DE1131418B - Arrangement of power supplies to suppress the magnetic effects in electrolysis furnaces with high current for the production of aluminum - Google Patents

Arrangement of power supplies to suppress the magnetic effects in electrolysis furnaces with high current for the production of aluminum

Info

Publication number
DE1131418B
DE1131418B DEP18058A DEP0018058A DE1131418B DE 1131418 B DE1131418 B DE 1131418B DE P18058 A DEP18058 A DE P18058A DE P0018058 A DEP0018058 A DE P0018058A DE 1131418 B DE1131418 B DE 1131418B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
furnace
center
conductors
current
tub
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DEP18058A
Other languages
German (de)
Inventor
Jacques Bocquentin
Jean Givry
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pechiney SA
Original Assignee
Pechiney SA
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 Pechiney SA filed Critical Pechiney SA
Publication of DE1131418B publication Critical patent/DE1131418B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/16Electric current supply devices, e.g. bus bars

Landscapes

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

Description

Für die Herstellung von Aluminium werden in letzter Zeit Elektrolyseöfen mit einer Stromstärke von 100 000 A und mehr verwendet, in denen der Einfluß der magnetischen Felder zu Niveauschwankungen und Bewegungen der Oberfläche des am Boden der Wanne der Öfen angesammelten flüssigen Aluminiums führt.Electrolysis furnaces with an amperage of 100 000 A and more used, in which the influence of magnetic fields to level fluctuations and Movements of the surface of the liquid aluminum accumulated at the bottom of the furnace tub.

Die Bewegung der Oberfläche kann statisch erfolgen, so daß der Metallspiegel unbewegt bleibt. Es kann sich jedoch auch in mehr oder weniger raschen Bewegungen des Metalls auswirken, die die Ausbeute aus der Elektrolyse merklich verringern.The movement of the surface can take place statically, so that the metal mirror remains stationary. However, it can also result in more or less rapid movements of the metal, which the Significantly reduce the yield from electrolysis.

Die Elektrolyseöfen mit hoher Stromstärke haben gewöhnlich die Form eines langgestreckten Rechteckes, dessen eines Seitenpaar bedeutend länger als das andere ist. In der folgenden Beschreibung werden das Magnetfeld und die Stromstärke in einem beliebigen Punkt des flüssigen Metalls definiert durch die Projektion dieser Werte auf drei Koordinatenachsen, deren Nullpunkt die Mitte des Tiegelbodens des Elektrolyseofens ist. Die x-Achse läuft parallel zur Längsseite des Ofens, die j-Achse verläuft in der gleichen waagerechten Ebene senkrecht zur x-Achse, d. h. parallel zu den Schmalseiten des Rechteckes; die z-Achse steht auf dieser Ebene senkrecht (s. Fig. 1).The high-amperage electrolytic furnaces are usually in the shape of an elongated rectangle, one pair of sides is significantly longer than the other. In the following description these will be Magnetic field and the strength of the current in any point of the liquid metal defined by the projection these values on three coordinate axes, the zero point of which is the center of the crucible bottom of the Electrolytic furnace is. The x-axis runs parallel to the long side of the furnace, the j-axis runs in the same horizontal plane perpendicular to the x-axis, d. H. parallel to the narrow sides of the rectangle; the The z-axis is perpendicular to this plane (see Fig. 1).

B sei der Wert des Magnetfeldes in einem bestimmten Punkt und Bx, By und Bz die Projektionen von B auf die x-, y- und z-Achse. Let B be the value of the magnetic field at a certain point and Bx, By and Bz the projections of B onto the x, y and z axes.

J sei der Wert für die Stromdichte und Jx, Jy und Jz die Projektionen von / auf die x-, y- bzw. z-Achse. J is the value for the current density and Jx, Jy and Jz are the projections from / onto the x, y and z axes, respectively.

Die statischen Änderungen im Flüssigkeitsstand des Spiegels des geschmolzenen Metalls sind proportional den ProduktenThe static changes in the liquid level at the level of the molten metal are proportional the products

Anordnungarrangement

von Stromzuführungen zum Unterdrücken der magnetischen Effekte in Elektrolyseöfenof power supplies to suppress the magnetic effects in electrolysis furnaces

mit hoher Stromstärke zur Herstellung von Aluminiumwith high amperage for the production of aluminum

Anmelder:Applicant:

PECHINEY Compagnie de Produite Chimiques et ßlectrometallurgiques, ParisPECHINEY Compagnie de Produite Chimiques et Electrometallurgiques, Paris

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2Representative: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Pulse and Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, patent attorneys, Munich 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 28. Februar 1956 (Nr. 709 429)Claimed priority: France of February 28, 1956 (No. 709 429)

Jacques Bocquentin, Ricuperoux, Isere, und Jean Givry, L'Argentiere,Jacques Bocquentin, Ricuperoux, Isere, and Jean Givry, L'Argentiere,

Hautes-Alpes (Frankreich), sind als Erfinder genannt wordenHautes-Alpes (France) have been named as inventors

Bz · Jx und Bz ■ Jy Bz · Jx and Bz ■ Jy

aus der vertikalen Komponente des Feldes und den horizontalen Komponenten der Stromdichte.from the vertical component of the field and the horizontal components of the current density.

Es wurde vorgeschlagen, die horizontalen Längskomponenten Jx durch Berechnung der Leiter zu unterdrücken, die von einem Ofen zum folgenden führen, um den Strom im Boden des Ofens gut zu verteilen.It has been proposed to suppress the horizontal longitudinal components Jx by calculating the conductors going from one furnace to the next in order to distribute the current well in the bottom of the furnace.

Es wurde ferner vorgeschlagen, die Transversalströme Jy zu verringern oder zu unterdrücken, indem man um das gesamte flüssige Metall herum Böschungen aus festen Fluoriden anordnete, derart, daß man eine Kathodenoberfläche erhielt, die im wesentlichen der Anodenoberfläche gleich war. Man erhält auf diese Weise gute Elektrolyseausbeuten, selbst wenn noch Magnetfelder vorhanden sind. Nichtsdestoweniger arbeitet der Elektrolyseofen um so besser und um so stabiler, je mehr die Magnetfelder verringert sind, wenn der Strom sich gelegentlich ausdehnt, d. h. wenn die Komponente Jy nicht gleich Null ist.It has also been proposed to reduce or suppress the transverse currents Jy by placing slopes of solid fluoride around all of the liquid metal so as to obtain a cathode surface which was substantially the same as the anode surface. In this way, good electrolysis yields are obtained, even if magnetic fields are still present. Nevertheless, the more the magnetic fields are reduced, the better the electrolytic furnace works and the more stable it is, if the current is occasionally expanded, that is, if the component Jy is not equal to zero.

Es wurde vorgeschlagen, die Stärke des Magnetfeldes B zu verringern, indem man die an der Außenseite des Ofens befindlichen Leiter in eine möglichst große Anzahl kleinerer Leiter aufteilt, die in Bahnen in einer gewissen Entfernung von dem Metall angeordnet sind. Man erhält so eine bedeutende Verbesserung, jedoch beeinträchtigen diese Anordnungen manchmal die Arbeit des Bedienungspersonals.It has been proposed to reduce the strength of the magnetic field B by dividing the conductors located on the outside of the furnace into as large a number of smaller conductors as possible, which are arranged in tracks at a certain distance from the metal. A significant improvement is obtained, but these arrangements sometimes interfere with the operator's work.

Schließlich hat man vorgeschlagen, die Magnetfelder dadurch zu unterdrücken, daß man die Leiter in großer Entfernung von dem flüssigen Metall anordnet, und zwar immer abwechselnd derart, daß durch benachbarte Leiter der Strom in umgekehrter Richtung fließt. Ein Nachteil hierbei waren die beträchtlichen Investitionen für die Leiter und außerordentlich hohe Stromverluste.Finally, it has been proposed to suppress the magnetic fields by removing the conductors at a great distance from the liquid metal, always alternately in such a way that through neighboring conductors the current flows in the opposite direction. A disadvantage here was the considerable Investments for the conductors and extremely high power losses.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine einfache Anordnung für die Stromzuführung von ElektrolyseöfenIt is the object of the invention to provide a simple arrangement for supplying power to electrolytic furnaces

209 609/359209 609/359

aufzuzeigen, durch die der magnetische Effekt im Zentrum der Wanne vollständig unterdrückt wird.to show, through which the magnetic effect in the center of the tub is completely suppressed.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Zuführungseinrichtungen für den Strom zu den Anoden des Ofens und die seitlichen Leiter derart angeordnet sind, daß die seitlichen Leiter sieh am Kreuzungspunkt einer Kurve dritten Grades, die durch das Zentrum der Wanne hindurchgeht und unabhängig ist von der Art der Zuführung des Stromes zu den Zuführungsschienen, mit einem Kreis befinden, dessen Radius von der erwähnten Art der Stromzuführung abhängt, wobei der Kreis und die Kurve dritten Grades durch folgende Formeln bestimmt werden:
Kreis:
(« - V2) b (c2 + (F) + (« - V2) d(a* + b*) = 0, Kurve dritten Grades:
To achieve this object, the invention proposes that the means for supplying the current to the anodes of the furnace and the side conductors are arranged such that the side conductors see at the intersection of a third degree curve passing through the center of the tub and being independent on the type of supply of the current to the supply rails, with a circle, the radius of which depends on the type of current supply mentioned, the circle and the third-degree curve being determined by the following formulas:
Circle:
(«- V 2 ) b (c 2 + (F) + (« - V 2 ) d (a * + b *) = 0, third-degree curve:

d{b* - α2) (d2 + c*) + b (dz - c2) (α2 + b2) = 0, in denen α den Abstand zweier dem Anodensystem zugeordneter Verteiler von einer senkrecht zum Ofen stehenden Mittelachse, b den senkrechten Abstand einer Linie durch die mittleren Punkte der Verteiler gegenüber dem Ofenmittelpunkt, c den Abstand des seitlichen Leiters von obiger Mittelachse, d den senkrechten Abstand zwischen dem Ofenmittelpunkt und einer Linie durch die mittleren Punkte der seitlichen Leiter und den Stromverteilungskoeffizienten auf den beiden Enden der Verteiler bedeutet. Dadurch werden die bei den bisher bekannten Anordnungen auftretenden Nachteile vermieden, und es ergibt sich ein zufriedenstellendes und gleichmäßiges Arbeiten des Ofens, selbst dann, wenn mehrere Öfen der Länge nach aufgestellt sind, d. h. wenn die Längsseiten des einen rechteckigen Ofens die Verlängerung der Längsseiten des im Sinne des Stromdurchgangs vorhandenen und des nachfolgenden Ofens bilden. d {b * - α 2 ) (d 2 + c *) + b (d z - c 2 ) (α 2 + b 2 ) = 0, in which α is the distance between two distributors assigned to the anode system and one perpendicular to the furnace Central axis, b the vertical distance of a line through the central points of the distributors opposite the furnace center, c the distance between the side conductor and the above central axis, d the vertical distance between the furnace center and a line through the central points of the lateral conductors and the current distribution coefficient on the means both ends of the manifold. This avoids the disadvantages associated with the previously known arrangements, and the result is a satisfactory and uniform operation of the oven, even if several ovens are set up lengthways, ie if the long sides of a rectangular oven are the extension of the long sides of the in Form the sense of the current passage of the existing and the following furnace.

Vorzugsweise sind die seitlichen Leiter in eine möglichst große Anzahl von parallelen Einzelleitern aufgeteilt, die um eine Mittellinie herum angeordnet sind, für welche die im Anspruch 1 definierte Stellung gilt. Zur Berücksichtigung des magnetischen AbschirmefFektes, der durch den die Wanne des Ofens umgebenden Metallmantel ausgeübt wird, können die seitlichen Leiter auf der im Anspruch 1 erwähnten Kurve dritten Grades näher an der durch das Zentrum der Ofenwanne gehenden Vertikalachse angeordnet sein.The lateral conductors are preferably divided into as large a number of parallel individual conductors as possible divided, which are arranged around a center line for which the position defined in claim 1 is applicable. To take into account the magnetic shielding effect caused by the furnace pan surrounding metal jacket is exercised, the side conductors on the mentioned in claim 1 Third degree curve located closer to the vertical axis passing through the center of the furnace pan be.

Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail by means of schematic drawings of exemplary embodiments.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung des flüssigen Metalls am Wannenboden des Elektrolyseofens. Fig. 1 is a perspective view of the liquid metal at the bottom of the electrolytic furnace.

Fig. 2 zeigt eine Reihe Zellen in Längsanordnung, die nacheinander von einem Strom gleicher Intensität durchflossen werden.Fig. 2 shows a row of cells in a longitudinal arrangement, successively from a current of the same intensity are flowed through.

Fig. 3 ist ein Querschnitt durch den Tiegel 1 der Zelle. Die Stromzuführungseinrichtungen 2, 2 bilden das Verteilersystem, das den von dem vorangehenden Ofen kommenden Strom in Empfang nimmt und ihn über das Anodensystem der Zelle verteilt. 3, 3 sind (in einer mittleren Stellung) die seitlichen Leiter, die parallel zu den Längsseiten der Zelle angeordnet sind. Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die Zelle nach Fig. 3. Hierbei sind 3', 3' die Enden der seitlichen Leiter, die den von dem vorangehenden Ofen kommenden Strom aufnehmen; sie sind mit dem Verteilersystem 2, 2 zusammengeschaltet. Die Zuführungseinrichtungen 2 ίο werden jeweils über die Leiterenden 3' nur von einem Ende her mit Strom versorgt.Fig. 3 is a cross section through the crucible 1 of the cell. The power supply devices 2, 2 form the distribution system that receives the electricity from the previous furnace and it distributed over the anode system of the cell. 3, 3 are (in a middle position) the lateral conductors, which are arranged parallel to the longitudinal sides of the cell. Figure 4 is a top plan view of the cell of Figure 3. Here 3 ', 3' are the ends of the side conductors which take in the current coming from the previous furnace; they are connected to the distribution system 2, 2. The feed devices 2 ίο are each via the conductor ends 3 'only by one Powered by the end of it.

Fig. 5 zeigt zwei in Längsrichtung aufeinanderfolgend angeordnete Zellen in Seitenansicht, wobei das Verteilersystem 2, wie in Fig. 4, nur von einem Ende her mit Strom gespeist wird,Fig. 5 shows two consecutive in the longitudinal direction arranged cells in side view, the distribution system 2, as in Fig. 4, only from one Is fed with electricity from the end,

Fig. 6 zeigt zwei Zellen nach Fig. 5, wobei jedoch das Verteilersystem 2 von seinen beiden Enden her mit Strom gespeist wird. Der durch den Leiter 3' aus dem vorangehenden Ofen herangeführte Strom teilt sich also in zwei Teile, wobei ein zu 3 paralleler Leiter 4 an das andere Ende des Verteilersystems 2 führt. In diesem Fall stellen die Leiter 3 der Fig. 3 und4 die mittlere Stellung des Leitersystems 3 und 4 der Fig. 6 dar. Diese Leiter 3 und 4 können als Bahnen von Leitern kleinerer Dimensionen angeordnet sein, wie dies bereits früher vorgeschlagen wurde.Fig. 6 shows two cells according to Fig. 5, but with the distribution system 2 from both ends is fed with electricity. The one through the conductor 3 'out The current fed to the previous furnace is divided into two parts, one parallel to 3 Head 4 leads to the other end of the distribution system 2. In this case the conductors 3 of Figs the middle position of the ladder system 3 and 4 of FIG. 6. These conductors 3 and 4 can be used as tracks be arranged by ladders of smaller dimensions, as previously suggested.

Fig. 7 zeigt ähnlich wie Fig. 3 einen Querschnitt durch den Elektrolyseofen, wobei die Kurven 5, 6, 7 und 10 eingezeichnet sind, deren Schnittpunkte 8, 9 und 11 für die Anordnung der Leiter gemäß der Erfindung maßgebend sind.Similar to FIG. 3, FIG. 7 shows a cross section through the electrolysis furnace, with curves 5, 6, 7 and 10 are drawn, the intersection points 8, 9 and 11 for the arrangement of the conductors according to the invention are decisive.

Die Längsanordnung der Elektrolyseöfen wird sehr oft angewandt, da sie platzsparend ist und das Arbeiten erleichtert, jedoch können dabei besonders starke magnetische Effekte auftreten.The longitudinal arrangement of the electrolytic furnace is very often used because it is space-saving and work relieved, but particularly strong magnetic effects can occur.

Bei dem Elektrolyseofen nach der Erfindung sind tatsächlich die magnetischen Effekte im Mittelpunkt O der Wanne des Elektrolyseofens gleich Null. An der übrigen Ofenoberfläche bestehen zwar noch deratige Effekte, sie sind jedoch in der Nähe des Zentrums O sehr schwach, und ihre Stärke zeigt in der Praxis eine gewisse Symmetrie hinsichtlich dieses Punktes, was zu einer ausreichenden Stabilität beim Arbeiten des Elektrolyseofens führt.In the electrolytic furnace according to the invention, the magnetic effects in the center O of the tank of the electrolytic furnace are in fact zero. Such effects still exist on the rest of the furnace surface, but they are very weak in the vicinity of the center O , and in practice their strength shows a certain symmetry with regard to this point, which leads to sufficient stability when the electrolysis furnace is working.

Die Vertikalkomponente Bz des durch die horizontalen Leiter in der Nähe der Zelle geschaffenen Feldes ist aus Gründen der Symmetrie gleich Null.The vertical component Bz of the field created by the horizontal conductors in the vicinity of the cell is zero for reasons of symmetry.

Auch die transversale Komponente Jy der Stromdichte ist aus Gründen der Symmetrie im Zentrum des Ofens gleich Null, ebenso wie Jx. Es existieren daher keine magnetischen Effekte statischer Herkunft.The transverse component Jy of the current density is also zero in the center of the furnace for reasons of symmetry, as is Jx. There are therefore no magnetic effects of static origin.

Die Effekte dynamischer Herkunft hängen von derThe effects of dynamic origin depend on the

Größe eines Drehvektors R ab, der sich berechnen läßt mit Hilfe der Werte für die Komponenten Bx, By, Bz und für die Stromdichten Jx, Jy, Jz und ihrer partiellen Ableitungen.Size of a rotation vector R ab, which can be calculated with the help of the values for the components Bx, By, Bz and for the current densities Jx, Jy, Jz and their partial derivatives.

Mathematisch ausgedrückt gelten für die Projektionen des Vektors R auf die x- bzw, y- bzw. z-Achse folgende Gleichungen:Expressed mathematically, the following equations apply to the projections of the vector R onto the x , y and z axes:

JxX —- JjX JxX - JjX

Ry = Bx Ry = Bx

dJx dxdJx dx

dJy dxdJy dx

dJx dJxdJx dJx

^- + Bz^ - + Bz

Rz = Bx - Rz = Bx -

dJzdJz

+ By+ By

+ By+ By

dydy

dJy ~dy~dJy ~ dy ~

dJzdJz

r dBx T dBx Jx Jy- r dBx T dBx Jx - Jy-

Bz-Bz-

+ Bz+ Bz

-Jx-Jx

JxJx

dxdx

dBy dxdBy dx

dBzdBz

-Jy-Jy

-Jy-Jy

dy dBydy dBy

dBz dydBz dy

JzJz dBxdBx JzJz dzdz T-T- dBydBy dzdz dBzdBz

dzdz

Im Mittelpunkt O der Zelle ist Bx ebenso wie seine partielle Ableitung gleich Null; —-j— ebenso wie -^—At the center O of the cell, Bx , like its partial derivative, is zero; - -j - as well as - ^ -

und -—- sind gleich Null, wenn die obenerwähntenand -—- are zero if the above

Vorsichtsmaßregeln angewandt wurden, um die Verteilung des Stromes im Wannenboden sicherzustellen. Vorhanden ist nur die vertikale StromkomponentePrecautions were taken to ensure the distribution of the current in the tank bottom. Only the vertical current component is present

Jz, denn Jx = Jy- 0. Die Ableitung Jz, because Jx = Jy- 0. The derivative

—j-^-, nämlich die dz —J - ^ -, namely the dz

Änderung der vertikalen Komponente des Feldes gemäß der Höhe des flüssigen Metalls, ist ebenfalls gleich Null.Change in the vertical component of the field according to the height of the liquid metal is also zero.

Die Ableitung—-,—, nämlich die Änderung der Vertikalkomponente der Stromdichte im transversalen Sinne, ist gleich Null, da ja Jz in einem sehr großen Gebiet um das Zentrum O herum praktisch konstant ist.The derivative - -, -, namely the change in the vertical component of the current density in the transverse sense, is equal to zero, since Jz is practically constant in a very large area around the center O.

Im Zentrum O der Wanne sind die Komponenten Ry und Rz des Drehvektors daher gleich Null, und es bleibt:In the center O of the tub, the components Ry and Rz of the rotation vector are therefore equal to zero, and it remains:

n dJy T dBy Ry = By -y- — Jz-^--. dy dz n dJy T dBy Ry = By -y- - Jz - ^ -. dy dz

Im Zentrum der Wanne kann also eine Rotationsbewegung des Metalls um eine zur j-Achse parallele Achse auftreten. Um diese zu vermeiden, muß Ry gleich Null werden; die Vertikalkomponente der Stromdichte Jz kann jedoch nicht gleich Null werden,In the center of the tub, the metal can rotate about an axis parallel to the j-axis. To avoid this, Ry must be zero; however, the vertical component of the current density Jz cannot be zero,

ebensowenig wie —~, der Ausdruck für die Änderungjust as little as - ~, the term for the change

dydy

der horizontalen, transversalen Komponente der Stromdichte im transversalen Sinne. Die Ausschaltung der magnetischen Effekte im Zentrum der Wanne, die Gegenstand der Erfindung ist, läßt sich also nur erreichen, indem man die Transversalkomponente By des Magnetfeldes und die durch ~-~ the horizontal, transverse component of the current density in the transverse sense. The elimination of the magnetic effects in the center of the tub, which is the subject of the invention, can therefore only be achieved by removing the transverse component By of the magnetic field and the by ~ - ~

ausgedrückte Änderung derselben längs der Vertikalen gleich Null macht.makes the expressed change of the same along the vertical equal to zero.

Zwecks Berechnung der Komponente By sei der Abstand der Teile des Verteilersystems 2, 2 von der z-Achse (s. Fig. 3) α genannt, während der senkrechte Abstand einer Linie durch die mittleren Punkte der Leiter 2 gegenüber dem Zentrum O der Wanne mit b bezeichnet sei. Als c sei der Abstand des Leiters 3 von der z-Achse, als d der senkrechte Abstand zwischen O und einer Linie durch die mittleren Punkte der Leiter 3 bezeichnet.For the purpose of calculating the component By , the distance between the parts of the distribution system 2, 2 from the z-axis (see FIG. 3) is called α , while the vertical distance of a line through the middle points of the conductor 2 relative to the center O of the tub is included b is designated. The distance of the conductor 3 from the z-axis is designated as c , and the perpendicular distance between O and a line through the central points of the conductor 3 is designated as d.

oil bedeute die von der Seite des vorangehenden Ofens in dem Verteilersystem 2 ankommende Stromstärke (Fig. 4) und (1 — «I) die Stromstärke, mit welcher das Verteilersystem von der entgegengesetzten Seite (Fall der Fig. 6) versorgt wird. Im Fall der Fig. 5 ist « = 1. oil means the current intensity arriving from the side of the preceding furnace in the distribution system 2 (FIG. 4) and (1 - «I) the current intensity with which the distribution system is supplied from the opposite side (case of FIG. 6). In the case of FIG. 5, «= 1.

Das im Punkt O vorhandene Feld berechnet sich aus dem Strom, der durch die Leiter 2 und 3 fließt, derart, als ob es sich um Leiter von unbestimmter Länge handeln würde, die von der Stromstärke durchflossen sind, die in Wirklichkeit in den Leitern in der Ebene YOZ fließt. Die Erfahrung lehrt, daß man auf diese Weise in der Praxis eine ausreichende Annäherung erhält.The field present at point O is calculated from the current flowing through conductors 2 and 3, as if they were conductors of indefinite length through which the current flowed in reality in the conductors in the Level YOZ flows. Experience teaches that in this way one gets a sufficient approximation in practice.

Man erhält:You get:

21 (oi 2 1 (oi Leiter 2,2Head 2.2 21 («
9 T (nt
21 («
9 T (nt
Leiter 3,3Head 3.3 rfrf C2)2 C 2 ) 2
ByBy
dBydBy
i/l b i / l b ^^
dzdz b*-a2 b * -a 2 -»Μ (C - »Μ ( C ++ /a) (a2 + Ö2)2 / a) (a 2 + Ö 2 ) 2 /a) (^ / a) (^

Um gleichzeitig By und —-^- gleich Null zu machen,To make By and - - ^ - equal to zero at the same time,

dzdz

muß man demnach zwei Bedingungen erfüllen, nämlich: (« - V2) b (c2 + </2) + (« - V2) d 2 + έ2) = 0 one must therefore fulfill two conditions, namely: («- V 2 ) b (c 2 + </ 2 ) + (« - V 2 ) d2 + έ 2 ) = 0

α2 + Z>2)2 = 0.α 2 + Z> 2 ) 2 = 0.

{<% - V2) (b2 - α2) (</2 + c2)2 {<% - V 2 ) (b 2 - α 2 ) (</ 2 + c 2 ) 2

+ (« ~ V2) (ca -+ («~ V2) (c a -

In diesen Gleichungen kann der Faktor « eliminiert werden, so daß man erhält:In these equations the factor «can be eliminated so that one obtains:

d(b* - α2) (dz + c2) + b{d* - c2) (α2 + b2) = 0, d (b * - α 2 ) (d z + c 2 ) + b {d * - c 2 ) (α 2 + b 2 ) = 0,

wodurch die obige zweite Gleichung ersetzt werden kann.whereby the above second equation can be replaced.

Sind α und b, d. h. die Stellung der Leiter des Verteilungssystems 2,2', die im allgemeinen durch die Bau- und Arbeitsbedingungen des Ofens bestimmt ist, gegeben, so sieht man, daß die dritte Gleichung eine Kurve dritten Grades darstellt, die unabhängig von der Stromverteilung in dem Verteilersystem («) ist.Given α and b, ie the position of the conductors of the distribution system 2, 2 ', which is generally determined by the construction and working conditions of the furnace, it can be seen that the third equation represents a curve of the third degree which is independent of the power distribution in the distribution system («).

Die erste Gleichung entspricht einem Kreis, dessen Radius mit α variiert. Der Abstand α ist im allgemeinen gering. Setzt man ihn gleich Null, so erhält man die Fig. 7, in welcher 5 die Kurve dritten Grades darstellt, auf welcher sich die Leiter 3, 3 stets befinden müssen. ist der Kreis, der einem Wert für κ = 1 entspricht, wobei der Strom nur einseitig zugeführt wird. Der Radius des Kreises 6 ist gleich b/2. 7 ist der einem Wert für α von Ve entsprechende Kreis mit einem Radius von 5 b/2. Die mittlere Stellung der Leiter 3 muß also dem Punkt 8 entsprechen, wenn der Strom dem Verteilersystem 2,2 nur von einer Seite zugeführt wird, und dem Punkt 9, wenn das Verteilersystem von beiden Enden her mit Strom versorgt wird; hierbei treten zwei Drittel der Stromstärke durch das der vorangehenden Wanne nähere Ende, ein Drittel durch das andere Ende ein.The first equation corresponds to a circle whose radius varies with α. The distance α is generally small. If it is set equal to zero, FIG. 7 is obtained, in which 5 represents the third-degree curve on which the conductors 3, 3 must always be located. is the circle that corresponds to a value for κ = 1, where the current is only supplied on one side. The radius of the circle 6 is equal to b / 2. 7 is the circle with a radius of 5 b / 2 corresponding to a value for α of Ve. The middle position of the conductors 3 must therefore correspond to point 8 if the current is supplied to the distribution system 2, 2 from one side only, and point 9 if the distribution system is supplied with current from both ends; two thirds of the current flow through the end closer to the preceding tub and one third through the other end.

Die Anordnung der Leitungen ist demnach definiert durch die folgende Tabelle:The arrangement of the lines is therefore defined by the following table:

55 c/b d/b 55 c / bd / b

0,5
0,35
0.5
0.35

« = 2/3«= 2/3

1,7 0,71.7 0.7

Hierbei ist vorausgesetzt, daß der Abstand b des Verteilersystems 2, 2 von dem Wannenboden bekannt ist. Dies ist der häufigste Fall, es kann jedoch auch angenommen werden, daß eine der Dimensionen c oder d bekannt ist, wobei sich eine Lösung der obigen Gleichungen ergibt, die den Umfang der Erfindung nicht überschreitet.It is assumed here that the distance b of the distribution system 2, 2 from the tub bottom is known. This is the most common case, but it can also be assumed that one of the dimensions c or d is known, giving a solution to the above equations which does not exceed the scope of the invention.

Die obige Stellung für die seitlichen Leiter stellt die mittlere Stelle der Leiter dar, die in eine möglichstThe above position for the side ladder represents the middle point of the ladder, which is in a possible

große Anzahl von parallelen, in Bahnen angeordneten Leitern aufgeteilt und um diese Mittellinie herum angeordnet sein können.large number of parallel conductors arranged in tracks and arranged around this center line could be.

Die Berechnungen wurden ausgeführt, ohne den magnetischen Abschirmeffekt des Eisenbehälters, der die Wanne des Elektrolyseofens umgibt und enthält, zu berücksichtigen. Da dieser Behälter dieselben Symmetrieelemente aufweist wie die Wanne, kann er die magnetischen Felder beträchtlich schwächen, jedoch ihre Richtung nicht verändern.The calculations were carried out without the magnetic shielding effect of the iron container, the that surrounds and contains the tub of the electrolytic furnace. Because this container has the same elements of symmetry like the tub, it can weaken the magnetic fields considerably, however do not change their direction.

Es ist schwierig, die Bedeutung des Abschirmeffektes genau abzuschätzen; wenn man jedoch voraussetzt, daß das von den Leitern 3, 3 erzeugte Feld um die Hälfte geschwächt wird, was sicherlich eine obere Grenze bedeutet, so findet man, daß es, falls man sichergehen will, daß im Punkt O keine magnetischen Effekte auftreten, ausreicht, die Leiter 3 auf der Kurve 5 (Fig. 7) anzuordnen, und zwar beim Schnittpunkt mit dem Kreis 10 (Radius 7&/6), d. h. im Punkt 11. <x ist dann gleich 0,8, d.h. daß 80% des gesamten Amperebetrages an das Ende des Verteilungssystems 2 geführt werden müssen, welches an der Seite der vorangehenden Wanne liegt, und 20% a*i das andere Ende.It is difficult to accurately assess the importance of the shielding effect; but if one assumes that the field generated by the conductors 3, 3 is weakened by half, which certainly means an upper limit, then one finds that it is sufficient if one wants to be sure that no magnetic effects occur at point O. to arrange the conductors 3 on the curve 5 (Fig. 7), namely at the intersection with the circle 10 (radius 7 & / 6), ie at point 11. <x is then equal to 0.8, ie that 80% of the total Amperage must be fed to the end of the distribution system 2, which is on the side of the preceding tub, and 20% a * i the other end.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie einzuschränken.The following examples illustrate the invention without restrict them.

Beispiel 1example 1

Ein der Länge nach angeordneter Elektrolyseofen mit 100 000 A, dessen Verteilerschienen 2 von beiden Enden her (Fig. 6) mit Strom versorgt werden, zeigte eine schlechte Verteilung der Magnetfelder:An electrolysis furnace with 100,000 A, arranged lengthwise, with 2 of the distribution bars Ends (Fig. 6) are supplied with current, showed a poor distribution of the magnetic fields:

An der dem vorangehenden Ofen zugewandten Seite war das Feld schwach, im Zentrum stärker und sehr stark an dem dem folgenden Ofen zugewandten Ende. Das flüssige Metall am Boden der Ofenwanne war einer Rotation unterworfen, und seine Oberfläche zeigte unregelmäßige Niveauschwankungen, die im Maximum 5 cm erreichten.On the side facing the previous oven the field was weak, in the center it was stronger and very large strong at the end facing the following furnace. The molten metal at the bottom of the furnace pan was one Subjected to rotation, and its surface showed irregular level fluctuations, the maximum Reached 5 cm.

Der Lauf des Ofens war sehr unstabil, das Bad erstarrte an den Wannenwänden an derjenigen Seite der Wanne, wo das Feld schwach war, wodurch die aktive Zone eingeengt wurde, und andererseits war es unmöglich, die Böschungen aus festem Fluorid an der entgegengesetzten Seite, d. h. an der der nachfolgenden Zelle zugewandten Seite, aufrechtzuerhalten.The course of the stove was very unstable, the bathroom froze on the tub walls on that side of the Tub where the field was weak, narrowing the active zone, and on the other hand it was impossible to the solid fluoride slopes on the opposite side, d. H. at that of the following Cell facing side, maintain.

Ordnete man die Leiter 3,3 gemäß der Erfindung an, so wurden im Zentrum O der Wanne die magnetischen Effekte gleich Null. Sie waren, bezogen auf den Punkt O, im ganzen symmetrisch. Die Schwankungen in der Oberfläche des flüssigen Metalls verschwanden praktisch vollständig, und es ließen sich an allen Seiten der Wanne regelmäßige Böschungen aus verfestigten Fluoriden aufrechterhalten. Die Arbeitsweise des Ofens ist viel stabiler, und man erhält eine Herabsetzung des Energieverbrauches um 800 kWh/t Aluminium.If the conductors 3, 3 were arranged according to the invention, the magnetic effects in the center O of the trough were equal to zero. In relation to the point O, they were on the whole symmetrical. The fluctuations in the surface area of the liquid metal virtually disappeared and regular slopes of solidified fluoride could be maintained on all sides of the tub. The operation of the furnace is much more stable and the energy consumption is reduced by 800 kWh / t aluminum.

Beispiel 2Example 2

Es wurde ein Elektrolyseofen mit 50 000 A benutzt, der mit gebackenen Anoden ausgerüstet und der Länge nach angeordnet war. Die Verteilerschienen 2,2 wurden nur von einer Seite mit Strom versorgt (Fig. 5), die in Höhe des Wannenbodens angeordneten Leiter 3, 3 (d = 0) erzeugten magnetische Felder mit einer sehr starken Horizontalkomponente By an der Seite des vorhergehenden Ofens, die in der Nähe des Punktes O die Hälfte des Wertes der ersteren betrug und an der entgegengesetzten Seite gleich Null wurde. Die Felder wiesen jedoch eine sehr starke vertikale Komponente Bz auf. Die Arbeitsweise des Ofens war sehr instabil, und es waren sämtliche im Beispiel 1 beschriebenen Erscheinungen zu beobachten.A 50,000 amp electrolytic furnace equipped with baked anodes and arranged lengthwise was used. The distribution bars 2,2 were only supplied with power from one side (Fig. 5), the conductors 3, 3 (d = 0) arranged at the level of the tank bottom generated magnetic fields with a very strong horizontal component By on the side of the preceding furnace, which was half the value of the former near the point O and zero on the opposite side. However, the fields had a very strong vertical component Bz . The operation of the oven was very unstable and all the phenomena described in Example 1 were observed.

Nach Änderung der Stellung der Leiter 3, 3 gemäß der Erfindung (Punkt 8 der Fig. 7) wurde eine Verbesserung erzielt, die der oben beschriebenen entsprach. Der Verlauf der Elektrolyse war sehr stabil, und die Ausbeute war um mehr als 3 % erhöht, so daß sie von auf über 87% der theoretischen Ausbeute anstieg.After changing the position of the conductors 3, 3 according to the invention (point 8 of FIG. 7), an improvement was made achieved which corresponded to that described above. The course of the electrolysis was very stable, and the The yield was increased by more than 3%, so that it rose from over 87% of the theoretical yield.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Anordnung von Stromzuführungen zum Unterdrücken der magnetischen Effekte im Zentrum der Wanne von Elektrolyseöfen mit hoher Stromstärke zur Herstellung von Aluminium, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungseinrichtungen (2) für den Strom zu den Anoden des Ofens und die seitlichen Leiter (3) derart angeordnet sind, daß die seitlichen Leiter (3) sich am Kreuzungspunkt (8 bzw. 9 bzw. 11) einer Kurve dritten Grades (S), die durch das Zentrum (O) der Wanne hindurchgeht und unabhängig ist von der Art der Zuführung des Stromes zu den Zuführungsschienen (2), mit einem Kreis (6 bzw. 7 bzw. 10) befinden, dessen Radius von der erwähnten Art der Stromzuführung abhängt, wobei der Kreis und die Kurve dritten Grades durch folgende Formeln bestimmt werden: Kreis:1. Arrangement of power supplies to suppress the magnetic effects in the center of the tub of electrolytic furnaces with high amperage for the production of aluminum, characterized in that the supply devices (2) for the current to the anodes of the furnace and the lateral conductors (3) are arranged in this way are that the lateral conductors (3) at the intersection (8 or 9 or 11) of a curve of the third degree (S), which passes through the center (O) of the tub and is independent of the type of supply of the current the supply rails (2), with a circle (6 or 7 or 10), the radius of which depends on the type of power supply mentioned, the circle and the third-degree curve being determined by the following formulas: Circle: (oc-(oc- = 0,= 0, Kurve dritten Grades:Third degree curve: d (O2 - α2) (dz + c2) + b (d* - c2) (aa + Z>2) = 0, in denen α den Abstand zweier dem Anodensystem zugeordneter Verteiler von einer senkrecht zum Ofen stehenden Mittelachse, b den senkrechten Abstand einer Linie durch die mittleren Punkte der Verteiler gegenüber dem Ofenmittelpunkt, c den Abstand des seitlichen Leiters von obiger Mittelachse, d den senkrechten Abstand zwischen dem Ofenmittelpunkt und einer Linie durch die mittleren Punkte der seitlichen Leiter und den Stromverteilungskoeffizienten auf den beiden Enden der Verteiler bedeutet, d (O 2 - α 2 ) (d z + c 2 ) + b (d * - c 2 ) (a a + Z> 2 ) = 0, in which α is the distance between two distributors assigned to the anode system and one perpendicular to the furnace standing central axis, b the vertical distance of a line through the middle points of the distributor opposite the furnace center, c the distance of the lateral conductor from the above central axis, d the vertical distance between the furnace center and a line through the central points of the lateral conductors and the current distribution coefficient the two ends of the distributor means 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Leiter (3) in eine möglichst große Anzahl von parallelen Einzelleitern aufgeteilt sind, die um eine Mittellinie herum angeordnet sind, für welche die in Anspruch 1 definierte Stellung gilt.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the lateral conductors (3) in a the largest possible number of parallel individual conductors are divided, which are arranged around a center line are, for which the position defined in claim 1 applies. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Berücksichtigung des magnetischen Abschirmeffektes, der durch den die Wanne des Ofens umgebenden Metallmantel ausgeübt wird, die seitlichen Leiter (3) auf der in Anspruch 1 erwähnten Kurve dritten Grades (S) näher an der durch das Zentrum (O) der Ofenwanne gehenden Vertikalachse (7) angeordnet sind.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that for the purpose of taking into account the magnetic shielding effect which is exerted by the metal jacket surrounding the trough of the furnace, the lateral conductors (3) on the third-degree curve mentioned in claim 1 (S) closer to the through the center (O) of the furnace pan vertical axis (7) are arranged. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1 110 685.Documents considered: French Patent No. 1 110 685. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 1 010 744,1041 262,1 049 108, 192.Older patents considered: German patents No. 1 010 744.1041 262.1 049 108, 192. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 209 609/359 6.62© 209 609/359 6.62
DEP18058A 1956-02-28 1957-02-28 Arrangement of power supplies to suppress the magnetic effects in electrolysis furnaces with high current for the production of aluminum Pending DE1131418B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR709429 1956-02-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1131418B true DE1131418B (en) 1962-06-14

Family

ID=8702570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEP18058A Pending DE1131418B (en) 1956-02-28 1957-02-28 Arrangement of power supplies to suppress the magnetic effects in electrolysis furnaces with high current for the production of aluminum

Country Status (3)

Country Link
US (1) US3159561A (en)
DE (1) DE1131418B (en)
FR (1) FR1143879A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2423554A1 (en) 1978-02-08 1979-11-16 Pechiney Aluminium METHOD OF REDUCING MAGNETIC INTERRUPTIONS IN SERIES OF HIGH INTENSITY ELECTROLYSIS TANKS

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1110685A (en) * 1953-04-18 1956-02-15 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Method of carrying out electrolyses for molten metals

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2761830A (en) * 1952-03-22 1956-09-04 Reynolds Metals Co Wiring arrangement for a series of electrolytic cells
GB740025A (en) * 1953-02-05 1955-11-09 Elektrokemisk As Arrangements of the bus-bars of electrolytic furnaces
US2786024A (en) * 1953-04-16 1957-03-19 Elektrokemisk As Arrangement of cathode bars in electrolytic pots

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1110685A (en) * 1953-04-18 1956-02-15 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Method of carrying out electrolyses for molten metals

Also Published As

Publication number Publication date
FR1143879A (en) 1957-10-07
US3159561A (en) 1964-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2653643C3 (en) Device for compensating the magnetic fields of adjacent rows of transversely arranged melt flow electrolysis cells
EP2183409B1 (en) Method for operating copper electrolysis cells
DE3828291A1 (en) ELECTROLYTIC TREATMENT PROCEDURE
DE2613867A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR SUPPLYING TRANSVERSIBLY ARRANGED ELECTROLYSIS CELLS FOR MELT FLOW ELECTROLYSIS WITH ELECTRIC CURRENT
DE2640801C3 (en) Process for electrolyte circulation in an electrolytic cell for the electrical refining and electrowinning of copper as well as an electrolytic cell for carrying out the process
DE2131473C2 (en) Conductor arrangement to compensate for harmful magnetic influences from rows of electrolytic cells on neighboring rows of cells
DE3436442C2 (en)
DE1496714B2 (en) Process for the continuous anodic production of at least 25.4µ thick and porous oxide layers on aluminum strip or wire
CH649317A5 (en) ELECTROLYSIS CELL WITH COMPENSATED MAGNETIC FIELD COMPONENTS.
DE2041250C3 (en) Grid anode for an electrolytic cell
DE2904441A1 (en) TRACK SYSTEM OF ELECTROLYSIS CELLS FOR ALUMINUM PRODUCTION
CH641209A5 (en) ELECTROLYSIS CELL.
DE2949495C2 (en) Electrode for electrolytic cells
DE1131418B (en) Arrangement of power supplies to suppress the magnetic effects in electrolysis furnaces with high current for the production of aluminum
DE2828180A1 (en) LADDER ARRANGEMENT FOR COMPENSATING HORIZONTAL MAGNETIC FIELDS IN THE CASE OF CRUCIBLES CONTAINING A MOLTEN ELECTROLYTE BATH
DE3618588C2 (en)
AT209062B (en) Arrangement of power supply lines to suppress magnetic effects in electrolysis cells
DE3024696C2 (en) Electrolysis cell for carrying out refining electrolysis
DE3009096A1 (en) ASYMMETRICAL RAIL ARRANGEMENT FOR ELECTROLYSIS CELLS
DE1161695B (en) Arrangement of power supply lines to suppress the magnetic effects in the melt-flow electrolysis of aluminum
DE1022562B (en) Support for mercury cathodes of the vertical cell type
DE2709821C2 (en)
EP0033714A2 (en) Busbar system for electrolysis cells
DE2408392C3 (en) Anodes for an electrolytic cell
DE930348C (en) Device for supplying the current to self-baking permanent anodes