DE2405461A1 - Verankerung fuer einen stromleit-barren in einer nut einer aus einem kohleblock gebildeten elektrode - Google Patents

Verankerung fuer einen stromleit-barren in einer nut einer aus einem kohleblock gebildeten elektrode

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DE2405461A1 DE19742405461 DE2405461A DE2405461A1 DE 2405461 A1 DE2405461 A1 DE 2405461A1 DE 19742405461 DE19742405461 DE 19742405461 DE 2405461 A DE2405461 A DE 2405461A DE 2405461 A1 DE2405461 A1 DE 2405461A1
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Description

"Verankerung für einen Stromleit-Barren in einer Nut . einer aus einem Kohleblock gebildeten Elektrode"
Priorität; 9. Februar 1973; Schweiz;
Anmelde-Nr.: 194o/73 (Pat. 544 578)
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verankerung für einen Stromleit-Barren in einer Nut einer aus einem Kohlenblock gebildeten Elektrode, wobei in die Räume zwischen den Wänden des Barrens und der Nut zur Verankerung desselben Grauguss eingegossen wird. .
Die Kohleauskleidung des Bodens einer in einem Ofen zur Schmelzflusselektrolyse angeordneten Elektrolysezelle wurde vor mehreren Jahrzehnten, als die Elektrolysezellen noch verhältnismässig klein waren, vorwiegend durch Stampfen einer grünen Kunstkohlemasse hergestellt, die aus Koksgriess und einem verkokbaren Bindemittel bestand und über die bereits in der Zelle angeordneten stromleitenden eisernen Kathodenbarren gegeben wurde. Vor der Inbetriebnahme der Zelle musste die so hergestellte Kohlenauskleidung des Bodens der Zelle gebacken (gebrannt) werden.
409833/0794
ORIGINAL INbKtCTED
Bei grösseren Elektrolysezellen, zum Beispiel bei solchen von 40.000 A an, ging man dazu über, die Kohleauskleidung aus vorgebackenen Kunstkohleblöcken herzustellen. Diese werden vor dem Einsetzen in die Elektrolysezelle mit den Kathodenbarren fest verbunden. Nach dem Einsetzen werden
Zwischenräume zwischen den einzelnen Kohleblöcken mit Kunstkohlestampfmasse ausgefüllt, worauf das Backen (Einbrennen) erfolgt. Zur Vermeidung von Zwischenräumen zwischen den einzelnen vorgebackenen Kohleblöcken und zwischen den Reihen derselben werden die einander zugewandten Flächen in manchen Fällen miteinander verklebt.
Das Befestigen der eisernen Kathodenbarren in den vorgebakkenen Kunstkohleblöcken kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Früher wurden die Kathodenbarren, deren Querschnitt durchwegs rechteckig ist, in entsprechende Ausnehmungen bzw. Nuten der Kohleblöcke eingelegt und mit grüner Kunstkohleraasse eingestampft. In neuerer Zeit wird die grüne Kunstkohlemasse durch eingegossenen Grauguss ersetzt.
Bekannt ist weiterhin die Anordnung einer Nut in einem Kohleblock, die im Querschnitt schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist und in welche ein Barren eingesetzt und mit . Hilfe von eingegossenem Grauguss mit derselben verankert ist.
' 409833/0794
Als nachteilig hat sich bei einer derartigen Verankerung des Stromleit-Barrens in der Nut jedoch gezeigt, dass der bei'der Abkühlung durch Kontraktion des Graugusses und des Barrens entstehende Spalt zwischen dem Grauguss und den Wänden der Schwalbenschwanznut des Köhlenblockes genügt, um eine geringfügige Verschiebung des in die Nut eingesetzten, vom Grauguss umschlossenen Barrens erfolgen zu lassen, welche beispielsweise durch Erschütterungen beim Transport des Kohlenblockes entstehen kann, so dass sich der Spalt zwischen aem Grauguss und den Wänden der Schvralbenschwanznut des Kohlenblockes unzulässig verengt und der Block in diesem Fall bei der Wiederaufwärmung nach.dem Einbau in den Elektrolyseofen auf beispielsweise 700-75O0C durch Wärmedehnung des Barrens gesprengt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verankerung für einen Stromleit-Barren in einer Nut eines Kohlenblockes zu schaffen,mit welcher die den bisher bekannten, derartigen Verankerungen anhaftenden vorbeschriebenen Nachteile vermieden werden, so dass eine Sprengung des Kohlenblockes durch Wärmedehnung des Barrens in der vorbeschriebenen Weise nicht möglich ist.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in jeder Seitenwand der Nut mindestens eine Ausnehmung · angeordnet ist, welche der Verankerung mindestens einer Erhebung des den Barren umschliessende# ßusseisenmantels dient.
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Im Querschnitt der Blöcke bzw. des Stromleit-Barrens gesehen, erstreckt sich die Verankerung im wesentlichen parallel zur Grundfläche der Blöcke.
Die Verankerung kann ferner derart vorteilhaft ausgebildet sein, dass die obere und untere Wand der Ausnehmung der Nut des Elektrodenblockes miteinander parallel verlaufend angeordnet sind. Es ist ferner möglich, die oberen und unteren Wände der Ausnehmungen in Richtung zum Barren hin geringfügig divergierend auszubilden.
Die Zeichnung zeigt ein'Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes in vereinfachter Darstellungsweise, und zwar:
Fig. 1 Kohlenstoffblöcke mit eingelegtem Stromleit-Barren und ausgegossener Nut, welche sich in der Giessßtellung befinden, bei der die Nuten der Blöcke nach oben v/eisen,
Fig. 2 Kohlenstoffblöcke mit eingelegtem Stromleit-Barren, welche sich in einer für den Einbau in die Wanne eines Ofens für die Schmelzflusselektrolyse vorbereiteten Stellung befindet, bei welcher die Nuten der Blöcke nach unten weisen.
Fig. 3 Einen Schnitt durch eine in perspektivischer Darstellungsweise gezeigte Ofenwanne mit der Auskleidung derselben dienenden Kohlestoffblöcken.
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Pig. U einen Schnitt durch einen in der. Einguss teilung befindlichen Elektrodenblock, aus welchem die Lage eines Stroraleit-Barrens in einer Nut bzw. einer Verankerung des Blockes im erkalteten Zustand des Barrens nach erfolgtem Einguss des Gusseisens in die Nut 2 des Blockes 1 zu ersehen ist und
Pig. 5 einen Schnitt durch einen in.der Betriebsstellung befindlichen Elektrodenblock, aus welchem die Lage eines Stromleit-Barrens in einer Nut bzw. einer Verankerung eines Elektrodenblockes bei Betriebstemperatur zu ersehen ist.
Die in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Kohlenstoffblöcke 1 sind in einer bestimmten Anzahl, beispielsweise fünf, in einer Reihe ausgerichtet, mit einem Stromle.it-Barren 3> wie nachstehend näher beschrieben, fest verbunden und beispielsweise in eine Stahlwanne 17 eines Elektrolyseschmelzöfens 18 eingesetzt, in v/elcher diese als Kathoden bei der Schmelzflusselektrolyse zum Einsatz gelangen, die über die Stromleit-Barren 3 in einer nicht näher dargestellten Weise mit einer Stromquelle verbunden sind. Zwischen den Kohlenstoffblöcken 1 und der Stahlwanne 17 ist eine Schicht aus einem feuerfesten, wärmeisolierenden Mauerwerk 19 angeordnet.
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Geinäsa den Fig. 4 und 5 weist der Elektrodenblock 1 eine Nut 2 zur Aufnahme eines Stromleit-Barrens 3 auf. In die beiden Seitenwände 4, 5 der Nut 2 ist mindestens je eine Ausnehmung 6, 7 eingearbeitet, welche vorzugsweise in der mittleren Höhenlage der Seitenwände angeordnet ist. Die Ausnehmungen 6, 7 erstrecken sich vorzugsweise parallel zur Längsrichtung der Nut 2, wobei die oberen und unteren Wände 8, 9 der Ausnehmungen 6, 7 vorzugsweise parallel zueinander, aber auch in Richtung zum Barren 3 hin divergierend angeordnet sein können.
Die Kohlenstoffblöcke 1 werden zm Ausgiessen der im Querschnitt im wesentlichen rechteckig geformten Nut 2 mit der offenen Seite derselben nach oben auf den Boden gelegt und für die Einbringung des Stromleit-Barrens 3 in die Nuten 2 ausgerichtet, siehe auch Fig. 1.
Vor der Einbringung der Barren 3 in die Nut 2 werden diese auf eine bestimmte Temperatur, beispielsweise 700 Grad C erwärmt, hiernach in der in den Fig. 1 und h gezeigten Lage in die Nut 2 des Elektrodenblockes 1 eingesetzt und mit ihren Enden auf zwei nicht dargestellte Böcke gelegt, welche die Barren 3 auf einer geeigneten Höhe in Bezug auf die Lage der Nuten 2 der Kohlenstoffblöcke 1 halten, in welcher zwischen dem Barren 3 und den Wänden der Nut 2 ein U-förmiger Spalt verbleibt, der der anschliessend in denselben einge gossenen Eisenschmelze einen guten Durchfluss ermöglicht.
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Beim Eingiessen der Eisenschmelze in den U-förmigen Spalt bildet sich in demselben ein mit dem Barren 3 fest verbundener Gusseisenmantel 10 mit Erhebungen 13, welche während und nach der Kontraktion des Gusseisenmantels sowie des Barrens 3 durch die Ausnehmungen 6, 7 in der Nut 2 des Kohlenstoffblockes 1 derart verankert sind, dass sich der Gusseisenmantel nicht aus den Bereichen der Ausnehmungen 6, 7 bewegen kann.
Nach der Erkaltung des Barrens 3 und des jGfUsseisenmantels 10 nehmen diese infolge Kontraktion einen kleineren Raum als beim Eingiessen der Schmelze ein, wie dieser in der Pig. 1I dargestellt ist. Hierbei bleiben die Erhebungen 13 des Gusseisenmantels 10 im Eingriff mit den Ausnehmungen 6, 7 der Nut 2 und liegen auf den unteren Wänden 9 der Ausnehmung, so dass der mit dem Barren 3 fest verbundene Gusseisenmäntel 10
mit dem Kohlenstoffblock 1 verankert ist. Zwischen dem Gusseisenmantel 10 und den Wänden der Nut 2 sowie den Seitenwänden 12 und den oberen Wänden 8 der Ausnehmungen 6, 7 verbleiben im erkalteten Zustand des Gusseisenmantels 10", Spalten 11.
Die Abmessungen der Ausnehmungen 6, 7 sowie die Abstandhaltung derselben vom Boden I1I der Nuten 2 werden nach einem bestimmten Berechnungsgang unter Berücksichtigung der Ein-
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giessbedingungen sowie der Ausdehnung des Elektrodenblockes und des Gusseisenmantels 10 bei mittlerer Betriebstemperatur vorgenommen.
In dem Ofen für die Schmelzflusselektrolyse, beispielsweise mit in geschmolzenem Kryolith gelöstem Aluminiumoxyd, beträgt die Temperatur des Elektrolytes etwa 950 - 960 C und die mittlere Temperatur des Stromleitbarrens 3 während des Betriebes .etwa 75O°C.
Mit Hilfe der Verankerung eines Stromleit-Barrens 3 in einer im Querschnitt im wesentlichen rechteckig geformten Nut 2 ist es nunmehr nicht mehr möglich, dass sich die Barren 3 im kalten Zustand zwischen den Seitenwänden der Nuten 2 verschieben und verkeilen. Die Barren 3 verbleiben auch bei anschliessender Erwärmung in ihrer ursprünglichen Lage in
der Nut 2, so dass bei der durch die Erwärmung erfolgenden Ausdehnung derselben keine Sprengung des Elektrodenblockes zu befürchten ist.
Wenn die Wände 8, 9 der Ausnehmungen 6,7 der Nut 2 divergierend angeordnet sind, ist besonders darauf zu achten, dass diese nur derart geringfügig divergierend verlaufen, dass sich die Erhebungen 13 des Gusseisenmantels 10 im kalten Zustand bei einer geringen seitlichen Verschiebung der Barren 3 nicht mit den V/änden 8, 9 der Ausnehmungen 6,7
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ORIGINAL INSPECTED
verkeilen können, wodurch bei einer nachfolgenden Erwärmung sowie der hierbei erfolgenden Ausdehnung des Barrens 3 und des Gu33eisenmantels 10 eine Sprengung des Elektrodenblockes vermieden wird.
Patentansprüche
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Claims (3)

24054&1 JO Patentansprüche
1. Verankerung für einen Stromleit-Barren in einer Nut eines Elektrodenblockes, wobei in dem Raum zwischen den Händen des Barrens und der Nut ein Gußeisenmantel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Seitenwand (4; 5) der Nut (2) mindestens eine Ausnehmung (6; 7) angeordnet ist, welche der Verankerung mindesten* einer Erhebung (13) des den Barren (3) umschließenden Gußeisenmantels (lo) dient.
2. Verankerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und untere Wand (8; 9) der Ausnehmung (6j 7) der Nut (2) des Elektrodenblockes (1) miteinander parallel verlaufend angeordnet sind.
3. Verankerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen* und unteren Wände (8; 9) der Ausnehmungen * (6; 7) in Richtung zum Barren (3) hin geringfügig divergierend ausgebildet sind.
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Leerseite
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