DE1183699B - Anordnung fuer OEfen zur schmelzelektrolytischen Herstellung von Aluminium - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C22d

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche KL: 40 c-3/12

1183 699
E9935VI a/40c
4. Dezember 1954
17. Dezember 1964

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für Öfen zur schmelzelektrolytischen Herstellung von Aluminium, insbesondere mit sehr hohen Stromstärken, bei der die Anode von vertikalen Kontaktbolzen getragen wird, die gleichzeitig der Anode den Strom zuführen, und zwar dient diese Anordnung zur weitgehenden Beseitigung des Einflusses der von den Anodenschienen ausgehenden magnetischen Felder.

Bekanntlich tritt in Elektrolyseöfen mit Stromstärken von mehr als 30 kA und besonders mit 60 kA und darüber eine Aufwölbung des Metallspiegels auf, die den Betrieb des Ofens nachteilig beeinflußt. Außerdem kann es auch vorkommen, daß das Metallbad in die eine oder die andere Richtung verschoben wird. Die" Störungen haben ihren Grund in der Wirkung der elektromagnetischen Felder, welche die den Gleichstrom führenden Leitungen umgeben.

Zur Behebung dieser Störungen sind bereits verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden:

1. In Öfen mit gleich großen Stromstärken, die für schmelzelektrolytische Erzeugung von Metallen Anwendung finden, sollen die Schienen, in welchen der Strom mit entgegengesetzter Stromrichtung zwischen den Ofenreihen hin- und zurückgeführt wird, möglichst parallel zueinander angeordnet werden*.um die in der Schmelze und besonders im Metallbad entstehenden elektromagnetischen Kraftwirkungen zu beheben oder mindestens zu verringern.

2. Es sollen bei öfen für die elektrolytische Aluminiumerzeugung mit seitlich über dem Boden eingeführten Kathodenbarren diese so gekrümmt sein, daß die Höhe der Kohleausfütterung oberhalb der Kathodenbarren in der Nähe der Ofenseiten größer ist als in den zentralen Teilen des Ofens.

3. Bei einer Elektrolysezelle zur Durchführung von Schmelzflußelektrolysen mit einer Belastung von mehr als 30 kA soll zwischen die Außenleiter und das Bad zusätzlich Eisen eingebaut werden, was insbesondere dadurch geschieht, daß der außerhalb der Anode befindliche Teil der Schmelze mit Eisen abgedeckt wird. Ferner ist dabei vorgeschlagen, bei Verwendung geteilter Anoden auch noch Stahlstäbe oder -profile zwischen den einzelnen Anodenblöcken hindurchzuführen, die beiderseits auf der Zarge aufliegen.

Diese Maßnahmen sind kostspielig und verlangen entweder eine umständliche Umlegung des Schienensystems, oder sie lassen sich nur schwer in vorhandenen Öfen installieren.

E wurde nun ein Weg gefunden, auf dem sich in sehr einfacher Weise und ohne große Kosten auch bei vorhandenen Öfen eine weitgehende Beseitigung Anordnung für öfen zur schmelzelektrolytischen Herstellung von Aluminium

Anmelder:

Elektrokemisk A/S, Oslo
Vertreter:

Dr. G. W. Lotterhos

und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Annastr. 19

Als Erfinder benannt:
Johan Wleügel, Röa, Oslo

Beanspruchte Priorität:

Norwegen vom 5. Dezember 1953 (111903) --

des Einflusses der magnetischen Felder bei öfen zur schmelzelektrolytischen Herstellung von Aluminium, insbesondere mit sehr hohen Stromstärken, bei denen die Anode von vertikalen Kontaktbolzen getragen wird, die gleichzeitig Strom führen, erzielen läßt. Dieser Weg besteht darin, daß gemäß der Erfindung horizontale eiserne Teile unter den Anodenschienen angeordnet sind, die sich in Querrichtung des Ofens erstrecken. Diese eisernen Teile, z. B. Platten oder Balken, können direkt auf dem die Elektrode umschließenden Mantel gelagert sein, oder sie können am Tragbalken befestigt sein und können gleichzeitig als Tragorgane für die Kontaktbolzen dienen. Solche eisernen Teile bewirken eine magnetische Abschirmung des Bades und einen magnetischen Kurzschluß zwischen den Bolzenreihen. Man kann z. B. eine zentrale Stromschiene verwenden, bed der die Bolzen an Vorsprüngen verschiedener Länge am Tragbalken befestigt sind, wie es in der deutschen Patentschrift 929 030 angegeben ist. Falls diese Vorsprünge unterhalb der Stromschiene angebracht werden, erzielt man eine bedeutende Eteduktion der magnetischen Feldstärke, während eine Anbringung oberhalb der Schiene ein starkes Magnetfeld unter der Anode ergibt. Wie Laboratoriumsversuche gezeigt haben, wird das magnetische Feld unter der Anode sehr wesentlich reduziert, wenn die magnetische Abschirmung unterhalb der Anodenstromschiene· angeordnet wird, während das Feld unter der Anode wesentlich verstärkt wird, wenn die eisernen Teile oberhalb der Stromschiene angebracht sind. Bei diesen Versuchen

409 758/301

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wurde ein Modell der Größenordnung 1:16 im Verhältnis zu einem 100 000-A-Ofen verwendet. Der Wert der Feldstärke wurde an drei Stellen unter der Anode gemessen. Diese drei Punkte lagen auf einer Linie in Querrichtung des Ofens. Der eine Punkt lag mitten in der Längsachse der Elektrode, die beiden anderen lagen näher an den Längsseiten der Elektrode. Bei sämtlichen Messungen wurden die gleichen drei Punkte benutzt. Die Messung wurde in folgender Weise durchgeführt:

Die Elektrode des Modells war an der Bodenfläche mit drei zur Elektrodenlängsseite parallel verlaufenden Rillen versehen. Eine dieser Rillen lag in der Mittellinie der Elektrode, die beiden anderen waren symmetrisch zwischen der inneren und der äußeren Kontaktbolzenreihe angeordnet. Die Meßspule eines Galvanometers wurde in eine dieser Rillen, eingeführt, und es wurde der Ausschlag am Galvanometer indem Augenblick abgelesen, in dem die Spule wieder herausgezogen wurde. Diese Messungen gaben die Stärke der Horizontalkomponenten des Feldes an. Die Stärke der Vertikalkomponenten wurde in den Seitenrillen gemessen. Dabei wurde die Spule mit der Flächenseite gegen den Meßpunkt gelegt und dann die Spule aus dem Feld herausgezogen. In der Mittelrille hatte das Feld wegen der. Symmetrie des Ofens nur Horizontalkomponenten.

Die F i g. 1 bis 6 zeigen schematisch die verschiedenen Anordnungen beim Messen der Felder; die Ansprüche beziehen sich jedoch nur auf die Anordnungen der F i g. 3 und 6, während die übrigen Figuren nur zum Vergleich dienen:

Fig. 1 zeigt zwei Stromschienen ohne magnetischen Kurzschluß,

F i g. 2 zwei Stromschienen mit magnetischem Kurzschluß oberhalb der Schienen,

F i g. 3 zwei Stromschienen mit magnetischem Kurzschluß unterhalb der Schienen,

F i g. 4 eine zentrale Stromschiene ohne magnetischen Kurzschluß,

Fig.5 eine zentrale Stromschiene mit magnetischem Kurzschluß,

F i g. 6 eine zentrale Stromschiene mit magnetischem Kurzschluß unterhalb der Schiene.

In sämtlichen Figuren ist 1 die Ofenwanne, 2 der Anodenmantel, der die Anode 3 umgibt; 4 sind die Anodenschienen mit Kontaktbolzen, 5 und 6 sind die Eisenteile zur magnetischen Abschirmung. Die Resultate sind in Gauß in der nachstehenden Tabelle angegeben.

Versuchsanordnung

	Links	Mitte	Rechts	vertikal
horizontal	vertikal	36,0	horizontal	20,8
33,6	18,7	53,0	34,1	29,2
45,8	29,2	19,1	46,2	8,4
21,2	6,3	59,7	21,1	29,2
36,9	32,6	89,8	37,9	45,0
54,4	57,0	32,8	56,2	14,1
22,0	16,6	22,2

Zwei Schienen ohne eiserne Teile Zwei Schienen mit eisernen Teilen über den Schienen Zwei Schienen mit eisernen Teilen unter den Schienen Eine Schiene ohne eiserne Teile Eine Schiene mit eisernen Teilen über der Schiene Eine Schiene mit eisernen Teilen unter der Schiene

Wie ersichtlich, bewirkt magnetischer Kurzschluß mit Hilfe von oberhalb der Stromschiene angebrachten eisernen Teilen ein stärkeres Feld unter der Anode (Fig. 2 und 5) im Vergleich zur gewöhnlichen Ausführung ohne eiserne Teile (Fig. 1 und 4). Werden dagegen die eisernen Teile unterhalb der Schienen angebracht — eventuell als Tragorgane für die Kontaktbolzen ausgestaltet —, erhält man im Vergleich zur gewöhnlichen Ausführung ein wesentlich verbessertes und reduziertes Feld (Fig. 3 und 6). Durch eine derartige Anordnung werden auch die früher genannten Nachteile einer Badverschiebung wesentlich vermindert.

Die Kurzschluß hervorrufenden eisernen Teile können eventuell als querlaufende Versteifungen des Mantels dienen oder, wie oben gesagt, einen Teil der Tragkonstruktion ausmachen.

Man kann die Erfindung auch in öfen anwenden, in welchen die vertikalen Kontaktbolzen mit unmagnetischem Kopf ausgerüstet sind. Wenn man eine magnetische Abschirmung unterhalb der Stromschienen vorsieht, erzielt man dieselben Vorteile wie oben beschrieben.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung für öfen zur schmelzelektrolytischen Herstellung von Aluminium, insbesondere mit sehr hohen Stromstärken, bei der die Anode von vertikalen Kontaktbolzen getragen wird, die gleichzeitig der Anode Strom zuführen, zur weitgehenden Beseitigung des Einflusses der von den Anodenschienen ausgehenden magnetisehen Felder auf die Metallschmelze, gekennzeichnetdurch horizontale eiserne Teile (6), die unter den Anodenschienen (4) zwischen diesen und der Anode (3) angeordnet sind und sich in Querrichtung des Ofens erstrecken.

2. Anordnung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die querlaufenden eisernen Teile (6) als Tragorgane für die Kontaktbolzen (5) ausgebildet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die querlaufenden eisernen Teile (6) als Versteifungen für den Elektrodenmantel (2) ausgebildet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 1041262, 1049 108, 1143 032.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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