DE7226745U

DE7226745U - DEVICE FOR THE PRODUCTION OF A CARBON ANODE

Info

Publication number: DE7226745U
Application number: DE19727226745
Authority: DE
Original assignee: National Southwire Aluminum Co
Current assignee: National Southwire Aluminum Co
Priority date: 1971-07-19
Filing date: 1972-07-19
Publication date: 1976-04-01
Also published as: AT320299B; DE2235363A1; CA972515A; SE387970B

Description

Patentanwälte Ο)8-ΐ9.θ8θΗ-Τ31 (4) 8 München 22, steinsdorfatr.io Ll Dlpl.-!ng. R. BEETZ sen, Tel. (οββ) 227201/22?24»/29ββιο /Patent Attorneys Ο) 8-ΐ9.θ8θΗ-Τ31 (4) 8 Munich 22, steinsdorfatr.io Ll Dlpl .-! Ng. R. BEETZ sen, Tel. (Οββ) 227201/22? 24 »/ 29ββιο /

Dlpl.-lng. K. LAMPRECHT _Telefjr. _{Al!patont Münsh},_n Dlpl.-lng. K. LAMPRECHT _Telefjr . _{Al! Patont Münsh} , _n Dr.-Ing. R. B E E T Z Jr. Telex 521*0-«Dr.-Ing. R. B E E T Z Jr. Telex 521 * 0- «

26.9.1975September 26, 1975

G 72 26 7^5-9G 72 26 7 ^ 5-9

NATIQNA-L-SQUTHWIRE ALUMINUM COMPANY, Carrollton (Georgia),

V.St.A.V.St.A.

/Vorrichtung zur Herstellung einer Kohlenstoffanode y> / Device for making a carbon anode y>

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung einer festen, kompakten Kohlenstoffanode mit einem Rüttel- bzw. Vibrationsgerät.The innovation relates to a device for producing a solid, compact carbon anode with a Shaking or vibrating device.

Bei der Aluminiumreduktion werden Kohlenstoffanoden-Blöcke in Reduktionszelien eingesetzt. Nach bisherigen Herstellungsmethoden von Kohlenstoffanoden-Blöcken werden kalzinierte Petroleum-Koks-Materialien und ein Steinkohlenteerpech-Bindemittel in eine stationäre Stehform gegeben und durch eine Überheiz-Pressung zu einer Blockanode gepreßt. Die Dichte einer derartigen Anode ist für die Verwendung in einer Reduktionszelle nicht so vorteilhaft wie die durch Einsatz eines pneumatisch, elektrisch, hydraulisch, mechanisch oder auf ähnliche Weiss betriebenen Vibrationsoder RUttelgerätes hergestellte. In the case of aluminum reduction, carbon anode blocks are used used in reduction cells. According to previous production methods of carbon anode blocks are calcined petroleum coke materials and a coal tar pitch binder placed in a stationary standing mold and pressed into a block anode by overheating. The density of such an anode is not as advantageous for use in a reduction cell as produced by using a pneumatic, electric, hydraulic, mechanical or similar vibrating or shaking device.

So ist eine Vorrichtung bekannt (CH-PS 507 I70), in der die zu verdichtende Kunstkohlemasse von unten her gerüttelt und gleichzeitig von oben her mit einem zunehmenden Druck belastet wird, wozu vorzugsweise ein besonderer Deckel dient. Wenn nun an der Unterseite des Deckels VorsprUnge angebracht sind, um an dei Kohlenstoffanoden-So a device is known (CH-PS 507 I70), in which shakes the charcoal mass to be compressed from below and at the same time from above with an increasing Pressure is loaded, for which purpose a special cover is preferably used. If now protrusions on the underside of the lid attached to the carbon anode

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Oberseite entsprechende Vertiefungen zu erzeugen, ist der im Bereich der Vorsprünge auf die KohieriHlof fiiiaööc einwirkende Druck relativ hoch, so daß die Vertiefungsstellen der Kohlenstoffmasse leicht zu hohen Belastungen ausgesetzt werden, die zu örtlichen Spannungsspitzen führen, von wo aus sich leicht Risse in der fertigen Anode oder auch ungleichmäßige elektrische Eigenschaften bilden können.To create corresponding depressions on the upper side is the area of the projections on the KohieriHlof fiiiaööc Acting pressure is relatively high, so that the indentations of the carbon mass are easily exposed to high loads which lead to local stress peaks, from which cracks can easily develop in the finished product Can form anode or non-uniform electrical properties.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung derart auszubilden, daß unter Vermeidung der genannten Nachteile damit Kohlenstoffanoden herstellbar sind, die eine gleichmäßig hohe Dichte ohne Rißbildungsneigung und gleichmäßige elektrische Eigenschaften aufweisen und sich vorteilhaft für Aluminiumreduktionszeiien eignen.The innovation is based on the task of designing such a device that while avoiding the Cited disadvantages so that carbon anodes can be produced which have a uniformly high density without a tendency to crack and have uniform electrical properties and are advantageous for aluminum reduction cells suitable.

Gegenstand der Neuerung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist die im Schutzanspruch 1 gekennzeichnete Vorrichtung. The object of the innovation, with which this object is achieved, is the device characterized in protection claim 1.

Weiterbildungen der Neuerung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further developments of the innovation are in the subclaims marked.

Die Neuerung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten A us führung s beⁿ" spiele näher erläutert; darin zeigen:The innovation is explained in more detail with reference to the example illustrated in the drawing A guide us s be ⁿ "games, in which:

Fig. 1 eine teilgeschnittene Vorderansicht einer Vorrichtung zur Herstellung der Anoden mit einer Presse, einer Form, einem Matrizenrahmen, einem V~>rschubbehälter und einem pneumatisch betriebenen Vibrator;Fig. 1 is a partially sectioned front view of an apparatus for producing the anodes with a Press, a mold, a die frame, a feed container and a pneumatically operated one Vibrator;

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Pig ν 2 eine tet!geschnittene vorderanaioht einer Vorrichtung zur Herstellung der Anoden mit einem elektrisch betriebenen Vibrator, bei der die Form und der Vorschubkasten sich in ihren untersten Positionen befinden;Pig ν 2 a tet! Cut front anioht of a device for the production of the anodes with an electrically operated vibrator, in which the The mold and the feed box are in their lowest positions;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit einem hydraulischen Hebemechanismus zum Bewegen der Form und des Vorsohubkastens.Fig. 3 is a side view of the device with a hydraulic lifting mechanism for moving the Shape and the feed box.

Wie in der Zeichnung im einzelnen dargestellt, ist ein Bauteil 43 mit seinem einen Ende mit einem Vorschubkasten 13 und mit seinem anderen Ende mit einem hydraulischen Stempel 12 verbunden (Fig. 3). Die Bewegung wird vom hydraulischen Stempel 12 über das Bauteil 43 auf den Vorschubkasten 13 übertragen. Der hydraulische Stempel 12 bewegt den Vorschubkasten 13 auf Schienen 14 in eine Position über der Form l6. In der untersten Stellung (Fig. 2) umfassen die Wände der Form 16 einen Matrizenrahmen 15. Wenn der Vorschubkasten 13 auf einer Vibrationsplatte 17 (Fig. 2) aufliegt und sich die Form l6 in ihrer untersten Position befindet, wird kalziniertes Petroleum-Koksmaterial und ein Steinkohlenteerpech-Bindemittel in den Vorschubkasten 13 eingeführt. Danach bewegt sich die Form 16 mittels eines hydraulischen Stempels 39 über einen Verbindungsrahmen 42 aus ihrer untersten Position 37 in ihre oberste Stellung Der Vorschubkasten 13 hebt sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Form l6, da beide auf dem Verbindungsrahmen 42 befestigt sind (Fig. 3).As shown in detail in the drawing, a component 43 is at one end with a feed box 13 and connected at its other end to a hydraulic ram 12 (Fig. 3). The movement is from the hydraulic Stamp 12 via component 43 onto the feed box 13 transferred. The hydraulic ram 12 moves the feed box 13 on rails 14 to a position above the Shape l6. In the lowest position (FIG. 2) the walls of the mold 16 comprise a die frame 15. When the feed box 13 rests on a vibrating plate 17 (Fig. 2) and the mold l6 is in its lowest position, calcined petroleum coke material and a coal tar pitch binder are placed in the feed box 13 introduced. The mold 16 then moves by means of a hydraulic ram 39 over a connecting frame 42 from its lowest position 37 to its uppermost position. The feed box 13 rises at the same speed like the shape l6, since both are fastened on the connecting frame 42 (Fig. 3).

Der Vorschubkasten 13 ist ein hohler Behälter mit oberen und unteren öffnungen zur Aufnahme und Entleerung der Kohlenstoffmasse und des Bindemittels. Wenn sich der Vor-The feed box 13 is a hollow container with upper and lower openings for receiving and emptying the Carbon mass and the binder. If the fore

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schubkasten 13 und die Form 16 anheben, dann verbleibt die fissss und das SiSldersitt"! -?uf <1«r Vibrato onsulafcte 17, D^r Matrizenrahmen 15 ist entweder zur Aufnahme eines Vibrationstisches oder eines Rüttelformgerätes l8, welches unterhalb der Vibrationsplatte YJ montiert ist, ausgebildet. Der Matrizenrahmen 15, das Vlbrationsgerät 18 und die Vlbrationsplatte 17 sind so stabil ausgeführt, daß sie in inaktiviertem Zustand dem vollen Arbeitsdruck des Preßstempels 27 widerstehen können.drawer 13 and lift the mold 16 then remains the fissss and SiSldersitt "-? uf <1« r vibrato onsulafcte 17, D ^ r female die 15 is either for receiving a vibration table or a Rüttelformgerätes l8 which is mounted below the vibrating plate YJ The die frame 15, the application device 18 and the application plate 17 are made so stable that they can withstand the full working pressure of the press ram 27 in the inactivated state.

Wenn die Form .V6 zusammen mit dem in ihren Wänden enthaltenen Material in ihre oberste Position angehoben ist und an der den Formboden bildenden Vibrationsplatte 17 anliegt, wird der Vorschubkasten 13 durch den hydraulischen Stempel 12 abgezogen, der Preßstempel 27 mit Vorsprüngen 28 bis zur Anlage auf dem Materv J abgesenkt und das Luftoder pneumatische Vibrationsgerät 18 eingeschaltet. Es wird durch Luft betätigt, welche über eine Leitung 4l durch einen Luftetnlaß 19 in einen Luftzylinder 25 eintritt Ein sich aus dem Zylinder 25 nach aufwärts erstreckender Druckstempel 20 steht in Kontakt mit einem an einem Bauteil 40 montierten Schlagstift 21. Das Bauteil 40 ist am Gerät 18 befestigt. Die Bewegung des Stempels 20 wird vom Schlagstift 21 und dem Bauteil 40 auf das Vibrationsgerät 18 übertragen. Das Vibrationsgerät 18 wiederum versetzt die Vibrationsplatte 17 und das in der Form 16 enthaltene Material in Vibrationsbzw. Rüttelbewegungen. Die Abluft strömt durch einen Luftkanal 24 und tritt durch Auslaßöffnungen 22 und 23 aus. Das Vibrationsgerät läuft so lange, bis faktisch die ge= samte, zwischen den Kohlenstoffpartikeln eingeschlossene Luft entfernt ist, wodurch das Material in die gewünschte Anodenforai gebracht und verfestigt wird.If the shape .V6 together with the Material is raised to its uppermost position and rests against the vibration plate 17 forming the mold bottom, If the feed box 13 is withdrawn by the hydraulic ram 12, the ram 27 with projections 28 lowered to the system on the Materv J and the air or pneumatic vibration device 18 switched on. It is actuated by air, which via a line 4l through a Air inlet 19 enters an air cylinder 25. A plunger extending upwardly from cylinder 25 20 is in contact with a striker 21 mounted on a component 40. The component 40 is fastened to the device 18. The movement of the punch 20 is transmitted to the vibration device 18 by the striker 21 and the component 40. The vibration device 18 in turn sets the vibration plate 17 and the material contained in the mold 16 in vibrationsbzw. Shaking movements. The exhaust air flows through an air duct 24 and exits through outlet openings 22 and 23. The vibration device runs until the de facto ge = velvet trapped between the carbon particles Air is removed, whereby the material is brought into the desired anode hole and solidified.

Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung enthält im Inneren des Matrizenrahmens 15 ein elektrisch betriebenes Vibratioriögfci-ät. Abgesehen vom Vibrationsmechanismus ist der Betriebsablauf dieses Gerätes der gleiche wie der der Ausführung nach Fig. i. Strom gelangt über Leiter im Kabel zum Gerät und fließt zu einer am Stempel 31 montierten Spule 30. Der Schaft 31 ist von Ausgleichs- oder Stabilisierungsfedern 32 umgeben. Sobald Strom durch die Spule 30 fließt, wird ein Kraftfeld aufgebaut, welches die Kontaktplatte 33 anzieht. Die Kontaktplatte 33 ist zu beiden Seiten ?n einer flexiblen Membran 34 montiert, die von ihr durchragt wird. Sobald die Spule 30 und die Platte 33 in Kontakt gelangen, unterbricht ein Überlastschalter 35 den Stromfluß zur Spule 30. Die Membran 34 und die Feder 32 bewegen sich dann in ihre ursprüngliche Position zurück wodurch die Vibration entsteht. Die Frequenz dieser Unterbrechungen und Verbindungen wird durch die Ausbildung der Parameter und Eigenschaften der Membran 34, der Spule 30, der Federeinrichtung 32 und des Überlastschalters 35 bestimmt. Die Bewegung der Membran 34 überträgt die Vibration durch einen Virratordeckel 36. Dieser Deckol 36 ist mit dem Vibrationsgerät l8 verbunden und dieses wiederum mit der Vibrationsplatte 17.The device shown in Fig. 2 contains an electrically operated inside the die frame 15 Vibratioriögfci-ät. Apart from the vibration mechanism is the operation of this device is the same as that of the Execution according to Fig. I. Current arrives at the device via conductors in the cable and flows to one mounted on the punch 31 Coil 30. The shaft 31 is made up of compensating or stabilizing springs 32 surrounded. As soon as current flows through the coil 30, a force field is built up, which the contact plate 33 attracts. The contact plate 33 is mounted on both sides of a flexible membrane 34 that extends from it is penetrated. As soon as the coil 30 and the plate 33 come into contact, a circuit breaker 35 interrupts the Current flows to coil 30. Diaphragm 34 and spring 32 move then return to their original position the vibration arises. The frequency of these interruptions and connections is determined by the training of the Parameters and properties of the membrane 34, the coil 30, the spring device 32 and the circuit breaker 35 determined. The movement of the membrane 34 transmits the vibration through a virrator cover 36. This cover 36 is connected to the vibration device 18 and this in turn to the vibration plate 17.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, hebt und senkt der hydrau-] lische Stempel 39 den Verbindungsrahmen 4'2. Die Form ΐβ,As can be seen from FIG. 3, the hydraulic ram 39 raises and lowers the connecting frame 4'2. The form ΐβ,

die Schienen 14 und der hydraulische Stempel 12 sind an demthe rails 14 and the hydraulic ram 12 are on the

Verbindungsrahmen 42 befestigt. Der Vorschubkasten 13 istConnecting frame 42 attached. The feed box 13 is

j auf den Schienen 14 beweglich montiert. Daher werden beij movably mounted on the rails 14. Therefore, at

einer Bewegung des hydraulischen Stempels 39 die Form l6, die Schienen 14, der Vorschubkasten 13 und der hydraulischea movement of the hydraulic ram 39 the mold l6, the rails 14, the feed box 13 and the hydraulic

■ Stempel 12 angehoben oder abgesenkt.■ Stamp 12 raised or lowered.

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Während der Katerialverdichtung (Vibration) wird die Frrm l6 durcn den hydraulischen Stempel 39 mit einer Geschwindigkeit nach abwärts bewegt, die so gewählt ist, daß die Relativbewegung zwischen dem zu verdichtenden Material und den Formenwänden Null oder annähernd Null ist. Auch während der Verdichtung senkt sich der' Vorsprünge 28 tragende FreBötenipel 27 mit einer Geschwindigkeit, die annähernd gleich der Verdichtungsgeschwindigkeit des Materials ist, wobei nur ein geringer oder gar kein Druck auf das Material aufgebracht wird, so daß es zu irgendwelchen speziellen komplementären Formen der Ansätze 28, Konen, Kegelstümpfe, Zylinder, Vertiefungen, Identifizierungsnummern, Würfel verschiedener Gestalt, Einkerbungen, Vorsprünge und ähnlicher Formen geformt werden kann, die in die Fläche des Stempels eingearbeitet sein können. Die Vibrations- oder Rüttelbewegung erlaubt ein Entweichen faktisch der gesamten zwischen den Kohlenstoffpartikeln eingeschlossenen Luft und führt dadurch zu einer Verdichtung des Materials ohne Aufbringung einer großen Druckkraft durch den Preßstempel Nach vollzogener Materialverfestigung wird der Vibrationsmechanismus inaktiviert. Der Preßstempel 27 senkt sich danach kontinuierlich weiter ab und übt einen ausreichend großen Druck zur weiteren Verdichtung des Materials aus und formt zuletzt die Materialoberflächen entsprechend der Ansätze, Einkerbungen o. ä. an der unteren Stempelfläche. Befinden sich der Rahmen 42, der hydraulische Stempel 39 und die Form l6 in ihrer untersten Position 37» dann bewegt der hydraulische Stempel das Bauteil 43 und den Vorschubkasten IJ), um die geformte Anode von der Platte 17 zum Bauteil 45 zu drücken. Die Anode wird danach vom Bauteil 45 entfernt und zum Endprodukt gesintert bzw. verkokt.During the material compaction (vibration) the mold 16 is moved downwards by the hydraulic ram 39 at a speed which is selected so that the relative movement between the material to be compacted and the mold walls is zero or approximately zero. Also during compaction, the freebötipel 27 bearing projections 28 descends at a rate approximately equal to the rate of compaction of the material, with little or no pressure being applied to the material causing it to form any particular complementary shape of the lugs 28, cones, truncated cones, cylinders, depressions, identification numbers, cubes of various shapes, notches, protrusions and similar shapes can be formed which can be machined into the surface of the punch. The vibration or shaking movement allows virtually all of the air trapped between the carbon particles to escape and thus leads to a compression of the material without the application of a great pressure force by the press ram. After the material has solidified, the vibration mechanism is deactivated. The ram 27 then continues to lower itself and exerts a sufficiently high pressure for further compression of the material and finally forms the material surfaces in accordance with the approaches, notches or the like on the lower stamp surface. If the frame 42, the hydraulic ram 39 and the mold 16 are in their lowest position 37 », the hydraulic ram moves the component 43 and the feed box IJ) in order to press the shaped anode from the plate 17 to the component 45. The anode is then removed from component 45 and sintered or coked to form the end product.

Bei der Vorrichtung gemäß der Neuerung ist nur annähernd l/lO des bei bekannten Pressen erforderlichen Druckes zurIn the device according to the innovation is only approximately 1/10 of the pressure required in known presses for

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Ausbildung von Anoden vergleichbarer Größe und Dichte notwendig. Bekannte Pressen erfordern ein Minimum von annähernd 2,8l kg/mm Druck zur Ausbildung einer Anode brauchbarer Größe und Dichte, wohingegen eine Vorrichtung gemäß der Neuerung nur annähernd 0,28l kg/mm Druck erfordert. Daher gestattet die Neuerung die Vervc^ndung einer sehr viel kleineren Vorrichtung mit entsprechend geringeren Aufsteiiungs- und Betriebskosten.Formation of anodes of comparable size and density necessary. Known presses require a minimum of approximately 2.8l kg / mm of pressure to form an anode of usable size and density, whereas a device according to the innovation only requires approximately 0.28l kg / mm of pressure. Therefore, the innovation allows a much smaller device to be used with a correspondingly lower upgrade and operating costs.

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Claims

■: i JL protection claims

1. Device for the production of a carbon anode, the a vertically movable mold for receiving the carbon material, one in a position directly above the movable one Form movable feed box for delivering the carbon material, one of which is enclosed by the movable form stationary die frame, vibrating elements attached to the die frame and a vertically movable press ram having protrusions on its underside above the stationary die frame, characterized that the mold (l6) and the feed box (13) on one of a vertically movable hydraulic Stamp (39) carried connecting frame (42) are attached and the device adjusting means for adjusting a relative lowering speed of the ram (27) compared to that of the form (ΐβ) with essentially none Applying pressure to the carbon material from the stamp (27) during the vibration of the vibrating organs (17, 18) having.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the vibrating elements from one of the bottom of the mold (16) forming Vibration plate (17) and a vibration device (l8) exist.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the vibration device (18) has pneumatic drive elements (19 to 25, 40, 41).

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the vibration device is electrically operated drive elements (29 to 36).