DE2052527A1

DE2052527A1 - Schweißverbindung

Info

Publication number: DE2052527A1
Application number: DE19702052527
Authority: DE
Inventors: Kurt 7888 Rheinfelden C22d 3 12 Springer
Original assignee: Alusuisse Holdings AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1969-10-24
Filing date: 1970-10-26
Publication date: 1971-05-06
Also published as: JPS4937602B1; ZA707172B; GB1272036A; IS1953A7; AT303407B; NL7014097A; BE757944A; NO133094B; US3679569A; FR2066483A5; CH514682A; DE2052527B2; IS874B6; CA924265A; DE2052527C3

Description

Schweizerische Aluminium AG, Chippis

Schweissverbindung Priorität: 2*i. Oktober I969; Schweiz; Anmelde-Nr.15 879/69

Bei der Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse einer Lösung von Aluminiumoxid in einem Kryolithelektrolyten fällt die Wahl für die anodische Stromzuführung immer mehr auf die vorgebackenen Kohle- oder Graphitanoden. In der Regel befindet sich über der Elektrolysezelle ein Stromleiter, der aus gebündelten Kupfer- oder Aluminiumschienen oder aus einem stranggegossenen Aluminiumbarren besteht. Die Verbindung der vorgebackenen Anoden mit dem Stromleiter geschieht durch Kontaktstangen aus Kupfer oder Aluminium, die an den Stromleiter angeklemmt sind. Für die Verbindung der Kontaktstangen mit den vorgebaekenen Anoden wird bei manchen Ausführungen eine lotrechte Tragplatte benützt, die einerseits in die Anode eingestampft oder mittels flüssiger Kohlemasse oder flüssigen Graugusses eingegossen und anderseits mit der Kontaktstange verschraubt oder verschweisst ist. Die Tragplatte muss wegen der hohen Temperatur in Badnähe aus Stahl bestehen.

Die Schraubverbindung zwischen Kontaktstange und Anodentragplatte hat den Nachteil, dass der Kontaktwiderstand infolge von Hitze- und Gaseinwirkung mit der Zeit ansteigt und sich dadurch der Stromübergang verschlechtert. Die Schweißverbindung (die dadurch zustandekommt, dass der untere Teil der Kontaktstange in einem vertikalen Ausschnitt in der Tragplatte verschweisst wird) ist der Schraubverbindung hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit überlegen. Es ergeben sich jedoch auch hier Nachteile, und zwar dadurch, dass wegen der verschiedenen V/ärmnausdohnungskoeiTiziente des Stahls einerseits

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und des Kupfers bezw. Aluminiums anderseits in der Schweissnaht oft Risse entstehen, die ebenfalls den Stromdurchgang verschlechtern. Die Kontakstangen haben in der Regel rechteckigen und quadratischen Querschnitt und sind gewalzt, stranggepresst oder stranggegossen. Bei Anoden, die z.B. mit 4000 bis 6000 A belastet sind, kann der Querschnitt im Falle von Kupferstangen etwa 8O χ 25 mm und im Falle von Aluminiumstangen 80 χ 8O oder I85 χ 90 mm betragen. Die Länge kann je Zellenkonstruktion z.B. zwischen 1,8 und J5 m variieren.

Die Tragplatten können beispielsweise 50 mm dick sein und ihre Abmessungen beispielsweise 800 mm Länge und 500 mm Höhe bei Anoden eines Querschnittes von etwa 1100 mm Länge und 500 mm Breite betragen. Ihr äusserer Umriss ist vorzugsweise ungefähr rechteckig.

Erfindungsgemäss werden die Nachteile der oben beschriebenen Schweissverbindung zwischen Kontaktstange aus Aluminium oder Kupfer und Tragplatte aus Stahl dadurch vermieden, dass das untere Ende der Kontaktstange mit einem Schlitz versehen ist, der vertikal in der Mitte der Stange verläuft und senkrecht zur Tragplatte steht, wobei die Schweissnaht auf der Breite des Schlitzes unterbrochen ist.

Dank diesem Schlitz können sich die Schweiss- und Wärniespannungen während des Schweissens und nach diesem ausgleichen, sodass sich keine Risse in den Schwelssnähten bilden und der gute Stromdurchgang durch die Schweissverbindung gcsjchert ist.

Der Schlitz kann verschieden ausgeführt sein, z.B. mit parallelen Wandungen, keilförmig (nach unten sich erweiternd) oder sich nach aussen erweiternd. Ueblicherweise wird ein Schlitz mit parallelen Wandungen angestrebt. Seine Weite ist nicht

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kritisch und kann z.B. zwischen 1 und 10 mm liegen. Es hat sich eine Schlitzweite von 2 mm als gut brauchbar erwiesen.

Die Schweissnaht wird beiderseits der Tragplatte ausgeführt. Selbstverständlich wird die Tragplatte vorzugsweise in der Mitte des Stangenquerschnittes angeschweisst. Die Kontaktstange ragt in einen beispielsweise 150 bis 200 mm tiefen Ausschnitt in der Tragplatte hinein und wird auf dieser Länge mit dieser verschweisst; die Schlitzhöhe entspricht etwa der Ausschnitsstiefe der Tragplatte.

Die Zeichnung veranschaulicht ein vorteilhaftes Beispiel der ^ erfindungsgemässen.Schweissverbindung.

Figur 1 zeigt eine Aluminium-Schmelzflusselektrolysezelle nach dem Stand der Technik in schematischer Seitenansicht und mit Wanne im Schnitt,

Figur 2 die neue Schweissverbindung der Tragplatte mit dem unteren Teil der Kontaktstange in Vorderansicht und

Figur 3 in Seitenansicht.

Die Elektrolysezelle (10) weist eine Wanne (11) auf, die wie die übrigen Teile der Zelle rein schematisch skizziert ist. ί Eine detaillierte Zeichnung ist nicht erforderlich, da solche Zellen dem Fachmann wohlbekannt sind. Die Wanne (11) enthält den geschmolzenen Kryolithelektrolyten (12), der Aluminiumoxid gelöst enthält und von einer Schlackenkruste (15) bedeckt ist. Darüber befindet sich die Tonerdesehicht (14). Das abgeschiedene flüssige Aluminium (15) sammelt sich am Boden de^T' Zelle an. Kathodenseits wird der Elektrolysestrom durch die Barren (l6) zugeführt, von denen nur einer sichtbar ist.

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Der anodische Stromleiter (17) ist über der Elektrolysezelle (10) montiert und führt den Elektrolysestrom über Kontaktstangen (l8) und Tragplatten (19) zu den vorgebackenen Kohleanoden (20), die in den Elektrolyten (12) eintauchen. Die Kontaktstangen (18) sind mit Hilfe von Stangenschlössern (21) an den Stromleiter (17) angeklemmt. An ihrem unteren Ende sind sie hier mit den Tragplatten (19) verschwelsst. Die Schweissraupen sind mit (22) bezeichnet; in diesen entstehen oft Spannungsrisse.

Die Fig. 2 und JJ zeigen, wie die Schweissverbindung zwischen einer Kontaktstange (18) und einer Tragplatte (19) erfindungsgemäss ausgebildet ist, damit das Entstehen von Spannungsrissen in den Schweissraupen (22) unterbleibt, und zwar sowohl während des Schweissens als auch nachher.

Die erfindungsgemässe Schweissverbindung zeichnet sich dadurch aus, dass das untere Ende der Kontaktstange (l8) mit einem Schlitz (2^) versehen ist, der vertikal in der Mitte der Stange verläuft und senkrecht zur Tragplatte (19) steht, wobei die Schweissnaht (22) auf der Breite (24) des Schlitzes (23) unterbrochen ist. Zur Aufnahme des unteren Teils der Kontaktstange (l8) ist in der Tragplatte (19) ein Ausschnitt (25) vorgesehen. Der Schlitz (2jJ) wird zweckmässlgerweise so tief am unteren Teil der Kontaktstange ausgefräst oder sonstwie herausgearbeitet, dass seine vertikale Länge ungefähr der Tiefe des Ausschnittes (25) entspricht.

Die Abschrägungen (26) am oberen Rand der Tragplatte sind nicht unbedingt erforderlich. Anderseits kann die Aussparung (27) am unteren Teil der Tragplatte weggelassen werden.

- Patentanspruch -

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Claims

Patentanspruch

Schweissverfoindung zumischen einer Kontaktstange aus Aluminium oder Kupfer und einer Anodentragplatte aus Stahl bei einer Zelle zur Gewinnung von Aluminium durch Schmelzflusselektrolyse, dadurch gekennzeichnet, dass das untere Ende der Kontaktstange (18) mit einem Schlitz (23) versehen ist, der vertikal in der Mitte der Stange (l8) verläuft und senkrecht zur Tragplatte (19) steht, wobei die Schweissnaht (22) auf der Breite (2h) des Schlitzes (2^) unterbrochen ist.

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