DE4443160A1

DE4443160A1 - Joint between anode rod end pin and carbon@ anode block

Info

Publication number: DE4443160A1
Application number: DE4443160A
Authority: DE
Inventors: Heinz Caspelherr
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 1994-12-05
Filing date: 1994-12-05
Publication date: 1996-06-13

Abstract

Joint is made between an anode rod end pin (10) and a carbon anode block (11), partic. for use in fused flux electrolysis for Al prodn., by inserting the pin from above into a recess (12) formed in the block, the dia. of which is enlarged to accept a cast metal sleeve interposed between the pin and the block. Pref. the recess is in the form of a tapering hole which is machined out of the block after the firing or curing process. Longitudinal grooves (14) may be spaced about the periphery of the tapered wall and filled by profiles projecting from the cast sleeve.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung zwischen einem Anodenstangenend zapfen und einem daran hängend befestigten Kohlenstoff-Anodenblock zum Einsatz insbesondere für die Aluminium-Schmelzflußelektrolyse, wobei der Anodenstangenzapfen von oben in eine entsprechende Ausnehmung des Anodenblocks eingeführt ist und der Zwischenraum zwischen Zapfen und Anodenblockausnehmung mit einer Metallgußhülse ausgefüllt ist.The invention relates to a connection between an anode rod end tap and a carbon anode block attached to it Use in particular for aluminum melt flow electrolysis, the Anode rod journal from above into a corresponding recess in the Anode block is inserted and the space between the pin and Anode block recess is filled with a metal casting sleeve.

Metallisches Aluminium wird aus Tonerde durch Schmelzflußelektrolyse in Elektrolysezellen gewonnen, in welche Anoden in Form von Kohlenstoff blöcken eingehängt werden, die in Anodenfabriken aus calciniertem Petrol koks und in der Regel Pech als Bindemittel hergestellt werden. Die Mi schung aus Petrolkoks und Pech wird in einer auf dem Tisch einer Rüttel maschine befestigten Form unter Verdichtung zu einem Anodenblock, näm lich zur sogenannten Grünanode abgeformt, die dann in einer Brennofenan lage gehärtet wird. Je höher die Anodenblockdichte, um so besser und gleichmäßiger ist der Stromdurchgang durch den Anodenblock in der Elek trolysezelle.Metallic aluminum is made from alumina by melt flow electrolysis Electrolysis cells obtained in which anodes in the form of carbon blocks are hung in calcined petroleum anode factories coke and usually pitch are produced as binders. The Wed The mixture of petroleum coke and pitch is turned into a shaker on the table machine-attached form under compression to an anode block, näm Lich molded to the so-called green anode, which is then in a kiln location is hardened. The higher the anode block density, the better and The passage of current through the anode block in the electr trolysis cell.

Bei der Vorbereitung der Anodenblöcke für ihren Einsatz in der Schmelz flußelektrolyse müssen die Anodenblöcke mit Stromzuführungsstangen bzw. den Anodenstangen fest verbunden werden. Dazu werden die unteren Enden der Anodenstangen, die meistens zu einem Joch ausgebildet sind, wobei die Anzahl und die Anordnung der Anodenstangenenden des Jochs in Abhän gigkeit von der Größe des Anodenblocks in Hinblick auf das Gewicht und auf die elektrische Stromverteilung festgelegt sind, von oben in entsprechend vorgeformte Ausnehmungen des Anodenblocks eingeführt und verbleibende Zwischenräume bzw. Hohlräume in den Ausnehmungen werden mit flüssi gem Eisen ausgegossen. Dabei bilden sich um die Anodenstangenenden Gußhülsen, die sowohl eine mechanische Festigkeit der Verbindung Anodenstange/Blockanode als auch eine gute elektrische Leitfähigkeit von der Anodenstange in die Blockanode bewirken.When preparing the anode blocks for their use in the enamel River electrolysis, the anode blocks with power supply rods or the anode rods are firmly connected. To do this, the bottom ends of the anode rods, which are usually formed into a yoke, the Number and the arrangement of the anode rod ends of the yoke depending the size of the anode block in terms of weight and are fixed to the electrical current distribution, from above in accordingly preformed recesses of the anode block inserted and remaining Spaces or voids in the recesses are filled with liquid poured out according to iron. This forms around the anode rod ends Cast sleeves, both mechanical strength of the connection Anode rod / block anode as well as good electrical conductivity of the anode rod into the block anode.

Die in die Oberseite der Blockanode bei deren Vibrationsabformung einge formten Ausnehmungen bzw. Zapfenlöcher zum Vergießen der Anodenstan genenden mittels des Gußmetalles besitzen der besseren Ausformung wegen bisher einen zylindrischen oder einen konisch nach oben erweiterten Durchmesser (Broschüre "Rüttelverdichter", Nr. 10-710 der KHD Hum boldt Wedag AG vom Februar 1981, Seiten 6 und 8). Dabei ist aber die Ge fahr nicht ausgeschlossen, daß beim Erkalten des Gußmetalls durch die Schrumpfung der Kontakt zwischen Metallgußhülse und Blockanoden-Zap fenlochwandung und damit die Festigkeit der Verbindung Gußhülse/Anoden block verschlechtert sowie der Übergangswiderstand für den elektrischen Stromfluß von der Anodenstange in die Blockanode vergrößert werden.The inserted into the top of the block anode during its vibration impression formed recesses or mortises for potting the anode rod genenden by means of the cast metal have the better shape previously a cylindrical or a flared upwards Diameter (brochure "Vibration compactor", No. 10-710 of the KHD Hum boldt Wedag AG dated February 1981, pages 6 and 8). But here is the Ge drive not excluded that when the cast metal cools through the Shrinkage of the contact between the cast metal sleeve and block anode Zap fenlochwandung and thus the strength of the connection cast sleeve / anodes block deteriorates and the contact resistance for the electrical Current flow from the anode rod into the block anode can be increased.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zwischen Anodenstangenendzap fen und daran hängend befestigter Blockanode mit Anwendung der Metall gußhülsentechnik eine Verbindung zu schaffen, die einerseits mechanisch fest bleibt und die andererseits einen möglichst geringen Übergangswider stand für den elektrischen Strom aufweist.The invention has for its object between anode rod end zap and an attached block anode using metal Cast sleeve technology to create a connection that is mechanical on the one hand remains firm and, on the other hand, the lowest possible transition resistance stands for the electric current.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Maßnahmen des Kennzeich nungsteils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved with the measures of the label solved part of claim 1. Advantageous configurations are in the Subclaims specified.

Charakteristisch für die erfindungsgemäße Verbindung ist, daß der Durch messer der Anodenblockausnehmung sowie entsprechend der Außendurch messer der Metallgußhülse sich von oben nach unten gesehen vergrößert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anodenblockausnehmung eine nach unten konisch erweiterte Bohrung, die aus einer entsprechenden koni schen Nacharbeitung eines vorgeformten Zapfenloches des Anodenblocks nach dessen Brennprozeß bzw. Härtungsprozeß hervorgegangen ist. Schrumpft die Metallgußhülse bei ihrer Erkaltung, so werden dadurch die mechanische Festigkeit der Verbindung sowie der Stromübergang zwischen Anodenstange und Anodenblock nicht verschlechtert, sondern ganz im Ge genteil wird beim Erkalten des Metallgußhülsenmateriales aufgrund der Konizität bzw. des negativen Keilwinkels eine erhöhte Andruckkraft der Kontaktflächen Gußhülse/Blockanode erreicht, die durch das Gewicht des frei an der Anodenstange hängenden Anodenblocks noch vergrößert wird und die auch beim Wiedererwärmen des Anodenblockes während des Ein satzes in der Schmelzflußelektrolyse erhalten bleibt, wodurch auch der Übergangswiderstand für den elektrischen Strom so gering wie möglich ge halten wird.It is characteristic of the compound according to the invention that the through diameter of the anode block recess and according to the outside diameter knife of the metal casting sleeve increases from top to bottom. In In a preferred embodiment, the anode block recess is one downwardly flared bore, which consists of a corresponding conical reworking a preformed pin hole of the anode block after its firing process or hardening process. If the metal casting sleeve shrinks when it cools, then the mechanical strength of the connection as well as the current transfer between Anode rod and anode block not deteriorated, but entirely in the ge opposite is when the metal casting sleeve material cools due to Conicity or the negative wedge angle an increased pressure force of the Contact surfaces cast sleeve / block anode reached by the weight of the anode block hanging freely on the anode rod is still enlarged and also when reheating the anode block during the on Set is retained in the melt flow electrolysis, which also the Contact resistance for the electrical current as low as possible will hold.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention and its further features and advantages are based on the in the drawing schematically illustrated embodiment explained.

Die Zeichnung zeigt das untere Ende (10) einer Stromzuführungsstange bzw. Anodenstange, wobei an diesem unteren Stangenende (10) ein Koh lenstoff-Anodenblock (11) frei hängend befestigt ist. Zur Herstellung der Verbindung zwischen dem Anodenstangenendzapfen (10) und dem daran hängend befestigten Anodenblock (11) wird in die Oberseite der Grünanode bei deren Vibrationsabformung zunächst eine Ausnehmung eingeformt bzw. vorgeformt, die zylindrisch ist oder einen konisch nach oben erweiterten Durchmesser aufweist. Nach dem Härten der auf diese Weise vorbereiteten Grünanode im Brennofen wird das vorgeformte Zapfenloch der Blockanode (11) in der Weise maschinell nachgearbeitet, daß eine nicht nach oben, son dern eine nach unten konisch erweiterte Bohrung (12) entsteht. Dann wird der Anodenstangenzapfen (10) von oben in die entsprechende Ausnehmung bzw. Bohrung (12) des Anodenblocks (11) eingeführt und der Zwischen raum zwischen Zapfen (10) und Bohrung (12) wird mit Gußmetall, z. B. Gußeisen ausgegossen, welches nach der Erstarrung eine feste Gußhülse (13) ergibt. Beim Erkalten des zunächst flüssigen Metalls der Gußhülse (13) wird aufgrund des negativen Keilwinkels eine erhöhte Andruckkraft der Kontaktflächen Gußhülse/Anodenblock erreicht, die durch das Gewicht des frei am Anodenstangenzapfen (10) hängenden Anodenblockes (11) noch vergrößert wird und auch beim Wiedererwärmen während des Einsatzes der Blockanode z. B. in der Aluminium-Schmelzflußelektrolyse erhalten bleibt. Durch den festen Kontakt zwischen der Innenwandung der nach unten ko nisch erweiterten Anodenblockbohrung (12) und der Außenoberfläche der Gußhülse (13) bleibt auch ein möglichst geringer Übergangswiderstand für den elektrischen Strom gewährleistet. Als negativer Keilwinkel an der Kon taktfläche Gußhülse/Blockanode kann ein kleiner Winkel von z. B. 5° bis 20° zur Vertikalen ausreichend sein.The drawing shows the lower end ( 10 ) of a power supply rod or anode rod, with this lower rod end ( 10 ) a carbon anode block ( 11 ) is freely suspended. To establish the connection between the anode rod end pin ( 10 ) and the anode block ( 11 ) attached to it, a recess is first formed or preformed in the top of the green anode during its vibration molding, which recess is cylindrical or has a conically enlarged diameter. After hardening of the green anode prepared in this way in the kiln, the preformed pin hole of the block anode ( 11 ) is reworked in such a way that a not upwards, but a conically enlarged bore ( 12 ) is created. Then, the anode rod pin (10) is inserted from above into the corresponding recess or hole (12) of the anode block (11) and the intermediate space between the pin (10) and bore (12) with cast metal, z. B. cast iron, which gives a solid cast sleeve ( 13 ) after solidification. When the initially liquid metal of the cast sleeve ( 13 ) cools, an increased contact pressure of the cast sleeve / anode block contact surfaces is achieved due to the negative wedge angle, which is increased by the weight of the anode block ( 11 ) hanging freely on the anode rod journal ( 10 ) and also during reheating during the use of the block anode z. B. is retained in the aluminum melt flow electrolysis. Due to the firm contact between the inner wall of the downwardly expanded anode block bore ( 12 ) and the outer surface of the cast sleeve ( 13 ), the lowest possible contact resistance for the electrical current is guaranteed. As a negative wedge angle on the contact surface cast sleeve / block anode, a small angle of z. B. 5 ° to 20 ° to the vertical may be sufficient.

Aus der Zeichnung geht mit gestrichelten Linien angedeutet noch hervor, daß zur Vergrößerung der Kontaktfläche Anodenblock/Gußhülse in die nach unten konisch erweiterte Bohrungswandung (12) der Anodenblockausneh mung z. B. vier um den Umfang verteilt angeordnete Längsnuten bzw. Profile (14) eingearbeitet sein können, die dann beim Ausgießen des Zwi schenraumes zwischen Anodenstangenzapfen (10) und Anodenblockausneh mung (12) von der Gußhülse (13) in Form von entsprechend radial nach außen vorstehenden Profilen (15) ausgefüllt werden.From the drawing is indicated with dashed lines still shows that to enlarge the contact area anode block / casting sleeve in the downwardly flared bore wall ( 12 ) of the Anodeblockausneh tion z. B. four distributed around the circumference longitudinal grooves or profiles ( 14 ) can be incorporated, which then when pouring the inter mediate space between anode rod journal ( 10 ) and Anodenblockausneh tion ( 12 ) from the cast sleeve ( 13 ) in the form of corresponding radially outward above profiles ( 15 ) are filled.

Claims

1. Connection between an anode rod end pin ( 10 ) and a carbon anode block ( 11 ) attached to it for use, in particular for aluminum melt flow electrolysis, the anode rod pin being inserted from above into a corresponding recess ( 12 ) in the anode block ( 11 ) and the Gap between the pin and anode block recess is filled with a metal casting sleeve ( 13 ), characterized in that the diameter of the anode block recess ( 12 ) and corresponding to the outer diameter of the casting sleeve ( 13 ) increases from top to bottom as seen.

2. Connection according to claim 1, characterized in that the anode block recess is a downwardly flared bore ( 12 ), the process of curing or hardening process has arisen from a corresponding conical reworking of a pre-shaped pin hole of the anode block ( 11 ).

3. Connection according to claim 2, characterized in that in the downwardly flared bore wall ( 12 ) of the anode block recess around the circumference arranged longitudinal grooves or profiles ( 14 ) are incorporated, which then when pouring the space between the anode rod journal ( 10 ) and the anode block recess ( 12 ) are filled by the cast sleeve ( 13 ) in the form of corresponding radially outwardly projecting profiles ( 15 ).