FI81129C - Anod och foerfarande foer framstaellning av densamma. - Google Patents

Description

1 81129

Anodi ja menetelmä sen valmistamiseksi

Esillä oleva keksintö kohdistuu yleisesti anodeihin ja erityisesti erikoiseen anodimuotoon ja menetelmään sen valmistamiseksi, jolloin anodi käsittää rungon ja runkoon liittyvän kiinni-tyskorvan, jolloin rungossa on etutaso ja takataso ja runko viettää kaula-alueella kohti kiinnityskorvan etupintaa.

Lyhyesti sanottuna on kuparin elektropuhdistus elektrokemialli-nen prosessi, jossa kupari epäpuhtaista anodeista liuotetaan ja päällystetään sitten puhtaille kuparikatodeille. Elektrolyytti, johon elektrodit upotetaan, on tavallisesti happamaksi tehty kuparisulfaattiliuos.

Anodeja valmistetaan kaatamalla sulaa epäpuhdasta kuparia muotteihin. Tavasta riippuen voivat muotit olla kiinteitä tai ne voivat sijaita pyörivässä valupyörässä.

Anodien yleismuoto esitetään kuitenkin kuviossa 1. Kiinnityskor-van profiili esitetään tarkemmin kuviossa 2.

Tällaisen kiinnityskorvan profiilin omaavat anodit eivät sijaitse pystysuorassa tankissa ja oikosulkuja voi syntyä anodien ja katodien välille. Tämän estämiseksi kiinnityskorvat taivutetaan joko elektrolyysiastiassa käsin vasaroimalla tai sijoitetaan kiiloja kiinnityskorvien alle. Toiset yhtiöt valssaavat myös anodin kiinnityskorvat käyttämällä erityistä valssauskonetta. Kaikki nämä lisäprosessit ovat kalliita. Jotkin toiset yhtiöt valavat täysimittaisia kiinnityskorvia (kuvio 3). Tällaisessa tapauksessa on sijoitettava erityisiä välikkeitä muotin kiinni-tyskorva-alueelle, jotta anodi voidaan irrottaa muotista. Tämä prosessi on erittäin työläs ja tällaiset anodit (koska niissä on paksut kiinnityskorvat) tarvitsevat leveämmän tilan anodeille elektrolyysiastiassa. Tämä johtaa alhaisempaan tuotantokapasiteettiin kennoa kohden. J. M. Dompas, M. Govaerts ja K. Hens käsittelivät tätä ongelmaa julkaisussa Up Date On: Continuous Casting of Anodes with Integral Lugs (ΑΙΜΕ, Chicago, helmikuu 1981), jossa he kehittivät jatkuvan valuprosessin anodien valmistamiseksi. Anodin kiinnityskorvan profiili esitetään kuviossa 4. Tällaisissa anodeissa on ohuet kiinnityskorvat, ne sijaitsevat pystysuorassa elektrolyysiastiassa, ja ne eivät kaipaa 2 81129 ylimääräistä työstöä. Tähän prosessiin tarvitaan kuitenkin erityisen pitkälle kehitetyt koneet ja täten investointikustannukset ovat erittäin korkeat.

Esillä oleva keksintö perustuu havaintoon, että elektrolyysias-tiassa pystysuorassa sijaitsevat kuparianodit voidaan valaa suoraan tavanomaisessa anodivalupyörässä tarvitsematta valamisen jälkeen lisätyöstöä. Tämän aikaansaamiseksi on keksinnön mukaiselle anodille tunnusomaista se mitä on määritelty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa ja menetelmälle se mitä on määritelty patenttivaatimuksen 6 tunnusmerkkiosassa. Muottien kiinni-tyskorva-alueet valssataan siten, että anodin ripustuspiste on pystylinjassa painopisteen yläpuolella. Kun muotin kiinnityskor-va-aluetta valetaan, ruiskutetaan grafiittisuspensiolla tai muulla voiteluaineella anodin poiston helpottamiseksi ja jotta aikaansaataisiin parempi anodin ja virtaa johtavan kiskon välinen sähkökontakti.

Seuraavassa keksintöä esitellään lähemmin viitaten oheisiin kuvioihin, joissa kuvio 1 on sivukuva ennestään tunnetusta anodista; kuvio 2 on poikkileikkaus pitkin linjaa 2-2 kuviossa 1; kuvio 3 on poikkileikkaus ennestään tunnetusta anodista; kuvio 4 on poikkileikkaus ennestään tunnetusta anodista; kuvio 5 on poikkileikkaus keksinnöstä; kuvio 6 on isometrinen kuva keksinnöstä; kuvio 7 on perspektiivikuva anodimuotista; kuvio 8 on kuva kuviossa 7 esitetyn muotin yksityiskohdasta; kuvio 9 on sivukuva kuviossa 1 esitetystä anodista.

Viitaten kuvioihin 1 ja 2 esitetään tavanomainen anodi 10. Anodi 10 käsittää rungon 12 ja kiinnityskorvat 14. Anodi 10 riippuu kiinnityskorvista 14 elektropuhdistusastiassa (ei esitetä).

Kiinnityskorvan 14 poikkileikkaus esitetään kuviossa 2. Kiinni-tyskorva 14 käsittää yläpinnan 16, joka kallistuu alaspäin kohti anodin 10 etupintaa 18, taka- ja etupintoja 20 ja 22, ja alempi pinta 24, joka kallistuu ylöspäin kohti etupintaa 18.

Kuten aikaisemmin mainittiin ei anodin 10 yleinen muoto sellaisenaan kuin se esitetään kuvioissa 1 ja 2 salli sitä, että anodi 10 olisi pystysuorassa astiassa (katso kuvio 9). Tästä johtuen on 3 81129 kiinnityskorvia 14 taivutettava voimalla, mikä on aikaaviepä ja korkeintaan puolihyvä keino. Vaihtoehto edellä mainitulle on valettu täysimittainen kiinnityskorva 26 (kuvio 3), joka käyttää hyväksi epätaloudellista ylimääräistä kuparia olennaisesti ei-reaktiivisessa anodin 10 kaulaosassa. Tämän lisäksi on käytettävä erityisiä välikekappaleita, jotta anodi pystyisi irrottautumaan muotista. J.M. Dompas et ai kehittivät jatkuvan valumenetelmän, jossa anodeissa 10" on ohuet kiinnityskorvat 28, ja ne ovat pystysuorassa astiassa, kts. kuvio 4.

Kuvio 5 esittää osittaisen poikkileikkauksen esillä olevasta kiinnityskorvasta 30. Huomioikaa kuinka kapea anodin 32 yläosa on. Runko 36 siis viettää kohti kiinnityskorvaa 30 kaula-alueella 56. Anodi 32 käsittää yläpinnan 34, joka on kalteva alaspäin kohti etupintaa 36, etu- ja takapinnat 38 ja 40 sekä alapinnan 42. Alapinta 42 käsittää alaspäin kaltavan pinnan 44, pystysuoran askelman 46 ja ylöspäin kaltevan pinnan 48. Kulma A esittää käänteiskulmaa verrattuna kuvioon 2. Pystysuora askelma 46 on edullisesti samantasoinen tason F (pystysuunnan) kanssa, joka kulkee painopisteen 60 läpi. Kun anodi 32 on sijoitettu astiaan, toimii pinnan 42 ja askelman 46 muodostama kärki 62 anodin • · ripustusreunana ja kun painopiste 60 on samalla linjalla tason F

kanssa riippuu anodi pystysuorana.

Kuvio 6 esittää anodin 32 isometrisesti. Ulottuvuus g on n.

3,8 cm ·

Todettiin, että anodi 32 kiinnityskorvineen 30 sijaitsee pystysuorassa astiassa eikä se kaipaa lisätyöstöä. Anodit 32, joissa on tämän tyyppinen kiinnitysKurva 30, voidaan valaa tavanomaisessa valupyörässä edellyttäen, että muotin kiinnityskorva-alue ...· päällystetään kevyellä grafiittisuihkulla toistuvasti valamisen aikana. Grafiitilla on kaksi tarkoitusta. Ensinnäkin se voitelee muotin kiinnityskorva-alueen ja mahdollistaa anodin helpon poistamisen muotista. Toiseksi, koska se on pelkistin sekä johtaa sähköä hyvin, se estää kuparioksidin muodostumisen sekä parantaa 4 81129 sähkökosketusta sen kuparikiskon, jonka päällä anodi sijaitsee astiassa, ja anodin välillä. Grafiittikäsittelyn lisäksi kontrolloidaan muotin vääntymistä. Toinen menetelmä muotin vään-tymisen kontrolloimiseksi on käyttää kaksoisontelomuottia, kuten kanadalaisessa patenttihakemuksessa esitetään.

Viitaten kuvioon 7 esitetään muotti 50, jossa on haluttua kiinni-tyskorvan 30 rakennetta vastaava muotoilu. Kuvio 8 on yksityiskohtainen kuva kiinnituskorvan ontelosta 52. Standardikokoiselle 0,914 x 0,914 m anodille 32 käänteiskulma A on noin 5 astetta, ulottuvuus D on n. 2,54 cm ja ulottuvuus E on n. 3,2 mm. Ulottuvuus E on anodin vertikaalisuuden funktio (määritellään jäljempänä) .

Kaksoisontelomuotti 50 (siis kaksipuolinen muotti), jossa kiinni-tyskorvan ontelo 52 jyrsittiin niin, että saatiin kuvion 5 esittämät kiinnityskorvat 30, asennettiin tavanomaiseen valupyörään. Anodit 32 valettiin systemaattisesti ja muotin 50 kiinnityskorva-ontelo 52 ruiskutettiin grafiitilla. Grafiittivoiteluaine on gra-fiittisuspensio vedessä tai muussa nesteessä, jossa joko on tai ei ole dispergoimisainetta tai muuta samanlaisia ominaisuuksia omaavaa ainetta. Anodit 32 irtosivat helposti muotista50 työntö-tapin avulla, joka työnnettiin aukon 54 läpi. Oli hyvin yllättä-. ! vää huomata kuinka helposti anodi 32 irtosi, koska on pitkään luul tu, että kiinnityskorva, jossa on käänteiskulma, ei lähde muotista ulos siististi ja helposti johtuen sen geometrisesta muodosta.

Kokeiltiin eri lämpötiloja, jotta voitaisiin päätellä anodin sekä sen valmistusmenetelmän tehokkuus. Tulokset esitetään alla. Tietyn ajan aikana kerättiin neljä koe-erää anodeja (kukin erä sisälsi 38 anodia) ja niiden "vertikaalisuus" mitattiin. Anodin vertikaalisuus, josta esitetään esimerkki tavanomaisella anodilla kuviossa 9, on välimatka B anodin ja absoluuttisen vertikaalikoh-dan C välillä, kun anodi riippuu astiassa. Mitä lähempänä nollaa B-arvo on, sitä pystysuoremmassa anodi on. Vapaasti voidaan to-deta, että jos anodi heilahtaa vastakkaiseen suuntaan kuin mitä 5 81129 kuviossa 6 esitetään on anodin vertikaalisuus negatiivinen. Palataksemme kuvioon 8 voidaan ulottuvuutta E vaihdella riippuen vertikaalisuuden suuruusluokasta ja etumerkistä. Tämä on myös funktio anodin vääntymisasteesta. Mitä suurempi vääntymisaste on sitä pienempi E:n täytyy olla.

Koe no Muotista Anodin vertikaalisuus (”B) valettujen Keskimäärä Standardipoikkeama ?™dien (mm) (mm) maara_ -— - -5— - 1 50 -2,6 + 3,0 2 300 -2,8 + 3,3 3 800 -1,4 + 3,6 4 1000 -1,3 + 3,0

Tavanomaisen anodin tuotanto (Kuvio 2): tuotettuna 27,3 + 7,5 elektrolyysit astiassa vasaroituna 2

On selvää, että kuvioissa 5 ja 6 esitetyillä kiinnityskorvilla 30 valmistetut anodit 32, jotka on valmistettu valupyörässä, ovat ylivoimaisia suorituskyvyltään verrattuna tavanomaisiin ano-deihin 10, jotka on vasaroitu elektrolyysiastiassa.

Elektrolyysiastiassa pystysuorassa riippuvat anodit voidaan valaa tavallisessa valupyörässä käyttäen grafiittia voiteluaineena muotin kiinnityskorva-alueella. Esillä olevat anodit asettuvat elektro-lyysiastiaan paremmin pystysuuntaan kuin tavalliset vasaroidut anodit. Täten säästetään huomattavasti työvoimaa elektrolyysi-astiässa^ ja saadaan suurempi virrantehokkuus. Tällaiset parannukset saadaan aikaan minimaalisin investoinnein. Itse asiassa on laskettu, että takaisinmaksuaika on sata kertaa lyhyempi verrattuna jatkuvaan valujärjestelmään.

Vaikkakin tässä on esitettu esillä olevan keksinnön erityisiä sovellutusmuotoja on alan ammattilaiselle selvää, että niitä voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa ja keksinnön 6 81129 eräitä piirteitä voidaan joskus käyttää edullisesti hyväksi ilman, että vastaavasti käytetään muita piirteitä.

i

Claims (9)

1. Anodi, joka käsittää rungon ja runkoon liittyvän kiinnityskorvan, jolloin rungossa on etutaso (36) ja takata-so (40), ja runko viettää kaula-alueella (56) kohti kiinnityskorvan (30) etupintaa (38), tunnettu siitä, että kiinnityskorvan (30) alapinta (42) käsittää alaspäin kaltevan pintaosuuden (44), jolloin muodostuu käänteiskulma (A) anodin pystysuoran ripustusasennon aikaansaamiseksi astiassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anodi, tunnettu siitä, että käänteiskulmainen kiinnityskorva käsittää yläpinnan (34) ja alapinnan (42), jolloin yläpinta viettää alaspäin kohti anodin etutasoa (36) ja alapinta (42) jakautuu useihin osapintoihin (44, 46, 48).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen anodi, tunnettu siitä, että alapinta (42) käsittää ensimmäisen osapinnan (44), joka viettää alaspäin kohti anodin etutasoa (36), toisen osapinnan (46), joka kulkee ylöspäin ensimmäisestä osasta, ja kolmannen osapinnan (48), joka viettää ylöspäin toisesta osapinnasta kohti anodin etutasoa (36).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen anodi, tunnettu siitä, että toinen osapinta (46) on samantasoinen painopisteen (60) läpi kulkevan pystytason (F) kanssa.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anodi, tunnettu siitä, että käänteiskulma on n. 5°.

6. Menetelmä anodien valamiseksi, tunnettu siitä, että a) käytetään käänteiskulman sisältävää muottia, jossa on kiinnityskorvan ontelo, jonka muoto on sellainen, että kiinnityskorvan profiili käsittää yläpinnan ja alapinnan, jolloin yläpinta viettää alaspäin kohti anodin etutasoa, alapinta jakautuu useihin osapintoihin, jotka on suunnattu anodin ripustamiseksi pystysuoraan astiaan, b) muotti sijoitetaan valupyörään, c) suihkutetaan voiteluainetta kiinnityskorvan onteloon, d) kaadetaan sulaa ainetta muottiin, β 81129 e) pyöritetään valupyörää, f) saatetaan sula aine jähmettymään, ja g) poistetaan anodi muotista.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiinnityskorvan ontelon muoto on sellainen, että kiinnityskorvan alaosaan muodostuu ensimmäinen osapin-ta, joka viettää alaspäin kohti etutasoa, toinen osapinta, joka kulkee ylöspäin ensimmäisestä osapinnasta ja kolmas osapinta, joka viettää ylöspäin toisesta osapinnasta kohti etutasoa.

7 81129

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sula aine on kuparia.

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että voiteluaine on grafiittia.