CN1886329A - 装卸用于生产铝的电解槽的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及装卸一个用于通过熔浴电解生产铝电解槽(11)的装置(300)。根据本发明，所述电解槽为矩形，具有一个主轴线X，并且包括一个金属箱壳(12)，箱壳(12)带有一个至少在槽的长边(17a、17b)上的边缘(14a、14b)。所述装置(300)包括至少一个悬挂部件(301、301′)，用于可以被一个装卸和提升设备(20)抓住，该装置还包括一个带有多个刚性固定部件(320)的框架(310)，固定部件(320)的分布使框架(310)可以在多个确定位点刚性固定在箱壳(12)上。根据本发明，装卸装置(300)可以用于在电解槽被一个提升和搬运设备挂住时将槽(11)的箱壳(12)的变型保持在一个确定的公差范围内。

Description

装卸用于生产铝的电解槽的装置

技术领域

[01]本发明涉及根据Hall-Héroult方法通过熔浴电解(électrolyseignée)生产铝的工厂。本发明还特别涉及所述工厂中使用的装卸装置。

背景技术

[02]金属铝通过熔浴电解进行工业生产，即根据熟知的Hall-Héroult方法在叫做电解液的熔化冰晶石浴中电解氧化铝溶液来生产金属铝。用于生产铝的电解单元包括一个槽，该槽带有部分浸在电解液中的碳化材料的阴极和阳极。该槽包括一钢质箱壳、一些覆盖耐火材料的零件和一个位于槽底部的阴极组件。法国专利申请FR 2 806 742(对应于美国专利US 6 409894)更详细地描述了用于生产铝的工厂和工厂包含的电解单元的典型结构。

[03]电解厂运行时需要在电解单元上进行操作，如更换阳极和修理电解槽。为了进行这些操作，最现代的工厂包括一些装卸和提升设备，这些设备装有包括一个可以在电解槽上方沿电解单元移动的桥式吊车，并且包括至少一个带有装卸机构的滑车。

[04]电解槽的修理包括电解槽的“除内衬”和“重新加衬”的作业。这些作业在于更新内覆盖层形成的坩埚和电解槽的阴极零件。这些作业可以就地进行，即不从相应的电解单元取出电解槽，但是这些作业可能对电解单元的运行和电解车间的维护有害。实际上，这些作业产生灰尘，在电解车间反复产生新的材料和废旧材料，由于进行这些操作期间相应电解槽停产，导致一系列电解单元的产量减少。为了避免这些缺点，电解槽的修理最好在一个用于修理电解槽并位于电解车间外的专门车间内进行。

[05]用于在修理车间与电解车间之间输送电解槽的装卸和提升设备一般包括一个或两个带有提升装置的滑车。进行修理作业时，一般将一个或几个吊杆固定在电解槽的箱壳上，并通过吊杆操纵电解槽。但是已知的装置的缺点是不能控制电解槽在本身重量作用下产生的变形，这有导致“内衬”破坏的危险，这可能明显降低电解槽的使用寿命。因此申请人寻求可以避免这些缺点的方法。

发明内容

[06]本发明的目标是一个装卸电解单元的电解槽的装置，电解单元用于通过熔浴电解生产铝，所述电解槽为矩形，有一主轴线X，并且包括一个金属箱壳，金属箱壳至少在槽的长边带有一个边缘，所述装卸装置包括至少一个可以被一个装卸和提升设备抓住的悬挂装置，该装置的特征在于包括一个带有多个刚性固定部件的框架，这些固定部件的分布使框架可以在多个确定的位点刚性固定在箱壳上。

[07]申请人意图借助至少一个刚性零件，即所述框架加固电解槽，该零件插置在电解槽与起重和维修装置之间，并且刚性固定在电解槽箱壳的多个位点上。当电解槽被一装卸和提升设备吊起时，框架可以使电解槽箱壳的变形，特别是纵向(即槽的长度方向)的弯曲保持在一个确定的公差范围内，因此避免电解槽的内覆盖层在电解槽的装卸过程中受到损坏。

[08]多个固定部件在框架上的分布使框架上的负荷分散，特别是在电解槽的长度方向，并因此可以最大程度地减小箱壳在整体重量作用下的变形，从而使这种变形接近装置的变形。确定的固定位点一般分布在箱壳四周的一个确定的部分上。这个部分一般覆盖电解槽长边的至少70％，以便使电解槽的“浮动”(未固定)部分最小。

[09]框架在自身重量和电解槽重量作用下的变形弯曲量是固定的，最好小于框架整个长度(电解槽的纵向)的±5mm，并最好小于或等于±2mm。

[10]框架最好包括一个或两个纵梁，用于置于电解槽的纵向。在第一种情况下，该梁一般设有一些臂，固定部件位于这些臂的端部。在第二种情况下，两个梁最好互相平行，并且通过至少一个横梁互相连接，固定部件最好分布在纵梁上，也可分布在臂的端部，使每个梁可以固定在电解槽的对应长边上。

[11]在本发明的一个推荐实施例中，装卸装置另外包括一个可调节的分隔器，用于补偿框架和/或箱壳可能出现的几何形状缺陷。

[12]本发明的目的还在于将符合本发明的设备用于通过熔浴电解生产铝的工厂。

[13]本发明的目标还在于一种装卸用于通过熔浴电解生产铝的电解单元的电解槽的方法，可以通过符合本发明的装卸装置实施该方法。

附图说明

[14]下面借助附图详细描述本发明。

[15]图1表示用于生产铝的电解车间，该车间装有一台装卸和提升设备。

[16]图2示意性地表示符合本发明的装卸装置框架的可能变型的俯视图

[17]图3-5表示符合本发明的装卸装置的一个推荐实施例。

具体实施方式

[18]图3表示该装置的横向视图(A)和侧视图(B)。图3(A)相当于图3(B)的A-A剖面图。图3(B)相当于图3(A)的B-B剖面图。图3(B)还示意性地表示一个电解单元2和一个在装卸电解槽11过程中的装卸和提升设备20。图4表示该装置的局部横向视图。图4(B)更详细地表示一个将电解槽固定在装卸装置上的固定部件的一部分。图5以侧视图更详细地表示图3、4所示装卸装置的实施例。图4相当于图5的C-C剖面图。图5相当于图4的D-D剖面图。

[19]在图2-5中，装卸装置300固定在电解槽11上，以便表示这些零件的相对位置。

[20]用于生产铝的电解厂包括一个或几个有大量电解单元2(一般为几百个电解单元)的电解车间1，每个电解单元2包括一个电解槽11和一些阳极10。如图1所示，槽11的形状通常为具有一主轴线X的长方形；槽11的长度Lo一般大于其宽度Wo的三倍。槽11的主轴线X位于它的长度方向，并且槽的质量中心一般通过该主轴线X。

[21]如图所示，特别是如图3-5所示，每个槽11包括一个金属箱壳12，该箱壳12包括一个箱体13、一个边缘14和一些沿箱体分布的加固件15。边缘14一般至少包括在槽的长边17a、17b上的侧边14a、14b和在槽的短边17c、17d上的端部边缘14c、14d。加固件15一般包括一些与箱体13的外表面垂直的加强件16。箱壳12内覆盖一些耐火材料的覆盖零件(未示)，并且包含一阳极组件(未示)。

[22]可以借助一台装卸和提升设备20使槽11就位或取出槽11，装卸和提升设备20可以通过滚动部件23、23′在滚道3、3′上沿电解单元移动。图1表示一个典型的装卸和提升设备的侧视图(图1(A))和沿着主轴线中的视图(图1(B))。

[23]所述设备20一般包括一桥式吊车21、至少一个能在桥式吊车21上移动的滑车22、22′和装卸机构24、24′，装卸机构24、24′一般包括至少一个提升装置25、25′，如一个滑车组。槽11通过可拆卸的连接部件30、30′与提升装置25、25′连接，连接部件30、30′一般包括分开的平衡杆31、31′(英文叫做“lifting beams”)和铰链连接部件32、32′，如一些可以围绕一些连接点摆动的小连杆或铰链连接的杠杆。平衡杆31、31′位于槽11的横向，并且通过悬挂部件33、33′固定在提升装置25、25′上。系接部件32、32′实现提升装置25、25′与槽11之间的均衡连接。已知的连接部件30、30′允许槽的纵向和横向变型。

[24]根据本发明，槽11通过一个用于加固箱壳并限制其变型的装卸装置300固定在提升装置25、25′上。然后可以通过装卸和提升设备20整体操纵槽11和装卸装置300形成的组装件。

[25]符合本发明的装卸装置300包括：

[26]-至少一个用于被提升和装卸装置20抓住的悬挂部件301、301′；

[27]-一个带有多个刚性固定部件320的框架310，刚性固定部件320的分布使框架310可以在多个确定位点刚性固定在箱壳12上。

[28]刚性固定部件320在提升装置25、25′与槽11之间形成超恒定连接。

[29]悬挂部件301、301′一般能够与装卸和提升设备20的提升装置25、25′连接。这些悬挂部件一般在穿透孔、螺栓系统和钩子中选择。

[30]装卸装置300优选地包括至少两个悬挂部件301、301′。这两个部件互相相距一确定的距离，并且最好互相相距足够远，避免箱壳在装卸过程中纵向摇动。该变型还可以限制框架310在电解槽和装卸装置结合的重量作用下发生变形。

[31]如图2所示，框架310最好包括至少一个纵梁311、311a、311b和多个沿每个梁311、311a、311b分布的刚性固定部件320，以便可以将框架310至少刚性固定在箱壳12的长边17a、17b上。这些梁311、311a、311b位于槽的长度方向。固定部件320位于固定在每个梁311、311a、311b上的臂313的端部。

[32]每个纵梁311、311a、311b的长度L大于槽11的长度Lo的70％，并最好大于Lo的80％。

[33]在本发明的第一实施例中，框架310包括一个纵梁311，最好是一个唯一的纵梁，该纵梁与槽11的主轴线X平行，并且在槽11之上。在图2(A)所示的变型中，纵梁311设有一些沿该梁分布的臂313，这些臂一般具有规则的间隔，并且固定部件320位于这些臂的端部。在该实施例中，悬挂部件301、301′一般设在梁311上。

[34]在本发明的另一个实施例中，该实施例的两个变型示于图2(B)和2(C)，框架310包括两个互相平行的纵梁311a、311b，这两个纵梁通过至少一个横向臂或“横梁”315、315′互相连接，这两个纵梁与槽11的主轴线X平行，并且每个纵梁固定在箱壳12的相应长边17a、17b上。固定部件320分布在纵梁上，也可能在臂313的端部。纵梁311a、311b一般具有相同的长度L。在该实施例中，悬挂部件301、301′优选地设在横梁315、315′上。

[35]在图2(C)所示的变型中，两个纵梁311a、311b的设置使其能够全部或部分处于箱壳12的长边17a、17b的每个相应边缘14a、14b之上。该变型的优点是可以大大减轻框架310的重量。该变型还具有形成更简单的优点。

[36]图3-5以非限定性的方式表示图2(C)的本发明实施例的一个特殊变型。

[37]横梁315、315′可以限制框架310的侧向变型。这些横梁是可拆卸的，但最好与纵梁311a、311b连在一起，以便使该设备具有更大的坚固性。

[38]框架310优选包括至少两个横梁315、315′，每个横梁带有一个悬挂部件301、301′。该变型可以限制纵梁311a、311b在电解槽和装卸装置相结合的重量作用下的垂向弯曲。

[39]纵梁311、311a、311b也可包括一些加强件312，以便对其进行加强和加固；这些加强件一般是一些与纵梁的主轴线成横向的板子。纵梁311、311a、311b一般由一个大截面的长形箱壳形成，并具有很强弯曲惯性。

[40]分开的固定部件320的数量取决于电解槽的尺寸。该数量大于或等于4，并一般大于10。槽的长边上的固定部件之间的最大距离一般大约为2米。固定部件一般均匀分布，以便简化装置的设计和使用。固定部件之间的平均距离一般在0.5到2米之间。

[41]固定部件320最好在可以把箱壳12坚固但可拆卸地固定在框架310上的部件中选择，如螺栓和螺母系统。

[42]固定部件320还优选地包括一些能够支撑在装卸装置300上的拉杆321，一般支撑在装置的每个纵梁311a、311b上，拉杆321一方面支撑在装置的每个纵梁311a、311b上，另一方面支撑在箱壳12上。为此，拉杆321优选地包括一个一般至少在它的二端有螺纹的杆322，以便通过螺母323、324进行固定。实际应用中，杆322可以从设在箱壳边缘14中的开口19、19′通过。拉杆321在箱壳12上施加一个向上的力，在装卸装置300上施加一个向下的力，这样可以使箱壳直接或间接贴靠在装卸装置上，因此借助装卸装置加固箱壳。

[43]为了使负荷分布在加固件15上，固定部件320可以包括一些能够支撑在箱壳加固件15上的支撑杆325。本发明的这个变型与加固件15包括一些开口18的箱壳一起使用，可以将所述支撑杆325插入到开口18中(见图4、5)。支撑杆325可以由几个零件形成(例如两个平行并被一些横杆326分开的支撑杆325、325′)。开口18优选地通过截面一般为管形的加强件18′加固。

[44]在本发明的一个推荐实施例中，装卸装置300另外包括多个分隔器330(或“可调节的千斤顶”)，用于调节箱壳12与装卸装置300之间的间距E(一般为箱壳12的边缘14与纵梁311a、311b之间的间距)。分隔器还可以在箱壳12与装卸装置300之间提供一些确定的支撑点。分隔器330可以使装卸装置300准确适应箱壳12，避免给箱壳加上附加变形。实际上，申请人注意到，箱壳常常轻微变形，并且纵梁贴靠在箱体上，没有附加调节零件，这可能造成箱壳的附加变形。分隔器330最好贴靠在箱壳12最坚固的部分上(特别是箱壳的边缘14，一般在加固件14′处)。分隔器330一般与拉杆在箱壳上的支撑点18对齐，如图5所示。分隔器330一般在螺旋千斤顶中选择。

[45]本发明的目的还在于一种装卸电解单元的电解槽的方法，电解单元用于通过熔浴电解生产铝，该方法包括：

[46]-提供一个符合本发明的装卸装置300；

[47]-使装卸装置300在一个电解槽11的箱壳12上就位；

[48]-借助一些固定部件320将装卸装置300固定在箱壳上；

[49]-借助至少一个悬挂部件301、301′将装卸装置300固定在一个装卸和提升设备20上，一般固定在该设备20的装卸机构24、24′上；

[50]然后可以提升、运输并安置电解槽。

[51]当装卸装置300包括分隔器330时，该方法另外包括通过所述分隔器330调节箱壳12与装卸装置300之间的间距E。

[52]当装卸装置300的框架310包括至少两个纵梁311a、311b时，装卸装置300在槽11的箱壳12上的就位典型地包括使这些纵梁311a、311b与位于箱壳12的长边17a、17b上的箱壳侧边14a、14b对齐。

[53]当装卸装置300包括拉杆321时，纵梁311a、311b通过锁紧固定在箱体12上，直到箱壳12贴靠所述纵梁，或者必要时贴靠分隔器330。当使用分隔器330时，最好在最后锁紧拉杆321前调节这些分隔器。

[54]分隔器330最好合并在装卸装置300中，以便简化装卸装置300的使用或本发明所述的方法的实施。分隔器330也可以全部或部分与装卸装置分开，或者是可拆卸的。当分隔器330在装卸装置就位时刻与装卸装置分开时，该方法另外包括通过插入到框架310与箱壳12之间使多个分隔器330就位。

Claims (18)

1.装卸装置(300)，其用于装卸一通过熔浴电解生产铝的电解单元(2)的电解槽(11)，所述电解槽为矩形，具有一主轴线X，并且包括一金属箱壳(12)，所述箱壳(12)配设有一至少在所述槽(11)的长边(17a、17b)上的边缘(14)，所述装卸装置(300)包括至少一个悬挂部件(301、301′)，该悬挂部件(301、301′)可以被一装卸和提升设备(20)抓住，所述装卸装置的特征在于，

所述装卸装置包括一框架(310)，该框架(310)配设有多个刚性固定部件(320)，所述固定部件(320)按能在多个确定的位点处将所述框架(310)刚性固定在所述箱壳(12)上的方式分布。

2.如权利要求1所述的装卸装置(300)，其特征在于，该装卸装置包括至少两个悬挂部件(301、301′)。

3.如权利要求1或2所述的装卸装置(300)，其特征在于，所述框架(310)包括至少一个纵梁(311、311a、311b)和多个刚性固定部件(320)，所述刚性固定部件(320)沿各个纵梁(311、311a、311b)分布，以便可以把所述框架(310)刚性地固定至少在所述箱壳(12)的长边(17a、17b)上。

4.如权利要求3所述的装卸装置(300)，其特征在于，所述固定部件(320)位于臂(313)的端部，所述臂(313)固定在各个梁(311、311a、311b)上。

5.如权利要求3或4所述的装卸装置(300)，其特征在于，所述框架(310)包括一纵梁(311)，该纵梁(311)平行于所述槽(11)的主轴线X地安置、并且安置在所述槽(11)之上。

6.如权利要求5所述的装卸装置(300)，其特征在于，所述悬挂部件(301、301′)设在所述梁(311)上。

7.如权利要求3或4所述的装卸装置(300)，其特征在于，所述框架(310)包括两个纵梁(311a、311b)，所述纵梁(311a、311b)互相平行，通过至少一个横梁(315、315′)互相连接，并平行于所述槽(11)的主轴线X地安置，且各自固定在所述箱壳(12)的一相应长边(17a、17b)上。

8.如权利要求7所述的装卸装置(300)，其特征在于，所述悬挂部件(301、301′)设在所述横梁(315、315′)上。

9.如权利要求7或8所述的装卸装置(300)，其特征在于，所述框架(310)有利地包括至少两个横梁(315、315′)，每个横梁带有一悬挂部件(301、301′)。

10.如权利要求7或9所述的装卸装置(300)，其特征在于，每个横梁(315、315′)与所述纵梁(311a、311b)连在一起。

11.如权利要求7或10所述的装卸装置(300)，其特征在于，所述纵梁(311a、311b)布置成能够全部或部分地安置在所述箱壳(12)的、位于其长边(17a、17b)上的每个相应边缘(14a、14b)之上，。

12.如权利要求1至11中任一项所述的装卸装置(300)，其特征在于，所述固定部件(320)包括拉杆(321)，所述拉杆(321)能够一方面支撑在所述装卸装置(300)上，另一方面支撑在所述箱壳(12)上。

13.如权利要求1至12中任一项所述的装卸装置(300)，其特征在于，该装卸装置另外包括多个分隔器(330)，所述分隔器(330)用于调节所述箱壳(12)与所述装卸装置(300)之间的间距E。

14.如权利要求13所述的装卸装置(300)，其特征在于，所述分隔器(330)在螺旋千斤顶中选择。

15.如权利要求1至14中任一项所述的装卸装置(300)的使用，在一通过熔浴电解生产铝的工厂中使用所述装卸装置(300)。

16.用于通过熔浴电解生产铝的电解单元的电解槽(11)的装卸方法，该方法包括：

—提供一如权利要求1至14中任一项所述的装卸装置(300)；

—使所述装卸装置(300)在一个槽(11)的箱壳(12)上就位；

—借助固定部件(320)将所述装卸装置(300)固定在所述箱壳上；

—借助至少一个悬挂部件(301、301′)将所述装卸装置(300)固定在一装卸和提升设备(20)上。

17.如权利要求16所述的装卸方法，该方法另外包括：使多个分隔器(330)在所述框架(310)与所述箱壳(12)之间就位。

18.用于通过熔浴电解生产铝的电解单元的电解槽(11)的装卸方法，该方法包括：

—提供一如权利要求13或14所述的装卸装置(300)；

—使所述装卸装置(300)在一槽(11)的箱壳(12)上就位；

—通过所述分隔器(330)调节所述箱壳(12)与所述装卸装置(300)之间的间距E；

—通过所述固定部件(320)将所述装卸装置(300)固定在所述箱壳上；

—通过至少一个悬挂部件(301、301′)将所述装卸装置(300)固定在一装卸和提升设备(20)上。

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