размеров для катодной конструкции на протяжении ее срока службы в ходе эксплуатации. Вследствие непрерывности химического разбухания материала катода и футеровки, а также задействованных высоких температур и того воздействия, которое это оказывает на свойства задействованных футеровки и стальных компонентов, было предпринято несколько попыток изготовления конструкции стального катодного кожуха и конфигурации элементов жесткости, способных противостоять данному воздействию долговременным образом.The main feature of the steel casing, including stiffeners and beams, is to preserve the geometry and dimensions of the cathode structure throughout its life during operation. Due to the continuity of the chemical swelling of the cathode material and the lining, as well as the high temperatures involved and the effect that this has on the properties of the involved lining and steel components, several attempts have been made to fabricate the steel cathode casing and the configuration of the stiffeners that can withstand this effect for a long time.

Кроме того, внутренняя часть стального катодного кожуха подвергается воздействию высоких температур и коррозионно-активных газов. Наиболее подверженные воздействию области, как это было продемонстрировано, находятся в области, находящейся от верха стального катодного кожуха, то есть от фланцевого листа, и внутренней поверхности стального катодного кожуха позади футеровки бортовых стенок, вплоть до поверхности раздела ванна/металл или даже вплоть до уровня внедрения блюмсов (шин) в катодные углеродные блоки.In addition, the interior of the steel cathode casing is exposed to high temperatures and corrosive gases. The most affected areas, as has been demonstrated, are in the area located from the top of the steel cathode casing, i.e. from the flange sheet, and the inner surface of the steel cathode casing behind the lining of the side walls, up to the bath / metal interface or even up to the level the introduction of blooms (tires) in the cathode carbon blocks.

После увеличения силы электрического тока в электролизере наблюдалась увеличенная скорость коррозии в данной области.After increasing the electric current in the cell, an increased corrosion rate in this area was observed.

Эффект от данной коррозии заключается в негативном воздействии на способность катодного кожуха обеспечивать надлежащим образом опору для материалов футеровки.The effect of this corrosion is a negative effect on the ability of the cathode casing to provide adequate support for the lining materials.

Кроме того, продукт коррозии характеризуется теплопроводностью, которая отличается от теплопроводности первоначально установленной стальной пластины. Это может в результате привести к измененному термическому поведению электролизера в подверженных воздействию областях.In addition, the corrosion product is characterized by thermal conductivity, which differs from the thermal conductivity of the originally installed steel plate. This may result in altered thermal behavior of the cell in the affected areas.

Кроме того еще, как это признано, данный тип коррозии может вызвать высокие издержки на ремонт.In addition, it is recognized that this type of corrosion can cause high repair costs.

Механизм данной конкретной увеличенной скорости коррозии предположительно связан с коррозионным металлическим пылеобразованием.The mechanism of this particular increased corrosion rate is believed to be associated with corrosive metal dusting.

На основании данных открытий изобретатели инициировали работу, которая могла бы привести к получению уменьшенной скорости коррозии в подверженной воздействию части стального катодного кожуха.Based on these findings, the inventors initiated work that could lead to a reduced corrosion rate in the exposed portion of the steel cathode casing.

Теоретически, одно решение могло бы заключаться в защите мягкой стали, которая используется в настоящее время. На верхнем бортовом участке это могло бы быть осуществлено в результате предотвращения прохождения коррозионно-активных газов через затвердевшую корку, составляющую боковой карниз, в результате придания бортовой футеровке большей непроницаемости для таких газов.Theoretically, one solution could be to protect the mild steel that is currently in use. In the upper side section, this could be done by preventing the passage of corrosive gases through the hardened crust constituting the side cornice, as a result of making the side lining more impermeable to such gases.

Однако, следуя предположению о возможности соотнесения данного эффекта коррозии с металлическим пылеобразованием, формирующим явление коррозии, изобретатели начали проводить определенные эксперименты по коррозии, которые привели к получению практически реализуемого решения проблемы, заключающегося в отыскании более подходящего материала стали для катодного кожуха.However, following the assumption that it is possible to correlate this corrosion effect with metal dust formation, which forms the corrosion phenomenon, the inventors began to carry out certain corrosion experiments, which led to a practically feasible solution to the problem of finding a more suitable steel material for the cathode casing.

Коррозионные испытания, проводимые в отношении данного материала и моделирование предполагаемых условий коррозии, привели к выбору конкретной марки стали.Corrosion tests carried out in relation to this material and modeling of the assumed corrosion conditions led to the choice of a specific steel grade.

При полномасштабном функционировании данное открытие доказало уменьшение скорости коррозии с коэффициентом 10.With full-scale operation, this discovery proved a decrease in corrosion rate by a factor of 10.

Данные и дополнительные преимущества могут быть достигнуты в соответствии с изобретением, которое описывается в прилагаемой формуле изобретения.These and additional advantages can be achieved in accordance with the invention, which is described in the attached claims.

В последующем изложении изобретение будет дополнительно описано при использовании примеров и фигур, где фиг. 1 раскрывает трехмерное изображение конструкции катодного кожуха;In the following presentation, the invention will be further described using examples and figures, where FIG. 1 discloses a three-dimensional image of the construction of a cathode casing;

фиг. 2 раскрывает теоретическое представление о механизме коррозии;FIG. 2 discloses a theoretical understanding of the corrosion mechanism;

фиг. 3 раскрывает свойства различных марок стали;FIG. 3 discloses the properties of various grades of steel;

фиг. 4 раскрывает прирост/увеличение массы металла, связанные с воздействием и температурой различных материалов.FIG. 4 discloses a gain / increase in metal mass associated with exposure and temperature of various materials.

Как это можно видеть на фиг. 1 продемонстрировано в трехмерном изображении очертание конст- 1 035328 рукции катодного кожуха 10, где прежде всего показаны только стальные пластины, а не вертикальные элементы жесткости и горизонтальные балки. Кроме того продемонстрированы одна часть одного длинного борта 11, одна часть одного короткого борта 12 и часть подины 6.As can be seen in FIG. 1 shows in three dimensions the outline of the construction of the cathode casing 10, where primarily only steel plates are shown, and not vertical stiffeners and horizontal beams. In addition, one part of one long bead 11, one part of one short bead 12 and part of the hearth 6 are shown.

Верх длинной бортовой стенки 11 включает в качестве основной составной части фланцевый лист 1, и, соответственно, верх короткой бортовой стенки 12 включает в качестве основной составной части фланцевый лист 2.The top of the long side wall 11 includes a flange sheet 1 as a main component, and, accordingly, the top of the short side wall 12 includes a flange sheet 2 as a main component.

Кроме того, как это можно видеть, верхние части длинной бортовой стенки и короткой бортовой стенки включают, соответственно, часть 3 и 4, которые скомпонованы ниже фланцевых листов 1 и 2. Между частью 3 и подиной скомпонована нижняя часть 7, демонстрирующая отверстия 8, 8' для блюмсов катодной конструкции (не показаны). Между частью 4 и подиной имеет место подобная компоновка нижней части 5, однако, при отсутствии отверстий.In addition, as can be seen, the upper parts of the long side wall and the short side wall include, respectively, part 3 and 4, which are arranged below the flange sheets 1 and 2. Between part 3 and the bottom, the lower part 7, showing holes 8, 8, is arranged 'for cathode blooms (not shown). Between part 4 and the bottom there is a similar arrangement of the lower part 5, however, in the absence of holes.

Один или несколько компонентов 1-4 могут быть изготовлены из ферритной нержавеющей стали (FSS) в виде либо гомогенного материала, либо композита с покрытием для существующего материала кожуха в виде футеровки или облицовки.One or more components 1-4 can be made of ferritic stainless steel (FSS) in the form of either a homogeneous material or a composite with a coating for the existing casing material in the form of a lining or lining.

В случае гомогенного материала подходящая для использования толщина пластины будет находиться в диапазоне от 15 до 25 мм, предпочтительно составлять 20 мм.In the case of a homogeneous material, the plate thickness suitable for use will be in the range of 15 to 25 mm, preferably 20 mm.

В случае композитного материала, где материал FSS покрывает существующий материал кожуха в виде футеровки или облицовки, подходящая для использования толщина пластины будет находиться в диапазоне от 1 до 5 мм, предпочтительно составлять 3 мм.In the case of a composite material, where the FSS material covers the existing casing material in the form of a lining or lining, suitable for use, the thickness of the plate will be in the range from 1 to 5 mm, preferably 3 mm.

Компоненты 5-7 могут быть изготовлены из стали для конструкций катодных кожухов, которая используется обычно, например, углеродистой стали.Components 5-7 can be made of steel for the construction of cathode casings, which is commonly used, for example, carbon steel.

В настоящем документе термин углеродистая сталь также может быть использован и для обозначения стали, которая не является нержавеющей сталью, в данном варианте использования углеродистая сталь может включать легированные стали.As used herein, the term carbon steel may also be used to refer to steel that is not stainless steel, in this use case carbon steel may include alloy steels.

В одном варианте осуществления ферритная нержавеющая сталь (FSS) характеризуется следующей далее композицией сплава в мас.%:In one embodiment, ferritic stainless steel (FSS) is characterized by the following alloy composition in wt.%:

Cr - 10,5-18,0;Cr - 10.5-18.0;

C - 0,02-0,1;C 0.02-0.1;

Ni - 0,0-0,5;Ni - 0.0-0.5;

Mn - 0,0-1,0;Mn - 0.0-1.0;

Mo - 0,0-1,25;Mo - 0.0-1.25;

Ti - 0,00-0,25;Ti - 0.00-0.25;

Nb - 0,00-0,35;Nb - 0.00-0.35;

Fe и неизбежные примеси - остальное.Fe and unavoidable impurities are the rest.

Химический состав в своей основе имеет открытие того, что наиболее важные легирующие элементы, которые обеспечивают получение достигнутой коррозионной стойкости для данной конкретной области применения в электролизере, представляют собой Cr и в некоторой степени Ni.The chemical composition basically has the discovery that the most important alloying elements that provide the achieved corrosion resistance for a given specific application in the electrolyzer are Cr and to some extent Ni.

Во втором варианте осуществления ферритная нержавеющая сталь (FSS) характеризуется следующей далее композицией сплава в мас.%:In a second embodiment, ferritic stainless steel (FSS) is characterized by the following alloy composition in wt.%:

Cr - 10,5-18,0;Cr - 10.5-18.0;

C - 0,02-0,1;C 0.02-0.1;

Ni - 0,1-0,5;Ni - 0.1-0.5;

Mn - 0,5-1,0;Mn - 0.5-1.0;

Mo - 0,5-1,25;Mo - 0.5-1.25;

Ti - 0,05-0,25;Ti - 0.05-0.25;

Nb - 0,05-0,35;Nb - 0.05-0.35;

Fe и неизбежные примеси - остальное.Fe and unavoidable impurities are the rest.

Фиг. 2 раскрывает теоретическое представление о механизме коррозии и то, что металлическое пылеобразование представляет собой механизм коррозии, воздействующий на стальной кожух и вызывающий серьезное повреждение намного быстрее, чем то, что наблюдалось прежде. Циклическое изменение температуры, представляющее собой результат замены анодов, предположительно оказывает воздействие как на подверженность стали металлическому пылеобразованию, так и на условия среды. Вследствие неоднократных замен анодов при производстве первичного алюминия среда под верхней пластиной может циклически изменяться, переходя между условиями восстановительного и окислительного газов, и, таким образом, сохранять условия, благоприятствующие прохождению реакций металлического пылеобразования.FIG. 2 discloses a theoretical understanding of the corrosion mechanism and the fact that metal dusting is a corrosion mechanism that acts on a steel casing and causes serious damage much faster than what was previously observed. The cyclic temperature change, which is the result of replacing the anodes, presumably affects both the susceptibility of the steel to metal dusting and environmental conditions. Due to the repeated replacement of the anodes in the production of primary aluminum, the medium under the upper plate can cyclically change, passing between the conditions of the reducing and oxidizing gases, and, thus, maintain conditions conducive to the passage of metal dust formation reactions.

Фиг. 3 раскрывает физические свойства для различных марок сталей в числе данных углеродистых сталей, ферритных нержавеющих сталей и аустенитных нержавеющих сталей. Как можно видеть, коэффициенты термического расширения ферритной нержавеющей стали (Ferritic SS) и углеродистых сталей очень близки, тогда как теплопроводность первой составляет немного менее половины теплопроводности вторых.FIG. 3 discloses physical properties for various grades of steels, including carbon steels, ferritic stainless steels, and austenitic stainless steels. As you can see, the thermal expansion coefficients of ferritic stainless steel (Ferritic SS) and carbon steels are very close, while the thermal conductivity of the first is slightly less than half the thermal conductivity of the second.

Как можно видеть, аустенитная сталь является менее подходящей для использования в случае де- 2 035328 шевой термонагруженной конструкции, исходя из удельных расходов на единицу массы и коэффициента термического расширения.As you can see, austenitic steel is less suitable for use in the case of cheap thermally loaded construction, based on the specific costs per unit mass and coefficient of thermal expansion.

Фиг. 4 раскрывает прирост/увеличение массы металла, связанные с воздействием и температурой различных материалов. Начиная с левой стороны на диаграмме: S355JG3 - обычная конструкционная сталь, углеродистая сталь 16Mo3 - жаропрочная сталь, котельная сталь, углеродистая сталь Р265Н - жаропрочная сталь, котельная сталь, углеродистая сталь AISI316 - DIN 1.4404 - аустенитная нержавеющая сталь Nirosta 4003 - DIN 1.4003 - ферритная нержавеющая сталь S235JR - дешевая конструкционная сталь, углеродистая сталь.FIG. 4 discloses a gain / increase in metal mass associated with exposure and temperature of various materials. Starting from the left side in the diagram: S355JG3 - ordinary structural steel, carbon steel 16Mo3 - heat-resistant steel, boiler steel, carbon steel P265Н - heat-resistant steel, boiler steel, carbon steel AISI316 - DIN 1.4404 - austenitic stainless steel Nirosta 4003 - DIN 1.4003 - ferritic S235JR stainless steel - cheap structural steel, carbon steel.

Как можно видеть из диаграммы, смещение от обычно использующегося материала S235 (номер шесть от левой стороны на диаграмме) к материалу DIN1.4003 (номер пять от левой стороны на диаграмме) будет радикально уменьшать коррозию.As can be seen from the diagram, a shift from the commonly used material S235 (number six from the left side of the diagram) to DIN1.4003 (number five from the left side of the diagram) will radically reduce corrosion.

Материал EN/DIN 1.4003 характеризуется значительно меньшей скоростью коррозии при использовании в коррозионно-активной среде электролизеров в сопоставлении с тем, что имеет место для других материалов, использующихся на сегодняшний день, уменьшение имеет место с коэффициентом, составляющим приблизительно 10.The material EN / DIN 1.4003 is characterized by a significantly lower corrosion rate when using electrolyzers in a corrosive environment compared to what is the case for other materials used today, a reduction occurs with a coefficient of approximately 10.

Claims (13)

1. Электролизер типа Холла-Эру для производства алюминия, имеющий обожженные аноды из углеродистого материала и катодную конструкцию, включающую катодный кожух, изготовленный из стали и имеющий подину и борта, опорой для которых являются конструкционные элементы, такие как шпангоуты и балки, где катодная конструкция, кроме того, включает футеровку из защитных и изолирующих материалов внутри катодного кожуха и катодную подину на углеродной основе с введенными в нее блюмсами, причем на упомянутой катодной подине полученный металлический алюминий образует слой, и, кроме того, имеющий электролитическую ванну, расположенную выше упомянутого металлического алюминия, причем аноды находятся в электрическом контакте с электролитом, отличающийся тем, что катодный кожух над выходными отверстиями катодных стержней включает части, изготовленные из ферритной нержавеющей стали (FSS).1. Hall-Hero-type electrolytic cell for aluminum production, having calcined anodes made of carbon material and a cathode structure, including a cathode casing made of steel and having a hearth and beads, supported by structural elements, such as frames and beams, where the cathode structure In addition, it includes a lining of protective and insulating materials inside the cathode casing and a carbon-based cathode hearth with blooms introduced into it, and on the said cathode hearth the obtained aluminum metal forms a layer, and, in addition, having an electrolytic bath located above the said metal aluminum, and the anodes are in electrical contact with the electrolyte, characterized in that the cathode casing above the outlet openings of the cathode rods includes parts made of ferritic stainless steel (FSS). 2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что фланцевые листы (1, 2) вверху стального кожуха включают части, изготовленные из ферритной нержавеющей стали (FSS).2. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the flange sheets (1, 2) at the top of the steel casing include parts made of ferritic stainless steel (FSS). 3. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что борта катодного кожуха ниже выходных отверстий блюмсов и подина катодного кожуха включают части, которые изготовлены из ферритной нержавеющей стали (FSS).3. The electrolyzer according to claim 1, characterized in that the sides of the cathode casing below the outlet holes of the blooms and the bottom of the cathode casing include parts that are made of ferritic stainless steel (FSS). 4. Электролизер по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что катодный кожух изготовлен из ферритной нержавеющей стали (FSS) по всей толщине его стенки и образован из гомогенного материала.4. The cell according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the cathode casing is made of ferritic stainless steel (FSS) over the entire thickness of its wall and is formed of a homogeneous material. 5. Электролизер по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что материал катодного кожуха представляет собой композитный материал, состоящий из двух слоев, причем внешний слой образован из обычной углеродистой стали, а внутренний слой образован из ферритной нержавеющей стали (FSS).5. The electrolytic cell according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the cathode casing material is a composite material consisting of two layers, the outer layer being formed from ordinary carbon steel and the inner layer formed from ferritic stainless steel (FSS). 6. Электролизер по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что толщина пластины ферритной нержавеющей стали (FSS) предпочтительно находится в диапазоне от 1 до 25 мм.6. The electrolyzer according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the thickness of the ferritic stainless steel plate (FSS) is preferably in the range from 1 to 25 mm. 7. Электролизер по п.4, отличающийся тем, что толщина пластины ферритной нержавеющей стали (FSS) в гомогенном материале находится в диапазоне от 15 до 25 мм.7. The electrolyzer according to claim 4, characterized in that the thickness of the ferritic stainless steel plate (FSS) in the homogeneous material is in the range from 15 to 25 mm. 8. Электролизер по п.5, отличающийся тем, что толщина пластины ферритной нержавеющей стали (FSS) в композитном материале находится в диапазоне от 1 до 5 мм.8. The electrolyzer according to claim 5, characterized in that the thickness of the ferritic stainless steel plate (FSS) in the composite material is in the range from 1 to 5 mm. 9. Электролизер по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что ферритная нержавеющая сталь FSS состоит из, мас.%:9. The electrolyzer according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the ferritic stainless steel FSS consists of, wt.%: Cr - 10,5-18,0;Cr - 10.5-18.0; C - 0,02-0,1;C 0.02-0.1; Ni - 0,0-0,5;Ni - 0.0-0.5; Mn - 0,0-1,0;Mn - 0.0-1.0; Mo - 0,0-1,25;Mo - 0.0-1.25; Ti - 0,00-0,25;Ti - 0.00-0.25; Nb - 0,00-0,35;Nb - 0.00-0.35; Fe и неизбежные примеси - остальное.Fe and unavoidable impurities are the rest. 10. Электролизер по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что ферритная нержавеющая сталь FSS состоит из, мас.%:10. The electrolyzer according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the ferritic stainless steel FSS consists of, wt.%: Cr - 10,5-18,0;Cr - 10.5-18.0; C - 0,02-0,1;C 0.02-0.1; Ni - 0,1-0,5;Ni - 0.1-0.5; Mn - 0,5-1,0;Mn - 0.5-1.0; Mo - 0,5-1,25;Mo - 0.5-1.25; Ti - 0,05-0,25;Ti - 0.05-0.25; - 3 035328- 3 035328 Nb - 0,05-0,35;Nb - 0.05-0.35; Fe и неизбежные примеси - остальное.Fe and unavoidable impurities are the rest. 11. Способ ремонта катодной конструкции электролизера типа Холла-Эру для производства алюминия, включающей катодный кожух, изготовленный из стали, при этом кожух имеет подину и борта, опорой для которых являются конструкционные элементы, такие как шпангоуты и балки, причем катодная конструкция, кроме того, включает футеровку из защитных и изолирующих материалов внутри катодного кожуха и катодную подину на углеродной основе с внедренными в нее блюмсами, причем верхняя часть стального катодного кожуха и/или фланцевые листы ослаблены в результате коррозии на внутренних сторонах, отличающийся тем, что проводят удаление любой бортовой футеровки в областях, подвергшихся воздействию, с последующими либо вырезанием частей стального катодного кожуха и/или фланцевых листов, подвергшихся воздействию коррозии, и заменой их на пластины из свежего материала, либо удалением достаточного количества подвергшейся воздействию стали и нанесением обшивки/облицовки пластиной из свежего материала на существующие стальной кожух и/или фланцевые листы для получения композитного материала, где свежий материал представляет собой ферритную нержавеющую сталь (FSS).11. A method of repairing a cathode structure of a Hall-Heroux electrolytic cell for aluminum production, comprising a cathode casing made of steel, the casing having a bottom and sides, which are supported by structural elements such as frames and beams, the cathode structure being further includes a lining of protective and insulating materials inside the cathode casing and a carbon-based cathode hearth with blooms embedded in it, the upper part of the cathode steel casing and / or flange sheets being weakened by corrosion on the inside, characterized in that they remove any side lining in the exposed areas, followed by either cutting out the parts of the steel cathode casing and / or flanged sheets that have been exposed to corrosion, and replacing them with plates of fresh material, or by removing a sufficient amount of the exposed steel and lining / lining with a plate of fresh material on the merits steel casing and / or flange sheets to produce a composite material, where the fresh material is ferritic stainless steel (FSS). 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что ферритная нержавеющая сталь FSS состоит из, мас.%:12. The method according to claim 11, characterized in that the ferritic stainless steel FSS consists of, wt.%: Cr - 10,5-18,0;Cr - 10.5-18.0; C - 0,02-0,1;C 0.02-0.1; Ni - 0,0-0,5;Ni - 0.0-0.5; Mn - 0,0-1,0;Mn - 0.0-1.0; Mo - 0,0-1,25;Mo - 0.0-1.25; Ti - 0,00-0,25;Ti - 0.00-0.25; Nb - 0,00-0,35;Nb - 0.00-0.35; Fe и неизбежные примеси - остальное.Fe and unavoidable impurities are the rest. 13. Способ по п.11, отличающийся тем, что ферритная нержавеющая сталь FSS состоит из, мас.%:13. The method according to claim 11, characterized in that the ferritic stainless steel FSS consists of, wt.%: Cr - 10,5-18,0;Cr - 10.5-18.0; C - 0,02-0,1;C 0.02-0.1; Ni - 0,1-0,5;Ni - 0.1-0.5; Mn - 0,5-1,0;Mn - 0.5-1.0; Mo - 0,5-1,25;Mo - 0.5-1.25; Ti - 0,05-0,25;Ti - 0.05-0.25; Nb - 0,05-0,35;Nb - 0.05-0.35; Fe и неизбежные примеси - остальное.Fe and unavoidable impurities are the rest.
EA201990280A 2016-07-13 2017-06-01 Electrolysis cell and a method for repairing same EA035328B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20161170A NO20161170A1 (en) 2016-07-13 2016-07-13 Electrolysis cell and a method for repairing same
PCT/NO2017/000018 WO2018012981A1 (en) 2016-07-13 2017-06-01 Electrolysis cell and a method for repairing same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201990280A1 EA201990280A1 (en) 2019-07-31
EA035328B1 true EA035328B1 (en) 2020-05-28

Family

ID=60952140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201990280A EA035328B1 (en) 2016-07-13 2017-06-01 Electrolysis cell and a method for repairing same

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP3491174A4 (en)
AU (1) AU2017297124B2 (en)
CA (1) CA3030237C (en)
EA (1) EA035328B1 (en)
NO (1) NO20161170A1 (en)
NZ (1) NZ749316A (en)
WO (1) WO2018012981A1 (en)
ZA (1) ZA201900087B (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4608135A (en) * 1985-04-22 1986-08-26 Aluminum Company Of America Hall cell
US7678244B2 (en) * 2002-10-14 2010-03-16 Aluminum Pechiney Electrolytic cell leak limiter

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB225494A (en) * 1923-11-30 1925-02-26 Aluminum Co Of America Improvements in or relating to methods of operating and lining electrolytic cells for electrolytic refining
GB596066A (en) * 1944-07-31 1947-12-29 Ind De L Aluminium Sa Improvements relating to cells for the electrolytic production or refining of aluminium
LU29922A1 (en) * 1971-03-18
US3783121A (en) * 1972-03-24 1974-01-01 Aluminum Co Of America Magnetic field control in electrolysis cells
CH643602A5 (en) * 1979-10-17 1984-06-15 Alusuisse ELECTROLYSIS PAN.
US4561958A (en) * 1984-11-30 1985-12-31 Reynolds Metals Company Alumina reduction cell
NO158882C (en) * 1985-11-01 1988-11-09 Mosal Alu Elkem Spigerverk CATO BOX FOR ELECTROLYCLE CELLS AND PROCEDURES FOR THE MANUFACTURE OF CATALOG FOR ELECTROLYCLE CELLS.
US6245201B1 (en) * 1999-08-03 2001-06-12 John S. Rendall Aluminum smelting pot-cell
AU769833B2 (en) * 1999-08-13 2004-02-05 Sra Technologies Pty Ltd Anode assembly
AUPQ218899A0 (en) * 1999-08-13 1999-09-02 Jakovac, Vjekoslav Anode assembly comprising separation of electrical and mechanical functions of the assembly
DE10122326A1 (en) * 2001-05-08 2002-11-14 Norddeutsche Affinerie Process for repairing electrolysis cathodes
CN101709485B (en) * 2009-12-18 2012-07-04 中国铝业股份有限公司 Aluminum electrolytic cell for producing virgin aluminum by inert anode
CN102230186B (en) * 2011-06-29 2012-12-12 东北大学设计研究院（有限公司） Cell shell device of aluminum electrolytic cell
CN103397346B (en) * 2013-08-05 2015-09-30 甘肃工大电子科技有限公司 Aluminum electrolytic cell crust-breaking hammer head is automatic detection device on earth

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4608135A (en) * 1985-04-22 1986-08-26 Aluminum Company Of America Hall cell
US7678244B2 (en) * 2002-10-14 2010-03-16 Aluminum Pechiney Electrolytic cell leak limiter

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chun, C. M. et al., "Metal dusting corrosion of ferritic steels with varying chromium content", Proceedings-Electrochemical Society (2005), 2004-16 (High Temperature Corrosion and Materials Chemistry V), 101-115. CODEN: PESODO; ISSN: 0161-6374 *
Slabbert, G.A. et al., "The effect of the matrix structure on the metal dusting rate in hydrocarbon environments", Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy (2013), 113(2), 81-90. CODEN: JSAMAP; ISSN: 2225-6253 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU2017297124A1 (en) 2019-01-03
EP3491174A4 (en) 2020-08-19
WO2018012981A1 (en) 2018-01-18
CA3030237C (en) 2023-08-08
BR112018076872A2 (en) 2019-04-02
EP3491174A1 (en) 2019-06-05
EA201990280A1 (en) 2019-07-31
AU2017297124B2 (en) 2022-07-14
NO20161170A1 (en) 2018-01-15
ZA201900087B (en) 2019-10-30
NZ749316A (en) 2019-08-30
CA3030237A1 (en) 2018-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101709485B (en) Aluminum electrolytic cell for producing virgin aluminum by inert anode
US4602984A (en) Monopolar electrochemical cell having a novel electric current transmission element
CA1243630A (en) Monopolar or bipolar electrochemical terminal unit having a novel electric current transmission element
EA035328B1 (en) Electrolysis cell and a method for repairing same
RU2727441C1 (en) Cathode block with slot of special geometrical shape
CA1134778A (en) Reduction cell hood
SK286563B6 (en) Aluminium electrowinning cells with oxygen-evolving anodes
US3515661A (en) Electrolytic cells having detachable anodes secured to current distributors
SU1287757A3 (en) Cathodic screen of electrolysis baths
US3661757A (en) Anode
CN109898098B (en) Pre-baked anode heat-insulation structure of aluminum electrolytic cell
RU2280104C2 (en) New bipolar assembly for filter-press type electrolyzer
RU2582421C1 (en) Cover of electrolyser for aluminium production
RU2657395C1 (en) Electrolyzer for obtaining aluminum
US3645879A (en) Construction of electrolytic cell
CN218175141U (en) Box-cavity type anode steel claw isolation protective cover
SU732409A1 (en) Lining of electrolyzer for magnesium production
JP2004232061A (en) Electrolytic cell
US2544285A (en) Electrolytic cell
Clelland et al. A Study of Some Aspects of the Influence of Cell Operation on Cathode Life
WO2023111643A1 (en) Electrolysis apparatus for the production of iron with an improved gas permeable anode plate
RU2449060C2 (en) Electrolysis unit bottom for obtaining aluminium
JPH06220675A (en) Electrolytic cell
SU594213A1 (en) Birolar electrolyzer for obtaining light metals
CN110777395A (en) Upper structure of oxygen-aluminum co-production electrolytic cell

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG TM