DE1041262B - Furnace for the electrolytic aluminum production - Google Patents
Furnace for the electrolytic aluminum productionInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Es ist eine bekannte Tatsache, daß im flüssigen Aluminiumbad und im Kryolithbad von öfen für elektrolytische Aluminium-Erzeugung elektromagnetische Kräfte auftreten, die den normalen Betrieb störend beeinflussen können. Diese Kräfte kommen dadurch zustande, daß der elektrische Strom im flüssigen Aluminium und im Kryolithbad durch die magnetischen Felder beeinflußt wird, die von den starken Gleichströmen in den verschiedenen Ofenteilen hervorgerufen werden. Um die schädlichen elektromagnetischen Kräfte im Schmelzbad zu verringern, hat man nach einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag versucht, die Stärke des magnetischen Feldes durch eine günstige Anordnung der Stromzufuhr zum Ofen zu reduzieren. Man kann aber auf diese Weise nie ganz vermeiden, daß zum Teil ziemlich starke magnetische Felder im Ofen entstehen.It is a known fact that in the liquid aluminum bath and in the cryolite bath of furnaces for Electrolytic aluminum-generating electromagnetic forces occur which affect normal operation can have a disruptive effect. These forces come about because the electric current in the liquid Aluminum and in the cryolite bath is influenced by the magnetic fields generated by the strong Direct currents are caused in the various parts of the furnace. To the harmful electromagnetic To reduce forces in the weld pool, one has after a not previously published proposal tries to increase the strength of the magnetic field by a favorable arrangement of the power supply to the Oven reduce. In this way, however, one can never entirely avoid the fact that some of them are quite strong magnetic fields arise in the furnace.
Bei eingehenden Untersuchungen der in Aluminiumöfen auftretenden Magnetfelder wurde gefunden, daß im Schmelzbad stets vertikale Komponenten des Magnetfeldes vorhanden sind. Nach den Gesetzen des Elektromagnetismus rufen diese vertikalen Komponenten des Magnetfeldes horizontal gerichtete Kräfte in denjenigen Teilen des Schmelzbades hervor, in denen horizontale Stromkomponenten auftreten.In detailed investigations of the magnetic fields occurring in aluminum furnaces, it was found that that vertical components of the magnetic field are always present in the weld pool. According to the laws of Electromagnetism call these vertical components of the magnetic field horizontally directed forces in those parts of the weld pool in which horizontal flow components occur.
Es wurde nun festgestellt, daß horizontale Stromkomponenten im Kryolithbad nicht in merkbarem Grade vorkommen, daß aber im flüssigen Aluminium zum Teil sehr starke horizontale StromkomponentenIt has now been found that horizontal flow components in the cryolite bath are not noticeable It happens, however, that in liquid aluminum there are sometimes very strong horizontal current components
Ofen für die elektrolytische
Aluminium-ErzeugungFurnace for electrolytic
Aluminum production
Anmelder:
Elektrokemisk A/S, OsloApplicant:
Elektrokemisk A / S, Oslo
Vertreter: Dr. G. W. LotterhosRepresentative: Dr. G. W. Lotterhos
und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte,and Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, patent attorneys,
Frankfurt/M., Lichtensteinstr. 3Frankfurt / M., Lichtensteinstr. 3
Beanspruchte Priorität:
Norwegen vom 16. April 1953Claimed priority:
Norway April 16, 1953
Johan Wleügel, Röa, Oslo (Norwegen),
ist als Erfinder genannt wordenJohan Wleügel, Röa, Oslo (Norway),
has been named as the inventor
abfall längs der Kathodenbarren führt demzufolge zu einem größeren Spannungsabfall durch die Kohlenausfütterung und daher zu einer größeren Stromdichte in den Teilen in der Nähe der Ofenseiten als in den zentralen Teilen der Ausfütterung.The drop along the cathode bars consequently leads to a greater voltage drop due to the carbon lining and therefore a greater current density in the parts near the furnace sides than in the central parts of the lining.
Gemäß der Erfindung werden die horizontalenAccording to the invention, the horizontal
auftreten können. Es können daher im flüssigen Alu- 3O Stromkomponenten in Querrichtung des Ofens immay occur. It can therefore flow components in the transverse direction of the furnace in the liquid aluminum
minium auch teils ganz starke elektromagnetische Kräfte horizontaler Richtung in Erscheinung treten, die von vertikalen Komponenten des Magnetfeldes verursacht werden.minium, sometimes very strong electromagnetic forces in the horizontal direction appear, caused by vertical components of the magnetic field.
Bei der Konstruktion des Ofenbodens ist es allge- 35
mein gebräuchlich, die Kathodenbarren von den
Längsseiten des Ofens einzuführen. Die Kathodenbarren sind gewöhnlicherweise gerade und werden
horizontal eingeführt, so daß die Kohlenausfütterung
oberhalb der Kathodenbarren in der ganzen Breite 40 nahezu die gleiche wird. Berechnungen haben erwie-In the construction of the furnace floor it is generally 35
my usual, the cathode bars of the
Insert the long sides of the furnace. The cathode bars are usually straight and will
inserted horizontally so that the coal lining
above the cathode bar in the entire width 40 is almost the same. Calculations have proven
flüssigen Aluminium ganz wesentlich dadurch reduziert, daß die Kathodenbarren eine z. B. aus der Zeichnung ersichtliche gekrümmte Form haben. Dadurch wird die Dicke der Kohlenausfütterung in der Nähe der Ofenseiten größer als in den zentralen Teilen derselben, und durch die Anpassung der Krümmung der Kathodenbarren und dadurch der Dicke der Kohlenausfütterung kann man erzielen, daß die Stromdichte in allen Teilen der Kohlenausfütterungliquid aluminum is significantly reduced by the fact that the cathode bars have a z. B. from the Curved shape as can be seen in the drawing. This will increase the thickness of the coal lining in the Sew the sides of the furnace larger than the central parts of the same, and by adjusting the curvature the cathode bar and thereby the thickness of the carbon lining can be achieved that the Current density in all parts of the coal lining
des Ofens gleich hoch ist. Es wurde nun gefunden, daß bei einer solchen Bodenkonstruktion im flüssigen Aluminium große horizontale Stromkomponenten in Querrichtung des Ofens entstehen können.of the furnace is the same. It has now been found that with such a floor construction in the liquid Aluminum large horizontal flow components in the cross direction of the furnace can arise.
Die Untersuchungen haben gezeigt, daß die Ursache zu diesen horizontalen Stromkomponenten darin liegt, daß der sich ergebende Spannungsabfall von der Ofenmitte gegen die Ofenseiten hin dazu führt, daß die Stromdichte in der KohlenausfütterungThe investigations have shown that this is the cause of these horizontal current components lies in the fact that the resulting voltage drop from the middle of the furnace towards the sides of the furnace leads to that the current density in the coal lining
sen, daß die Kathodenbarren eine Krümmung haben sollten, die angenähert eine Parabel ist, um eine gleichmäßige Stromverteilung zu erzielen.sen that the cathode bars should have a curvature that is approximately a parabola around a to achieve even power distribution.
Erfahrungsgemäß ist der elektrische Widerstand 45 der Kohlenausfütterung in einem alten Ofenboden größer als in einem neuen, weil die Ausfütterung allmählich vom Kryolithbad imprägniert wird. In einem neuen Ofenboden ist daher der Spannungsabfall durch denselben 0,25 bis 0,30 Volt, während er in alten den Teilen, die den Ofenseiten zunächst liegen, größer 50 Ofenböden 0,7 bis 0,9 Volt betragen kann. Berech-Experience has shown that the electrical resistance 45 is the coal lining in an old furnace floor bigger than in a new one because the lining is gradually being impregnated by the cryolite bath. In one In the new furnace floor, the voltage drop through the same is 0.25 to 0.30 volts, while it is in the old one the parts that are initially on the oven sides, greater than 50 oven floors can be 0.7 to 0.9 volts. Calculated
ist als in den mittleren Teilen derselben. Das flüssige Aluminium macht nämlich wegen des guten elektrischen Leitvermögens des Metalls einen nahezu äquipotentialen Teil des Systems aus, und der Spannungsnungen zeigen, daß die obengenannte, zur Erzielung einer gleichmäßigen Stromverteilung im Ofenboden erforderliche Krümmung der Kathodenbarren geringer gemacht werden muß, wenn der Widerstand inis than in the middle parts of the same. The liquid aluminum does namely because of the good electrical Conductivity of the metal from an almost equipotential part of the system, and the stresses show that the above, to achieve a uniform current distribution in the furnace bottom required curvature of the cathode bar must be made less when the resistance in
«O9 65IV37O«O9 65IV37O
der Kohlenausfütterung steigt. Es ist deshalb vorteilhaft, die Kathodenbarren bei einem neuen Ofenboden weniger und bei einem alten Ofenboden mehr zu krümmen, als es in beiden Fällen dem theoretisch richtigen Wert entspricht. Dadurch werden in der ersten Betriebsperiode schwache horizontale Stromkomponenten in Richtung der Längsseiten des Ofens entstehen, die jedoch nach einiger Zeit ganz ausbleiben, während später schwache horizontale in Richtung der Ofenmitte quer laufende Stromkomponenten auftreten. Diese horizontalen Stromkomponenten im flüssigen Aluminium in Querrichtung des Ofens sind jedenfalls bei weitem kleiner als bei der gewöhnlichen Ofenbodenkonstruktion mit geraden und horizontalen Kathodenbarren.the coal feed increases. It is therefore advantageous to replace the cathode bars with a new furnace floor to bend less and with an old oven floor more than theoretically in both cases Corresponds to the correct value. This results in weak horizontal current components in the first operating period arise in the direction of the long sides of the furnace, which, however, stop completely after a while, while later weak horizontal stream components running transversely in the direction of the furnace center appear. These horizontal flow components in the liquid aluminum are in the transverse direction of the furnace in any case, by far smaller than with the usual oven floor construction with straight and horizontal ones Cathode bars.
Man kann auch der Ofenwanne bei Anwendung krummer Kathodenbarren eine etwas andersartige Ausformung geben als die bei geraden Kathodenbarren vorgesehene. Eine solche Formgebung der Ofenwanne ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt.You can also use a slightly different type of furnace pan when using curved cathode bars Give shape than that provided for straight cathode bars. Such a shape of the furnace pan is shown in the accompanying drawing.
Die Zeichnung zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Ofenhälfte, deren Mittellinie durch C-C angegeben ist. 1 ist die Ofenwanne und 2 die Isolierschicht, die z. B. aus Asbest bestehen kann. 3 ist die Kohlenausfütterung und 4 die Anode, die in das flüssige Kryolithbad 5 eintaucht. Unter dem Kryolith befindet sich das flüssige Aluminium 6. 7 ist ein Kathodenbarren, der gemäß der Erfindung gekrümmt ist. Demzufolge ist die Kohlenausfütterung in der Nähe der Ofenseiten dicker als in den zentralen Teilen des Ofens.The drawing shows schematically a cross section through a furnace half, the center line of which is indicated by CC. 1 is the furnace pan and 2 is the insulating layer that z. B. can consist of asbestos. 3 is the coal lining and 4 is the anode, which is immersed in the liquid cryolite bath 5. Under the cryolite is the liquid aluminum 6. 7 is a cathode bar which is curved according to the invention. As a result, the coal lining near the sides of the furnace is thicker than in the central parts of the furnace.
8 bezeichnet die Krümmung der Kathodenbarren bei bekannten Ofenböden, und 9 ist die entsprechende theoretische Kurve bei den Ofenböden gemäß der Erfindung. 8 denotes the curvature of the cathode bars in known furnace floors, and 9 is the corresponding theoretical curve for the furnace floors according to the invention.
Wie weiter oben ausgeführt, ist es in der Praxis vorteilhaft, eine Krümmung anzuwenden, die zwischen diesen beiden Krümmungen liegt.As stated above, in practice it is advantageous to use a curvature that is between these two curvatures.
Es ist nicht notwendig, einen des öfteren bei gewöhnlichen Bodenkonstruktionen verwendeten Isolierstrumpf um die Kathodenbarren vorzusehen, wodurch man die Schwierigkeiten vermeidet, die mit der Erzielung einer zufriedenstellenden elektrischen Isolierung verbunden sind. Auch in bezug auf Wärmeisolierung und mechanische Festigkeit bietet eine Ofenwanne nach der Figur große Vorteile im Vergleich zu Ofenwannen der gewöhnlichen Bauart.It is not necessary to use an insulating stocking that is often used in common floor constructions to provide the cathode bars, thereby avoiding the difficulties associated with obtaining a satisfactory electrical insulation are connected. Also with regard to thermal insulation and mechanical strength, a furnace pan according to the figure offers great advantages compared to Oven pans of the usual type.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
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- 1954-04-15 GB GB11114/54A patent/GB740063A/en not_active Expired
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