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Anordnung zum Schutz von kontinuierlichen, mit einem Aluminiumsehutzmantel versehenen Elek- troden in Öfen für die Herstellung von Aluminium und ähnlichen Metallen.
Bereits früher wurde eine Reihe von Ausführungsformen der sogenannten Söderberg-Elektroden, die in Öfen zur Herstellung von Aluminium u. dgl. durch elektrolytische Reduktion verwendet werden, beschrieben, beispielsweise in dem norwegischen Patent Nr. 53741. Diese Ausführungsform hat sich in der Praxis sehr vorteilhaft gezeigt und wird gegenwärtig in weitestem Masse verwendet, u. a. in den grössten bestehenden elektrolytischen Öfen dieser Type. Es hat sich gezeigt, dass diese Ofen sich sehr leicht schliessen lassen und mit Gasabsaugung versehen werden können. Diese geschlossenen Aluminiumöfen haben in der Aluminiumindustrie bereits eine weite Verbreitung gefunden.
Die Temperatur in geschlossenen Aluminiumöfen schwankt zwischen etwa 70 und 300 C über dem Bade und ist davon abhängig, wieviel Luft in den Ofen hineingesaugt wird. Die Temperatur ist besonders hoch zwischen zwei Elektroden in Öfen mit mehr als einer Elektrode. Da der untere Teil der Elektrode eine Temperatur von 650 bis 7000C hat, wird der die Elektrode in üblicher Weise umschliessende
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dierende Atmosphäre vorhanden sein muss, um die Explosionsgefahr auszuschliessen, bedeutet das Abschmelzen des Aluniiniummantels eine grosse Gefahr, weil die Elektroden an den heissesten Stellen des Ofens von der Luft aufgezehrt werden.
Erfindungsgemäss wurde gefunden, dass es in vielen Fällen notwendig ist, das Abschmelzen des Aluminiumschutzmantels zu verhindern, und die nachstehend beschrie- bene Anordnung hiefür getroffen.
Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsformen eines Ofens mit der erfindungsgemässen Anordnung in Fig. 1, 2, 3 und 4 im senkrechten Längs-bzw. Querschnitt ; Fig. 5 ist ein Horizontalschnitt und Fig. 6 zeigt eine Einzelheit der Anfhängung im senkrechten Schnitt. 1 ist der Aluminiumofen, 2 gibt die Badoberfläche an. die im Betrieb mit einer Kruste bedeckt ist. die im wesentlichen aus Aluminiumoxyd besteht und mehr oder weniger zu erstarrtem Kryolithbad gesintert ist,.'} sind die Elektroden, 4 zeigt die Elektrodenbühne, wo die Elektrode verlängert wird. o die zusätzlichen Schutzbleche an zwei Elektrodenseiten.
6 den unteren auswechselbaren Teil, der aus einem für den Sehmelzprozess unschädlichen Metall - beispielsweise Aluminium - besteht, 7 eine Spannvorrichtung. durch welche zwei gegeneinander stehende Bleche je an eine Elektrodenseite gepresst werden können. und 8 die Aufhängung der Bleche an der unteren Kante der Elektrodenbühne.
Der die Elektrode umgebende Aluminiumsehutzmantel wird gemäss der Erfindung gegen Abschmelzen und dadurch die Elektrode gegen Korrosion dadurch geschützt, dass der Aluminiummantel durch zusätzliche, stärkere metallische Schutzbleche oder-platten, die in der Nähe der Badoberfläche enden, gesichert ist. so dass die Wärme vom unteren Teil der Elektrode abgeleitet wird. Diese zusätzlichen Bleche oder Platten können aus Eisen oder Aluminium ausgeführt sein. Die Elektrode wird in
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Bleche oder Platten können zweckmässig in der Elektrodenbühne aufgehängt werden, u. zw. in der Weise. dass sie im Verhältnis zur Badoberfläehe eingestellt werden können. so dass sie die Elektrode während ihrer Bewegungen begleiten.
Doch werden für gewöhnlich feststehende Bleche ausreichen. Die Kontakte für die Stromzuführung sind gewöhnlich in die Elektrode von zwei entgegengesetzten Seiten eingeführt,
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während die übrigen beiden Seiten ohne Kontakte sind. Der Schutz der kontaktlosen Seiten erfolgt durch grosse Schutzbleche, die diese Seiten vollständig decken. Da diese Seiten-und davon besonders diejenige Seite, die in Ofen mit zwei oder mehreren Elektroden gegen eine andere Elektrode gekehrt ist-der Luftoxydation besonders stark ausgesetzt sind, kann man auf diese Weise einen sehr wirksamen Schutz der Elektrode durchführen. Es kann aber auch vorteilhaft sein, die vordere Elektrodenseite, wo die Kontakte eingeführt sind, zu schützen.
Die Bleche an dieser Seite sind mit Schlitzen für die Kontakte auszuführen, damit die Kontakte durch die Schlitze in die Elektrode hineingeführt werden und die Elektrode während ihres Hinabsenkens gegen die Badoberfläche begleiten können, ohne mit dem Schutzblech zu kollidieren,
Bei viereckigen Elektroden können die Schutzbleche in den Ecken zusammengeschweisst werden.
Es ist jedoch oft zweckmässig, die Bleche der verschiedenen Seiten durch eine elastische Verbindung zusammenzubringen, eventuell durch Federn. Die Bleche können aber auch voneinander unabhängig
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seiten miteinander zu verbinden (Fig. 1). Auf diese Weise kann man den Druck zwischen diesen Blechen und der Elektrode beliebig regulieren. Die Bleche an den nach aussen gekehrten Elektrodenseiten können auch gegen die Elektrode angepresst werden, u. zw. unabhängig von den Blechen der andern Seiten, indem sie beispielsweise durch die die Elektrodenbühne tragenden Säulen abgesteift werden (Fig. 1).
Eine derartige Verstärkung ist von besonderer Bedeutung bei viereckigen Elektroden, weil sonst der obere weiche Teil der Elektrode deformiert wird durch den hydrostatischen Druck im Weichteil der Elektrode, der bewirkt, dass die Elektrode eine runde Form anzunehmen sucht. Die Bleche sind ausser-
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gehoben werden kann, damit man den unteren Teil der Elektrode besichtigen kann, da es notwendig ist, dieses untere Ende gleichmässig und eben zu halten. Die Elektrode muss dann nach oben im Verhältnis zu den Schutzblechen verschoben werden.
Dies ist aber nicht immer leicht, weil die Elektrode mit einer Kruste vom Bad usw. belegt ist. Um dies zu erleichtern, sind die in Fig. 1 gezeigten Schutz- blechverlängerungen 6 vorgesehen, deren unteres Ende aus Aluminium besteht und mit dem Hauptblech
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werten Druck auszuüben.
Die Elektrode ist an dieser Stelle bereits gebacken und wird nicht leicht deformiert. Auch bei dieser Ausführung kann es vorteilhaft sein, auf die Bleche einen regulierbaren Druck auszuüben. Auf diese Weise kann man die Elektrode heben im Verhältnis zu den Schutzblechen, weil die losen Aluminiumplatten so viel nachgeben werden, als nötig ist, damit die Elektrode sich bewegen kann. Die Aluminiumplatten haben ausserdem den Vorteil, dass sie in das Bad tauchen können, ohne dass das Bad durch Eisen verunreinigt wird. Falls die Platten aus etwa 2-j : cm starkem Aluminium ausgeführt, sind, ist der Wärmeverlust nach oben so gross, dass die Bleche in das Bad tauchen können, ohne abzuschmelzen. Die Aluminiumplatten können übrigens leicht erneuert werden, falls sie während des Betriebes zu stark verzehrt werden.
Um die Erneuerung zu erleichtern, kann man 20-30 cm breite Platten verwenden. Sie können am Ofen aus Rohaluminium gegossen werden, und die Kosten für das Metall kommen somit praktisch nicht in Betracht.
Gewöhnlich werden die Elektroden und der Ofen derart dimensioniert, dass das untere Ende der Elektrode im Normalbetrieb etwas rascher verbraucht wird, als die Oberfläche des Metallbades im Ofen steigt. Die Elektroden brauchen daher nur von Zeit zu Zeit langsam gesenkt werden, beispielsweise 2 mm pro Schicht. Ein grösseres Senken muss nach jedem Abstich vorgenommen werden, u. zw. entsprechend der Menge von Metall, die abgestochen wird. Ein Heben der Elektroden kommt nur in Frage, wenn im Betrieb Störungen auftreten. Normalerweise kann man daher jahrelang arbeiten, ohne die Elektroden zu heben. Dies kann man in der Weise ausnutzen, dass man eine einfache und billige Elektrodenaufhängung bekommt, wobei die Schutzbleche so stark gegen die Elektrode pressen, dass
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auf ihrem Platz zu halten, braucht man dann nur eine z.
B. auf die Kontakte wirkende Stopp-und Brems- vorrichtung, durch die man die Elektrode festhalten oder im Verhältnis zu den Schutzblechen ins Gleiten setzen kann. Eine kleine Winde an jeder Seite der Elektrode ist ein Mittel hiezu. Die Winde wird mit einem oder mehreren Kontakten verbunden und an der Elektrodenbühne festgemacht. Mit Hilfe der Winden kann man die Elektrode beliebig senken. Normalerweise bleibt die Elektrode fest und kann ihre Stellung im Verhältnis zur Badoberfläche nicht ändern. Will man die Elektrode im Verhältnis zur
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