DE2844222C2

DE2844222C2 - Verfahren und Einrichtung zum Verbinden von Anoden mit ihren Anodenstangen

Info

Publication number: DE2844222C2
Application number: DE2844222A
Authority: DE
Inventors: Franz 4670 Lünen Golla
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 1978-10-11
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1984-10-18
Also published as: FR2438691A1; NO153377C; NO793229L; US4347661A; NO153377B; CH649316A5; AU531046B2; GB2033806B; AU5153679A; FR2438691B1; BR7906608A; DE2844222A1; GB2033806A

Description

druck aus den Berichten über den Internationalen Elektrowärme-Kongreß 1959 in Stresa. DE-AS 15 08 676). Das erfindungsgemäße Verfahren bedient sich des bekannten induktiven Erwärmungsverfahrens. Dabei werden innerhalb einer Station der Anodenstangen-Fertigungsanlage die mit der Trennmittel-Schlichte überzogenen Nippel der Anodenstangen mittels beweglich gelagerter Induktionsspulen auf induktivem Wege getrocknet. Die Ausnehmungen der Anoden werden ebenfalls mittels Induktionsspulen induktiv getrocknet, worauf die Nippel in die Ausnehmungen eingeführt und im erwärmten Zustand vergossen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich einfach, rasch, zuverlässig und ohne übermäßigen Aufwand bei hohem Ausnutzungsgrad der Energie durchführen. Bei Verwendung einer elektrisch leitenden Trennmittel-Schlichte entsteht die Induktionswärme nicht nur in den Nippeln, sondern such in der Trennmittel-Schlichie selbst, wodurch eich eine besonders günstige Ausnutzung der zugeführten Energie ergibt. Für den Trocknungsvorgang vorteilhaft ist. daß die Trennmittel-Schlichte gleichmäßig und »weich« ansteigend erwärmt wird, woduich beim Trocknungsvorgang Rißbildungen in der Trennir.ittel-Schliehte vermieden werden. Spannungen und örtliche Überhitzungen in der Trennmittel-Schlichte können nicht auftreten. Da die Induklionswärme bei entsprechender Wahl der Frequenz des Induktionsstromes vor allem in den Randzonen erzeugt wird, wird nicht nur die Oberfläche der Anoden-Ausnehmungen, sondern auch die dicht darunterliegende Zone getrocknet. Dies ist eine Voraussetzung für eine einwandfreie Verbindung von Anode und Anodenstange. Da das Vergießen der Ausnehmungen in noch warmem Zustand erfolg:, besteht keine Gefahr, daß die Trennmittel-Schlichte und die Randzonen der Nippel und der Ausnehmungen vor dem Vergießen wieder Feuchtigkeit aufnehmen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können mit Vorteil die in den Ansprüchen 2 bis 6 angegebenen Einrichtungen verwendet werden, die sich vor allem durch einfachen Aufbau auszeichnen. Diese Einrichtungen lassen sich in einer Anodcnstangen-Fertigungsstraße anordnen, durch deren einzelne Stationen die Anodenstangen mittels einer Fördervorrichtung in hangender Lage hindurchtransportiert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den in der Zeichnung dargestellten Aiisführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. I eine erfindungsgemäß ausgestaltete Einrichtung zum Trocknen der ;uif die Nippel einer Anodenstange aufgetragenen Trennmittcl-Schlichte in Ansicht, teilweise im Vertikalschnitt:

Fig. 2 eine weitere Einrichtung zum Trocknen der Ausnehmungen in einer Anode.

Die in den Fig.! und 2 gezeigten Einrichtungen befinden sich innerhalb einer Anodenstangen-Fertigungsanlage, durch die hindurch die einzelnen Anodenstangen 12 in hängender Lage in einem vorbestimmten Takt von Fertigungsstelle zu Fertigungsstelle gefördert werden. Die Fördervorrichtung für den Transport der Anodenstangen 12 durch die Anodenstangen-Fertigungsatv lage ist in F i g. I vereinfacht bei 11 dargestellt.

Die in Fig. I gezeigte Einrichtung I weist drei Induktionsspulen 2 auf. die in einer Reihe nebeneinander auf einem Tisch 3 angeordnet sind und von mn wärmebeständigem Material verkleideten, wassergekühlten Kupferrohren 4 gebildet werden, die an eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 4 kHz anlegbar sind.

Die Einrichtung 1 ist über eine flexible Zuleitung 5. in der die elektrischen Leitungen und die Kühlwasserleiiungcn verlaufen, mit einem Schaltschrank 6 verbunden. Mit 7 ist ein Frequenz-Umformer bezeichnet. Der Hubtisch 3 ist mit Hilfe einer aus einem Hydraulikzylinder 8 bestehenden Hubvorrichtung heb- und senkbar. Dabei hält ein Scherengestänge 9 den Hubtisch 3 in stabiler Lage.

Die von der Fördervorrichtung 11 in hängender Lage

in derTrocknungsstation in Aufeinanderfolge zugeführtcn Anodenstangen 11 weisen drei nach unten weisende Nippel 13 auf. die in einem späteren Arbeitsgang in Ausnehmungen einer in F i g. 1 nicht dargestellten Anode vergossen werden.

π Beim Einlauf einer Anodenstange 12 in die Trocknungsstation gemäß F i g. 1 befindet sich der Hubtisch 3 in abgesenkter Ruhelage, so daß die Anodenstange 12 über die Induktionsspulen 2 zu fahren vermag. Hier bleibt die Anodenstange i2 für eine bestimmte Zeitspanne stehen, die für den noch zu beschreibenden Arbeitstakt notwendig ist.

Die Nippel 13 der Anodenstange 12 ^ind in einem vorherigen Arbeitstakt in eine Trennmittel-Schlichtc. insbesondere eine Wasser-Graphit-Dispersion, getaucht worden, wodurch der Verbindungsbereich r der Nippel IJ mit einer noch flüssigen Schicht l4desTrennmit'.els überzogen wird, das anschließend auf induktivem Wege getrocknet wird. Zu diesem Zweck wird der Hubtisch 3 mittels des Hydraulikzylinders 8 so weit an-

JO gehoben, daß die Induktionsspulen 2. deren Abstand ;; voneinander dem Abstand der Nippel 13 entspricht, in eine Arbeitsstellung gelangen, in der sie die Nippel 13 unter Bclassung eines Kopplungsspaltes 5zwischen den Innenwandungen der Induktionsspulen 2 und den Man-

J5 telflächcn 15 der Nippel 13 umschließen. Oberhalb der Induktionsspulen 2 ausgebildete Einführschrägen 16 gewährleisten den störungsfreien Einlauf der Nippel 13 in die Induktionsspulen 2 beim Anheben des llubtisehes 3. In der dargestellten Arbeitsstellung werden die liiduktionsspulen an Spannung gelegt. Dabei wird in den Nippeln 13. die aus Stahl bestehen, und in den aufgebrachten Schichten 14 des Trennmittels Induklionswärme erzeugt, die langsam ansteigt und auf der gesamten Mantelfläche 15 der Nippel 13 sowie deren Stirnfläche 17 in etwa gleichmäßig ist. Aufgrund des langsamen Ansteigens der Erwärmung und der Gleichmäßigkeit derselben vermag die Trennmiitelschicht 14 ohne Rißbildungen und Überhitzungen zu trocknen. Wie Versuche ergeben haben, lassen sich günstige Troeknunesergebnis-

W se bei einer Wärm/eit von 90 Sekunden erreichen, wobei sich in den aufgebrachten Schichten 14 der Trennmittel-Schlichte eine Temperatur von etwa 175'C einstellt. Die Wärm/eit kam, durch einen Zeitschalter begrcnzi werden.

Nach dem Trocknungsvorgang wird der Hublisch 3 wieder abgesenkt, so daß die Anodenstangen 12 zur nächsten Fertigungsstelle gefördert werden, wo die Nippel 13 in den erheblich größeren Ausnehmungen der Anode ausgerichtet 'incl mit flüssigem Gußeisen vergos-

w) sen werden.

Der Hubtisch 3 weist innerhalb der freien Quer= schnitte 18 der Induktionsspulen 2 Durchbrüche 19 auf. durch die die noch flüssige Trennmittel-Schlichte an den Nippeln der zugeführten Anodenstangen 12 abtropfen

H) kann.

Die in I·'i g. 2 gezeigte F.inrichtung 20 dient zum Trocknen der Ausnehmungen der Anoden, bevor diese mit ilen Anodenstangen /usammengebrachi werden

und das vorgenannte Vergießen der Ausnehmungen der Anode durchgerührt wird. Bei der Hinrichtung 20 sind die Induktionsspulen 2 an der Unterseite eines vertikal beweglichen Hubbalkens 21 befestigt, tier durch vertikale Führungsstiingen 22 geführt und mit I lilfe eines am Mubbiilkcn 21 angreifenden Hydraulikzylinders 23 in eine strichpunktiert dargestellte Stellung herunterfalirbar ist. in der die Induktionsspulen 2 unter kiiihaliung eines Kopplungsspaltes .S'in die Ausnehmungen 24 einer Anode 25 einfassen. Die Anoden 25 werden auf einer auf einem Untergestell 26 angeordneten Rollenbahn 27 in Aufeinanderfolge unter die Induktionsspulen 2 gefördert, wobei durch (nicht dargestellte) Mittel gewährleistet ist. daß die Ausnehmungen 24 sich in Ausrichtung unter den Induktionsspulen 2 befinden. Die Induktionsspulen 2 werden in der strickpunktiert dargestellten Arbeitsstellung an Wechselspannung gelegt. Dabei wird Induktionswarme hauptsächlich in den Randzonen 28 der Ausnehmungen 24 erzenst. Hei der Ijwiunuins; wird etwaiges Wasser und Feuchtigkeit auf den Wandungen 29 der Ausnehmungen 24 bzw. in den Randzonen 28 verdampft. Auf diese Weise wird eine zuverlässige Trocknung der Ausnehmungen 24 erreicht. Nach einer vorbestimmten Wärmzeit werden die Induktionsspulen 2 mit dem Hubbalken 21 wieder hochgefahren. Über die Rollenbahn 27 wird dann die Anode 25 einer Station der Anodenstangen-Fertigungsstraße zugeführt, wo die Nippel der zuvor dem Trocknungsvorgang unterworfenen Anodenstange in die Ausnehmungen 24 eingeführt und letztere mit Hilfe der genannten Vergußmasse vergossen werden. Das Vergießen erfolgt im erwärmten Zustand der genannten Teile.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

bO

Claims

Patentansprüche: entspricht.

1. Verfahren zum Verbinden der bei Elektrolyse-Ofen verwendeten Anoden mit ihren Anodenstangen. wobei innerhalb einer Station der Anodenstangen-Fertigungsanlage die Nippel der Anodenstangen mit einer Trennmittel-Schlichte, insbesondere einer Graphit-Schlichte, versehen werden, die anschließend einer Trocknungsbehandlung unter/ogen wird, worauf die Nippel der Anodenstangen in Ausnehmungen der Anoden eingeführt und dann diese Ausnehmungen um die Nippel herum mitteis einer Vergußmasse ausgegossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Trocknungsbehandlung auf induktivem Wege mittels beweglich gelagerter Induktionsspule erfolgt, und daß die Nippel dann in ebenfalls auf induktivem Wege mittels Induktionsspulen getrocknete Ausnehmungen der Anoden eingeführt und anscnlie-Bend im em·Ernten Zustand vergossen werden.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. mit einer die Anodenstangen hängend durch die Anoden-Fertigungsaniage befördernden Fördervorrichtung und einer im Weg der Fördervorrichtung liegenden Trocknungsstation zur Trocknung der aui die Nippel aufgebrachten Trennmittel-Schlichte, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknungsstation für jeden Nippel (13) der Anodenstangen (12) eine Induktionsspule (2) aufweist, jo und daß sämtliche Induktionsspulen (2) mittels einer Hubvorrichti -g (3, 8) von ihrer abgesenkten Ruhelage in eine Arbeitsstellung hebbar sind, in der sie die Nippel ar» ihren Verbindungsbercichen umschließen. J₅

3. Einrichtung nach Anspruch ^. dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvorrichtung aus einem mittels Hydraulikzylinder (8) heb- und senkbaren Hubtisch (3) besteht, der unterhalb der freien Querschnitte (18) der Induktionsspulen (2) Durchbräche (19) in -to etwa der Größe dieser freien Querschnitte als Trcnnmiltel-Abtropföffriungen aufweist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß an der zur Trocknung der Ausnehmungen (24) der Anoden (25) dienenden Trocknungsstation für jede Ausnehmung (24) der Anode jeweils eine Induktionsspule (2) vorgesehen ist. wobei die Induktionsspulen (2) mittels einer Hubvorrichtung (21, 23) von ihrer Ruhestellung in ihre Arbeitsstellung innerhalb der Ausnehmungen und zurück beweglich sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvorrichtung aus einen mittels Hydraulikzylinder (23) hubbeweglichen Hubbalkcn (21) besteht. _w

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die die Induktionsspulen (2) aufweisenden Hubvorrichtungen (3, 21) in Transportrichlung der die Anodenstangen bzw. die Anoden transportierenden Fördervorrichtungen be- w) weglich ist und einen Antrieb aufweist, der sie in der Arbeitsstellung der Induktionsspulen mit einer der Fördergeschwindigkeit gleichen Geschwindigkeit über eine Strecke der Transportbahn vorbewegt und anschließend bei in Ruhestellung befindlichen b5 Induktionsspulen wieder zurückbewegt, wobei die Länge dieser Arbeitsstreckc wenigstens dem Produkt aus Fördergeschwindigkeit und Aufwärmzeil Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Gattung. Ferner ist die Erfindung auf eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gerichtet.

Die bei der Aluminiumgewinnung in Elckirolyse-Öfcn verwendeten Kohleanoden werden an Anodenstangen !'/,!geordnet, die der Halterung der vertikal beweglichen Anoden und der Stromführung dienen. Die Anodenstangen weisen Nippel auf. die mit einer Trennmittel-Schlichte. insbesondere einer Graphit-Schlichte vorsehen werden, bevor sie in Ausnehmungen der Anode eingeführt und die Ausnehmungen mittels einer Vergußmasse, vor allem Gußeisen, vergossen werden. Da die Anoden im Betrieb einem Abbrand unterliegen, ist es üblich, bei verbrauchten Anoden die Anodenreste von den Nippeln abzustreifen, um mit der Anodenstange eine neue Anode verbinden zu können. Die vor dem Vergießen auf die Nippel aufgebrachte Trennmittel-Schlichte ermöglicht das Abstreifen der Restanoden.

Es ist erforderlich, die in flüssigem oder teigigem Zustand auf die Anodennippel aufgebrachte Trennmittel-Schüchte vor dem Vergießen zu trocknen, weil anderenfalls beim Vergießen Dampfblasen entstehen wurden, die das ordnungsgemäße Vergießen und die Festigkeit der Verbindung beeinträchtigen. Um die Zeit für die Austrocknung der Trcnnmittel-Schlichte herabzusetzen, werden in der Praxis die mit der Trennmittel-Schlichte überzogenen Anodennippel in eine durch Ölbrenner beheizte Wärmekammer eingeführt. Da hierbei die Trennrnittel-Schlichte den Flammen der Ölbrenner mehr oder weniger ausgesetzt ist, kommt es nicht selten vor. daß die Trennmittel-Schlichte stellenweise verbrennt oder aufreißt mit der Folge, daß sich beim nachfolgenden Vergießen die Vergußmasse mit der Nippeloberfläche verbindet, wodurch ein s^teres Abstreifen der Restanode erschwert wird. Außerdem ist dieses Trocknungsverfahren kostspielig, weil die Leistung einer beheizten Wärmekammer nur teilweise ausgenutzt werden kann. Obwohl die Wärmekammer bis auf die Öffnungen,, in die die Nippel eintauchen, abgedeckt ist, werden verhältnismäßig große Wärmemengen frei. Außerdem wird ein nicht unerheblicher Teil der Wärme durch einen Kamin abgezogen. Ein weiterer Nachteil sind die störenden Geräusche, die die Ölbrenner im Betrieb verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so auszugestalten, daß sich de; genannte Trocknungsvorgang mit besseren Ergebnissen wirtschaftlicher durchführen läßt. Ferner bezweckt die Erfindung eine Einrichtung, die sich in eine Anodenstangen-Fertigungsstraße eingliedern läßt und mit der sich die Vorteile des Verfahrens voll ausschöpfen lassen.

Die gestellte Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.

Das induktive Erwärmen von Werkstücken u.dgl. ist an sich seit langem bekannt (]. Wesley Cable »Betriebspraxis der induktiven Erwärmung«. 1961, Seiten 20 bis 23. 105 und 111). Das Verfahren wird insbesondere zum Induktionshärten von Werkstückoberflächen, daneben aber auch z. B. zur Gußkerntrocknung in Hochfrequenzofen eingpsetzt (Aufsatz von 11. C Grassmann »Gußkerntrocknung mit Hochfrequenzofen«. Sonder-