NO132877B

NO132877B -

Info

Publication number: NO132877B
Application number: NO4706/72A
Authority: NO
Inventors: R F Robl
Original assignee: Aluminum Co Of America
Priority date: 1972-03-24
Filing date: 1972-12-20
Publication date: 1975-10-13
Also published as: DE2303339B2; AU5275973A; AU462927B2; NL161204C; JPS5213487B2; CH565870A5; JPS4914310A; NL161204B; FR2176655B1; IT974332B; RO68160A; GB1365254A; CA979393A; HU166536B; BR7209275D0; SE389518B; PL79564B1; DE2303339A1; NL7303990A; FR2176655A1

Description

Foreliggende oppfinnelse angår elektrolyseceller for fremstilling av smeltede metaller, såsom aluminium, fra forskjellige metallforbindelser, og mer spesielt en anordning for i vesentlig grad å redusere de skadelige effekter av magnetiske felter på det smeltede metall inne i cellene. The present invention relates to electrolytic cells for the production of molten metals, such as aluminium, from various metal compounds, and more particularly a device for substantially reducing the harmful effects of magnetic fields on the molten metal inside the cells.

Ved fremstillingen av f. eks. aluminium i en elektrolysecelle dannes smeltet aluminium ved elektrolyse av aluminium-oksyd oppløst i et smeltet saltbad, hvorved man får et lag av smeltet aluminium på bunnen av cellen. Det er kjent at påvirkning fra magnetiske felter og strømtettheter inne i cellen frem-. bringer elektromotoriske krefter som virker på det smeltede aluminiumslag, og dette resulterer i en vesentlig bevegelse og sirkulasjon av aluminiumslaget inne i cellen, og dette frembringer igjen en sterk erosjon av cellens foring. Denne erosjon, spesielt langs sprekker i cellens foring, danner huller i foringen og kan eventuelt resultere i at en eller flere celler må slås av for å reparere og/eller erstatte foringen. Det er innlysende at det å slå av en celle eller det å reparere eller erstatte en celleforing er en meget kostbar prosess, ettersom cellen da ikke fremstiller metall, foruten at tid, arbeidskraft og materialer for reparasjon og erstatning av foringen ér ve-sentlige faktorer. In the production of e.g. aluminum in an electrolysis cell, molten aluminum is formed by electrolysis of aluminum oxide dissolved in a molten salt bath, whereby a layer of molten aluminum is obtained at the bottom of the cell. It is known that influence from magnetic fields and current densities inside the cell pro-. brings electromotive forces acting on the molten aluminum layer, and this results in a significant movement and circulation of the aluminum layer inside the cell, and this in turn produces a strong erosion of the cell lining. This erosion, especially along cracks in the cell lining, creates holes in the lining and may eventually result in one or more cells having to be shut down to repair and/or replace the lining. It is obvious that turning off a cell or repairing or replacing a cell lining is a very expensive process, as the cell then does not produce metal, and time, labor and materials for repairing and replacing the lining are essential factors.

I tillegg til dette vil det smeltede metallags bevegelse kreve en utillatelig stor adskillelse mellom cellens anoder og celleforingen som er cellens katode, ettersom det bevegede lag har en tendens til å få'en vertikal forskyvning inne i cellen under anodene. Dette store skille mellom cellens anoder og cellens katode øker avstanden- og således den elektriske motstand for strømmen gjennom cellen. Dette resulterer i at man må øke spenningen mellom katode og anode, og man får et høyt kraftfor-bruk. Når man betrakter strømforbruket i hver celle, og en midlere verdi er ofte av størrelsesorden på 150.000 ampere, og det store antall celler i serie, et midlere tall er ofte av størrelsesorden på 150, er det innlysende at den totale økning med hensyn til energiprisen kan bli relativt stor. Når omkostningene ved reparasjon eller erstatning av celleforingene adde-res til økningen i kraft- eller energiomkostningene, forstår man at det kan bli meget kostbart hvis man ikke på noen som helst måte kan regulere det smeltede metalls bevegelse i cellen. In addition to this, the movement of the molten metal layer would require an unacceptably large separation between the anodes of the cell and the cell liner which is the cathode of the cell, as the moved layer tends to have a vertical displacement inside the cell below the anodes. This large separation between the cell's anodes and the cell's cathode increases the distance - and thus the electrical resistance for the current through the cell. This results in having to increase the voltage between cathode and anode, and you get a high power consumption. When one considers the current consumption in each cell, and an average value is often of the order of 150,000 amperes, and the large number of cells in series, an average figure is often of the order of 150, it is obvious that the total increase with respect to the price of energy can become relatively large. When the costs of repairing or replacing the cell linings are added to the increase in power or energy costs, one understands that it can be very expensive if one cannot in any way regulate the movement of the molten metal in the cell.

De magnetiske felter som frembringer bevegelsen av metallaget, oppstår både inne i cellen og.utenfor cellen, og hovedkilden for den eksternt fremstilte fluks eller kraftlinjene er tilførselsskinnene for celleanodene og deler av katodeskinnene som elektrisk forbinder cellen med en tilstøtende celle. Kilden for den internt fremstilte magnetiske fluks er cellestrøm-men selv, dvs. elektrolysestrømmen som går fra anoden til katodeforingen gjennom saltbadet og metallaget, og fra katodetil-knyttende skinner som går inn i foringen. The magnetic fields which produce the movement of the metal layer occur both inside the cell and outside the cell, and the main source of the externally produced flux or lines of force are the supply rails for the cell anodes and parts of the cathode rails which electrically connect the cell to an adjacent cell. The source of the internally produced magnetic flux is the cell current itself, i.e. the electrolysis current that goes from the anode to the cathode lining through the salt bath and the metal layer, and from the cathode-connecting rails that go into the lining.

Generelt er det slik at de krefter som beveger metallet kan reduseres ved å senke den magnetiske feltstyrke inn i cellen, ved å senke strømtettheten inne i cellen og i de forbundne ledeskinner og/eller ved å plasere mønsteret av disse va-riable i deres forhold til cellen og det smeltede lag av aluminium. Tidligere praksis for å redusere de skadelige effekter av magnetiske felt inne i cellen har f. eks. innbefattet forskjellige omplaseringer av katoden og anoden samt deres tilførsels-skinner i forhold til cellen. Man har imidlertid funnet at mens man har klart å redusere en spesiell magnetisk feltkomponent in-ne i cellen, så har de andre magnetiske feltkomponenter blitt-påvirket i ugunstig retning, dvs. at de andre komponenters styrke er blitt øket eller senket på en slik måte at man i virkelig-heten har fått øket hastigheten på det sirkulerende aluminium. Dette skjer fordi de elektromotoriske krefter som beveger det smeltede metall har en tendens til å bevege metallet i et kompli-sert sirkulasjonsmønster, slik at en enkel reduksjon eller elimi-nasjon av en magnetisk feltkomponent kan øke metallbevegelses-. problemet snarere enn å eliminere eller redusere-det. In general, the forces that move the metal can be reduced by lowering the magnetic field strength into the cell, by lowering the current density inside the cell and in the connected conductor rails and/or by placing the pattern of these variables in their relationship to the cell and the molten layer of aluminum. Previous practices to reduce the harmful effects of magnetic fields inside the cell have e.g. involved various repositioning of the cathode and anode as well as their supply rails relative to the cell. However, it has been found that while one has managed to reduce a particular magnetic field component inside the cell, the other magnetic field components have been affected in an unfavorable direction, i.e. that the strength of the other components has been increased or decreased in such a way that in reality the speed of the circulating aluminum has been increased. This happens because the electromotive forces that move the molten metal tend to move the metal in a complicated circulation pattern, so that a simple reduction or elimination of a magnetic field component can increase metal movement. the problem rather than eliminating or reducing it.

De fleste celler som anvendes i aluminiumsindustrien har en ytre magnetisk ledende stålmantel, som vanligvis tjener til å beskytte det indre av cellen for den magnetiske fluks som fremstillen utenfor cellen. Stålmantelen er imidlertid magnetisk sammennengende langs cellens, sidevegger og endeveggen og omslut-ter fullstendig cellen og de tilstøtende strømskinner. Strømmens retning, inne i- cellen- frembringer en magnetisk ..fluks • som er ret-tet inn ; i .-den .magnetisk, sammenhengende mantel og. induserer derved en meget sterk magnetisk- feltkomponent i mantelen ifølge Ampere's lov / H. , dl .= I (lukket), dvs. at summen av de magnetiske intensiteter H i mantelen slik disse kan måles i voksende avstander langs denne, er lik den totale strøm i mantelen. Hvis man f. eks. antar en jevn fordeling av den magnetiske feltstyrke langs mantelen, vil den magnetiserende kraft H ganske enkelt være den innelukkede strøm dividert med cellens omkrets. Med den økning av elektrolysecellestrøm som har skjedd i de senere år, har den resulterende økning av styrken av de magnetiske felt som fremstilles på denne måten, hatt en tendens til å mette mantelen med magnetisk fluks og derved redusere mantelens effektivitet som skjedd overfor strøm utenfor cellen.. Most cells used in the aluminum industry have an outer magnetically conductive steel jacket, which usually serves to protect the interior of the cell from the magnetic flux produced outside the cell. However, the steel jacket is magnetically interlocking along the cell's, side walls and end wall and completely encloses the cell and the adjacent busbars. The direction of the current, inside the cell, produces a magnetic flux • which is directed in; in .-the .magnetic, continuous mantle and. thereby induces a very strong magnetic field component in the mantle according to Ampere's law / H. , dl .= I (closed), i.e. that the sum of the magnetic intensities H in the mantle as these can be measured at increasing distances along it, is equal to the total current in the mantle. If you e.g. assuming a uniform distribution of the magnetic field strength along the mantle, the magnetizing force H will simply be the enclosed current divided by the cell's circumference. With the increase in electrolytic cell current that has occurred in recent years, the resulting increase in the strength of the magnetic fields thus produced has tended to saturate the mantle with magnetic flux and thereby reduce the mantle's effectiveness against current outside the cell ..

Foreliggende oppfinnelse vedrører en elektrolysecelle for fremstilling av smeltede metaller med en mantel fremstilt av et magnetisk ledende materiale ■, hvilken celle, i strømførende-tilstand, er en kilde for magnetisk fluks med tendens til å mette mantelen og frembringe en meget sterk magnetisk feltkomponent i alt vesentlig i en retning inne i mantelen, og oppfinnel--sen er kjennetegnet ved en langstrakt anordning i mantelen for å hindre.den magnetiske fluks, og hvilken anordning forløper i en retning som i alt vesentlig er loddrett på den magnetiske felfckomponents retning, og.hvilken flukshindrende anordning konsentrerer kraften av den magnetiske-feltkomponent i selve anordningen og inne i cellen i et område omkring den flukshindrende anordning, og hvor nevnte konsentrasjon.i vesentlig grad reduserer den magnetiske feltkomponent inne i cellen i den gjenværende del-av mantelen samtidig som metningen av den gjenværende del av mantelen reduseres, hvorved cellemantelen gjøres til et effektivt . skj old overfor megnetiske feltkomponenter som utvikles-utenfor cellen... The present invention relates to an electrolytic cell for the production of molten metals with a mantle made of a magnetically conductive material ■, which cell, in the current-carrying state, is a source of magnetic flux tending to saturate the mantle and produce a very strong magnetic field component in all essentially in a direction inside the mantle, and the invention is characterized by an elongated device in the mantle to prevent the magnetic flux, and which device extends in a direction that is essentially perpendicular to the direction of the magnetic field component, and. which flux preventing device concentrates the force of the magnetic field component in the device itself and inside the cell in an area around the flux preventing device, and where said concentration substantially reduces the magnetic field component inside the cell in the remaining part of the mantle at the same time as the saturation of the remaining part of the mantle is reduced, whereby the cell mantle is made into an eff ectively. shield against magnetic field components that develop-outside the cell...

De f lukshindrende. anordninger, kan være i form av. et innsnitt eller en spalt i mantelen. Innsnittet eller spalten bør fortrinnsvis fylles og lukkes med et ikke-^magnetisk materiale for å lukke,cellen og for å beholde mantelens, strukturelle enhet..- Spalten, i mantelen bør gå i en retning, som' i alt vesentlig er loddrett på retningen av de magnetiske.kraftlinjer (fluks) som frembringes av cellestrømmen. Styrken av den magnetiske feltkomponent i mantelen vil konsentrere seg i spalten og i nær-heten av denne hvor komponentens styrke vanligvis er svak og vanligvis ikke hindrer bevegelsen, av det smeltede metall inne i cellen. Ettersom komponentens totale intensitet er konstant (den er avhengig av cellestrømmen slik det er forklart ovenfor i "forbindelse med Ampere's lov), vil komponentens intensitet i den gjenværende del av mantelen og i den gjenværende del av området inne i cellen bli-svekket tilsvarende, og dette vil igjen gjøre at metallet beveger seg langsommere og/eller stopper. The flight barriers. devices, can be in the form of. an incision or fissure in the mantle. The incision or gap should preferably be filled and closed with a non-magnetic material to close the cell and to retain the structural unity of the mantle. The gap in the mantle should run in a direction which is substantially perpendicular to the direction of the magnetic lines of force (flux) produced by the cell current. The strength of the magnetic field component in the mantle will concentrate in the gap and in the vicinity of this, where the strength of the component is usually weak and usually does not prevent the movement of the molten metal inside the cell. As the total intensity of the component is constant (it depends on the cell current as explained above in connection with Ampere's law), the intensity of the component in the remaining part of the mantle and in the remaining part of the area inside the cell will be attenuated accordingly, and this in turn will cause the metal to move slower and/or stop.

Spalten i mantelen vil dessuten redusere mantelens tendens til metning, hvorved man øker dens effektivitet som et skjold overfor magnetiske felt frembragt utenfor cellen. The gap in the mantle will also reduce the mantle's tendency to saturation, thereby increasing its effectiveness as a shield against magnetic fields produced outside the cell.

I en ytterligere utførelsesform åv oppfinnelsen blir effekten av en brukbar feltkomponent inne i cellen betydelig bedret ved å bruke en magnet feltkobling. Den koblende struktur vil hjelpe til å mette cellemantelen på kritiske punkter for derved å øke styrken eller å påvirke et ytre frembragt felt i cellen. In a further embodiment of the invention, the effect of a usable field component inside the cell is significantly improved by using a magnetic field coupling. The connecting structure will help to saturate the cell mantle at critical points in order to thereby increase the strength or to influence an externally generated field in the cell.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert i forbindelse med tegningene, som viser: fig. 1 et delvis loddrett snitt gjennom en elektrolysecelle utstyrt med én ikke-magnetisk spalt i sin ytre mantel i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, The invention will now be described in more detail in connection with the drawings, which show: fig. 1 a partial vertical section through an electrolysis cell equipped with one non-magnetic gap in its outer jacket in accordance with the present invention,

fig. 2 et oppriss av cellen på fig. 1, fig. 2 an elevation of the cell in fig. 1,

fig. 3 et forstørret snitt gjennom cellen på fig. 1 langs linjen III - III. fig. 3 an enlarged section through the cell in fig. 1 along the line III - III.

Fig. 1 viser en elektrolysecelle 10 for fremstilling av et metall, såsom aluminium. Slike celler består vanligvis av en ytre mantel 12 fremstilt av et magnetisk ledende materiale, såsom stål, og en indre katodeforing lk fremstilt av et karbon-materiale, slik dette er indikert i tverrsnittet på fig. 3 og med en stiplet linje på fig. 1. Mantelen innbefatter vanligvis et øvre deksel 16 som kan ha den utforming som.er vist på fig. Fig. 1 shows an electrolysis cell 10 for the production of a metal, such as aluminium. Such cells usually consist of an outer jacket 12 made of a magnetically conductive material, such as steel, and an inner cathode liner 12 made of a carbon material, as indicated in the cross-section in fig. 3 and with a dotted line in fig. 1. The mantle usually includes an upper cover 16 which may have the design shown in fig.

3, skjønt oppfinnelsen ikke er begrenset til denne konstruksjon. 3, although the invention is not limited to this construction.

Inne i foringen 14 til cellen 10 (på begge sider av denne) og gjennom åpningene 17 i mantelen 12 er det plasert ka-todestrømskinner 18. På yttersiden av cellen er strømskinnene vanligvis forbundet med samle skinner (ikke vist) son; igjen er forbundet med ytterligere samleskinner 20 plasert ved enden av cellenj og slike' samleskinner forbinder cellen i serie med anodene på neste celle, slik at man får en serie som vanligvis be-tegnes et cellebatteri. Inside the lining 14 of the cell 10 (on both sides of this) and through the openings 17 in the mantle 12, cathode current rails 18 are placed. On the outside of the cell, the current rails are usually connected with collecting rails (not shown) son; are again connected to further busbars 20 placed at the end of the cellj and such busbars connect the cell in series with the anodes of the next cell, so that you get a series which is usually referred to as a cell battery.

Opphengt inne i cellen 10 og i en elektrolytt (ikke vist) er anodene 22, som er opphengt ved hjelp av elektrisk ledende staver 24 fortrinnsvis festet til en overliggende anode-skinne (ikke vist). I et cellebatteri vil katodeskinnene frå-den foregående celle gå opp og være forbundet med anodeskinnene slik at man får forbundet tilstøtende celler i en elektrisk serie. Suspended inside the cell 10 and in an electrolyte (not shown) are the anodes 22, which are suspended by means of electrically conductive rods 24 preferably attached to an overlying anode rail (not shown). In a cell battery, the cathode rails from the previous cell will go up and be connected to the anode rails so that adjacent cells are connected in an electrical series.

Under drift vil likestrøm bli tilført cellen via anodene 22, og strømmens retning vil i alt vesentlig være vertikal, og ned gjennom celleelektrolytten og det dannede lag av smeltet metall (ikke vist) på bunnen av celleforingen 14. Strømmen går så gjennom foringen og oppsamles ved hjelp av skinnene 18 for During operation, direct current will be supplied to the cell via the anodes 22, and the direction of the current will essentially be vertical, and down through the cell electrolyte and the formed layer of molten metal (not shown) on the bottom of the cell liner 14. The current then passes through the liner and is collected at using the rails 18 for

så å bli ført over til neste celle via samleskinnene 20. then to be transferred to the next cell via the busbars 20.

Som forklart tidligere vil strømgjennomgangen frembringe magnetiske kraftlinjer (fluks) som ledes inn i den magnetisk ledende mantel 12, og hvis kraftlinjer har en tendens til å mette mantelen og der indusere en meget sterk horisontal magnetisk feltkomponent, og denne metning av mantelen vil i høy grad senke, eller.endog helt eliminere mantelens funksjon som et skjold overfor magnetiske felt som fremstilles utenfor cellen, f. eks. av katode- og anodeskinnene og av de tilstøtende celler. As explained earlier, the flow of current will produce magnetic lines of force (flux) which are led into the magnetically conductive mantle 12, and whose lines of force tend to saturate the mantle and induce there a very strong horizontal magnetic field component, and this saturation of the mantle will to a great extent lower, or even completely eliminate the mantle's function as a shield against magnetic fields produced outside the cell, e.g. of the cathode and anode rails and of the adjacent cells.

Den horisontale magnetiske feltkomponent som induseres i mantelen 12 vil bli avbøyd inne i mantelen og vil gå gjennom laget av smeltet metall, hvorved dettes bevegelser øker in-ne i cellen. I en celle av den type som er vist på fig. 1 og 2, vil det i tillegg til den horisontale komponent også eksistere vertikale og transversale feItkomponenter som sammen med den horisontale komponent har en tendens til å sette metallet i omløp med relativt høy hastighet og i ét komplekst mønster, og et av de mer enkle strømningsmønstre er vist på fig. 2. Mer spesielt har metallet en tendens til å strømme langs endene av cellen vekk fra midten, slik det er angitt ved pilene a på fig. 2, og videre horisontalt langs cellens' sider mot cellens sentrum, slik dette er angitt med pilene b. Etterhvert som metallet beveger seg langs cellens sider, vil det så langsomt bøyes inn mot selve midtpunktet av cellen, slik dette er antydet ved hjelp av pilene c. På denne måte vil det generelt danne seg visse grunnleggende strømmer av metall, skjønt strømningsmønstrene i en elektrolysecelle som anvendes for fremstilling av metall er meget komplekse og kan variere for forskjellige typer av celler, og dets mønstre er avhengige av slike ting som plaseringen av samleskinnene og The horizontal magnetic field component induced in the mantle 12 will be deflected inside the mantle and will pass through the layer of molten metal, whereby its movements increase inside the cell. In a cell of the type shown in fig. 1 and 2, in addition to the horizontal component, there will also be vertical and transverse components of thickness which, together with the horizontal component, tend to circulate the metal at a relatively high speed and in one complex pattern, and one of the simpler flow patterns is shown in fig. 2. More specifically, the metal tends to flow along the ends of the cell away from the center, as indicated by arrows a in Fig. 2, and further horizontally along the sides of the cell towards the center of the cell, as indicated by arrows b. As the metal moves along the sides of the cell, it will slowly bend towards the very center of the cell, as indicated by the arrows c. In this way certain basic flows of metal will generally be formed, although the flow patterns in an electrolytic cell used for the production of metal are very complex and may vary for different types of cells, and its patterns depend on such things as the location of the busbars and

avstanden til de tilstøtende celler. the distance to the adjacent cells.

På grunn av at det magnetiske felt induseres av hoved-elektrolysestrømmen, vil feltstyrken ved hjørnene av strømkilden synke mot null, mens feltstyrken vil øke til sin maksimale verdi langs sidelinjene for nevnte kilde. Med en mantel av den type som er vist på fig. 1 og 2, vil således den horisontale feltkomponent langs sidene av cellen 10 nær hjørnene i cellen være relativt svak, mens styrken av det horisontale felt vil øke vesentlig langs cellens sider. Denne styrkefordeling på den horisontale komponent vil også eksistere inne i cellen 10 og vil der Because the magnetic field is induced by the main electrolysis current, the field strength at the corners of the current source will decrease towards zero, while the field strength will increase to its maximum value along the side lines of said source. With a mantle of the type shown in fig. 1 and 2, the horizontal field component along the sides of the cell 10 near the corners of the cell will thus be relatively weak, while the strength of the horizontal field will increase significantly along the sides of the cell. This force distribution on the horizontal component will also exist inside the cell 10 and will there

øke metallbevegelsen på grunn av den elektromotoriske kraft den utøver på metallet i en retning som står loddrett på feltets horisontale utstrekning. Denne elektromotoriske kraft utøves på metallet i områder inne i cellen som vil øke metallstrømmen i det firkantede mønsteret som er forklart ovenfor, dvs. at styrken av den horisontale komponent nær siden på cellen vil utøve en kraft i retning av pilene c, mens den horisontale feltkomponent vil være svak omkring cellehjørnene (pilene a). increase the metal movement due to the electromotive force it exerts on the metal in a direction perpendicular to the horizontal extent of the field. This electromotive force is exerted on the metal in areas inside the cell which will increase the metal current in the square pattern explained above, i.e. the strength of the horizontal component near the side of the cell will exert a force in the direction of the arrows c, while the horizontal field component will be weak around the cell corners (arrows a).

Ved hjelp av foreliggende oppfinnelse vil styrken av den horisontale.feltkomponent som induseres i mantelen 12 langs sidene på cellen 10 ved hjelp av den magnetiske fluks som utvikles av cellestrømmen bli vesentlig redusert samtidig som man øker styrken av den horisontale komponent i de cellesider som støter inntil cellens hjørner (i overensstemmelse med Ampere's lov, slik det er forklart ovenfor). Man oppnår dette ved å til-veiebringe forlengede og relativt trange ikke-magnetiske områder 26 i mantelen nær cellens hjørner, slik dette er vist på tegningene. Disse områder 26. vil effektivt bryte og hindre strømmen With the help of the present invention, the strength of the horizontal field component which is induced in the mantle 12 along the sides of the cell 10 by means of the magnetic flux developed by the cell current will be significantly reduced while simultaneously increasing the strength of the horizontal component in the cell sides that abut the corners of the cell (in accordance with Ampere's law, as explained above). This is achieved by providing extended and relatively narrow non-magnetic areas 26 in the mantle near the corners of the cell, as shown in the drawings. These areas 26. will effectively break and impede the flow

av magnetisk fluks i mantelen, hvorved man generelt hindrer en metning av mantelen, slik at denne i tillegg blir et efaktivt skjold overfor magnetiske felt som utvikles utenfor- cellen. Med of magnetic flux in the mantle, which generally prevents a saturation of the mantle, so that it also becomes an effective shield against magnetic fields that develop outside the cell. With

kraften på des langsgående feltkomponent konsentrert i de ikke-magnetiske områder 26,.og således i celleområder hvor strømmen av smeltet-metall går-på tvers av cellen og inn mot dens hjørner, the force on its longitudinal field component concentrated in the non-magnetic areas 26, and thus in cell areas where the flow of molten metal goes across the cell and towards its corners,

vil den kraft somuføves på det smeltede metall av den horisontale komponent ;gå inn mot cellens sentrum rett imot den transversale metalistrøm. Tilsvarende vil kraften av den horisontale komponent langs cellens sider mellom de ikke-magnetiske områder 26 bli tilsvarende svekket, slik at den ikke ville ha noen tendens til å understøtte den innadrettede metalistrøm, noe som var' tilfelle med én-magnetisk sammenhengende mantel. the force exerted on the molten metal by the horizontal component will move towards the center of the cell directly against the transverse metal flow. Correspondingly, the force of the horizontal component along the sides of the cell between the non-magnetic areas 26 will be correspondingly weakened, so that it would have no tendency to support the inwardly directed metal current, which was the case with a single-magnetically coherent mantle.

Som vist på fig. 2 og 3j bør.de ikke-magnetiske områder 26 fortrinnsvis gå inn i et deksel 16 på cellen for å sikre et fullstendig brudd på- den.magnetiske krets som tilveiebringes av cellemantelen. Som vist på fig. 1 og 3, bør de. ikke-magnetiske områder fortrinnsvis strekke seg fra dekselet 16 ned tii åpningene 17, som er tilveiebragt i mantelen for de to strømskinner 18 nær enden av cellen.. På. fig. 3 er materialet i det ikke-magnetiske område vist'i snitt. As shown in fig. 2 and 3j, the non-magnetic areas 26 should preferably enter a cover 16 of the cell to ensure a complete break in the magnetic circuit provided by the cell jacket. As shown in fig. 1 and 3, they should. non-magnetic areas preferably extend from the cover 16 down into the openings 17, which are provided in the jacket for the two current rails 18 near the end of the cell.. On. fig. 3, the material in the non-magnetic area is shown in section.

De"ikke-magnetiske områder 26, slik de er beskrevet her, kan tilveiébringes i mantelen ved å gjøre to i alt vesentlig parallelle og meget trange innsnitt i mantelen på kritiske steder. Den trange delen blir så fjernet, hvorved man får en luftspalt i måTntélen på de kritiske steder, og denne spalt Vil være tilstrekkelig-til.at. man får konsentrert fluksen bg felt-komponehteri her.. For' imidlertid- å. hindre at damper unnviker fra' cellen gjennom spalten og ellers, for å beholde cellens strukturelle enhetj bør en eller flere, spalter fylles og lukkes med et egnet ikke-magnetisk ..materiale. Et slikt materiale er et ikke-magnetisk rustfritt stål,-som i form av en stripe eller en stav fortrinnsvis bør sveises på plass.i mantelen, slik dette er angitt ved de tykkere linjer .27, idet man selvsagt brukér et ikke- - magnetisk sveisemateriale.rThe non-magnetic regions 26, as described here, can be provided in the mantle by making two essentially parallel and very narrow incisions in the mantle at critical locations. The narrow portion is then removed, whereby an air gap is obtained in the mantle. at the critical locations, and this gap will be sufficient to concentrate the flux bg field composition here. However, to prevent vapors escaping from the cell through the gap and otherwise, to keep the structural integrity of the cell unitj one or more, gaps should be filled and closed with a suitable non-magnetic ..material. Such a material is a non-magnetic stainless steel,-which in the form of a strip or a rod should preferably be welded in place.in the mantle, as indicated by the thicker lines .27, obviously using a non-magnetic welding material.r

Med en slik cellestruktur og med en slik konsentrasjon og sVekking -av kraften, av det magnetiske feit i kritiske områder av cellen-, vil man kunne .senke og regulere bevegelsen av det smeltede metall på .en slik måte at metallnivået inne i cellen i alt vesentlig er jevnt og ensartet, hvorved anodene i cellen kan senkes lavere- Dette vil igjen redusere strømveien inne i cellen og derved senke cellemotstanden og spenningen,'hvorved man oppnår betydelige besparelser med hensyn til den elektriske energi. With such a cell structure and with such a concentration and weakening -of the force, of the magnetic fat in critical areas of the cell-, one will be able to lower and regulate the movement of the molten metal in such a way that the metal level inside the cell in all is essentially even and uniform, whereby the anodes in the cell can be lowered lower - This will in turn reduce the current path inside the cell and thereby lower the cell resistance and the voltage, whereby significant savings are achieved with regard to the electrical energy.

Med den regulering av metallbevegelsen man oppnår ved hjelp av foreliggende oppfinnelse, vil dessuten foringens leve-tid bli vesentlig forlenget, slik at man sparer omkostninger ved at man reduserer hyppigheten av reparasjoner og gjenoppbygninger av foringen. With the regulation of the metal movement achieved by means of the present invention, the life of the liner will also be significantly extended, so that costs are saved by reducing the frequency of repairs and rebuilds of the liner.

I den type celle som er vist på tegningene,. vil strøm-skinnene 18 som går inn i katodeforingen 14 utvikle en magnetisk fluks inne i cellen med en komponent som går i rett vinkel i forhold til strømmens retning inne i skinnene og således vertikalt gjennom et lag av smeltet metall inne i cellen. Den magnetiske fluks som utvikles fra hver samleskinné påvirkes av de andre skinnene langs cellen på en måte som har en tendens til å senke styrken av den resulterende vertikale feltkomponent i.området langs den sentrale del av cellen. De samleskinner som imidlertid er plasert ved hver ende av cellen har ingen tilstøtende skinner på den ytre side som eventuelt ville ha tilveiebragt denne fluks-reduserende påvirkning, slik at'man i cellehjørnene: får en meget sterk vertikal komponent. In the type of cell shown in the drawings, the current rails 18 that enter the cathode liner 14 will develop a magnetic flux inside the cell with a component that runs at right angles to the direction of the current inside the rails and thus vertically through a layer of molten metal inside the cell. The magnetic flux developed from each busbar is affected by the other rails along the cell in a manner which tends to lower the strength of the resulting vertical field component in the region along the central part of the cell. However, the busbars which are placed at each end of the cell have no adjacent rails on the outer side which would possibly have provided this flux-reducing effect, so that in the cell corners: you get a very strong vertical component.

Fig. 1 og 2 viBer en annen struktur for å regulere bevegelsen av smeltet metall inne i cellen 10, h<y>orved man får ytterligere bedre økonomi, slik dette ble forklart ovenfor i forbindelse med de ikke-magnetiske områder 26. Mer spesielt er det på fig. 1 og 2 vist to C-formede magnetiske koblingslegemer 30 plasert omkring, men i en viss avstand.fra endeskinnen 20. Koblingslegemene er fortrinnsvis festet til mantelen 12 nær cellens utløpsside, slik dette er vist på fig.. 2, idet cellens ut-løpsside er definert som den side som støter inn tii neste celle som mottar strøm fra cellen 10 i et batteri av forbundne celler. Figs. 1 and 2 show another structure for regulating the movement of molten metal inside the cell 10, whereby further better economy is obtained, as was explained above in connection with the non-magnetic areas 26. More particularly, that in fig. 1 and 2 show two C-shaped magnetic coupling bodies 30 placed around, but at a certain distance from, the end rail 20. The coupling bodies are preferably attached to the mantle 12 near the outlet side of the cell, as shown in Fig. 2, the outlet side of the cell is defined as the side that abuts the next cell that receives current from cell 10 in a battery of connected cells.

Koblingslegemene '30 er fremstilt av et magnetisk ledende materiale, såsom jern eller stål, og de er plasert nær inntil og omkring skinnene 20 på en slik måte at koblingslegemene leder og. konsentrerer den magnetiske fluks, som utvikles av skinnene når disse leder elektrisk strøm, inn i mantelen 12 på cellen 10 for å mette denne i området omkring koblingslegemene. Når mantelen er mettet i området omkring koblingslegemene, vil den ikke være et effektivt skjold for det magnetiske felt som frembringes av skinnene 20. The coupling bodies '30 are made of a magnetically conductive material, such as iron or steel, and they are placed close to and around the rails 20 in such a way that the coupling bodies conduct and. concentrates the magnetic flux, which is developed by the rails when they conduct electric current, into the mantle 12 of the cell 10 to saturate it in the area around the connecting bodies. When the mantle is saturated in the area around the coupling bodies, it will not be an effective shield for the magnetic field produced by the rails 20.

Under drift vil cellestrømmen som oppsamles av strøm-skinnene 18 i foringen 14-, slik det er forklart ovenfor, frembringe en magnetisk feltkomponent som går vertikalt gjennom cellen og gjennom det smeltede metall, og disse komponenter har en tendens til å sette metallet i omløp i de fire grunnleggende mønstre, som er forklart tidligere. Med en strøm av elektrisi-tet i hovedskinnene 20 vil det bli frembragt en magnetisk feltkomponent som går vertikalt og i direkte motsatt retning i forhold til den magnetiske feltkomponent som frembringes av samleskinnene 18 inne i cellen nær dennes utløpsside. Da koblingslegemene 30 metter mantelen 12 i området omkring koblingslegemene, slik at mantelen ikke funksjonerer som et skjold for dét indre av cellen fra den vertikale komponent'som frembringes av skinnene 20, vil komponenten trenge inn i endehjørnebmrådene på cellen, slik at den der vesentlig svekker styrken av den vertikale komponent som frembringes av samleskinnene inne i cellen og derved i vesentlig grad redusere hastigheten av det smeltede metall, en hastighet som var frembragt av komponenten fra samleskinnene 18. Med denne reduksjon av det smeltede metalls be-. vegelse kan anodene i cellen plaseres nærmere foringen, hvorved man reduserer motstanden mellom anode og katode samt spéhningen. Videre vil slitasjen på foringen bli redusert, slik at man i vesentlig grad får redusert omkostningene ved reparasjon og erstatning av foringen. During operation, the cell current collected by the current rails 18 in the liner 14, as explained above, will produce a magnetic field component which runs vertically through the cell and through the molten metal, and these components tend to circulate the metal in the four basic patterns, which have been explained earlier. With a current of electricity in the main rails 20, a magnetic field component will be produced which runs vertically and in the direct opposite direction to the magnetic field component produced by the busbars 18 inside the cell near its outlet side. As the coupling bodies 30 saturate the mantle 12 in the area around the coupling bodies, so that the mantle does not function as a shield for the interior of the cell from the vertical component produced by the rails 20, the component will penetrate into the end corner areas of the cell, so that it significantly weakens the strength of the vertical component produced by the busbars inside the cell and thereby significantly reduce the speed of the molten metal, a speed which was produced by the component from the busbars 18. With this reduction of the molten metal's be-. Alternatively, the anodes in the cell can be placed closer to the lining, thereby reducing the resistance between anode and cathode as well as the leakage. Furthermore, wear and tear on the lining will be reduced, so that the costs of repairing and replacing the lining will be significantly reduced.

I den utførelse av oppfinnelsen som er beskrevet ovenfor ble koblingslegemene brukt for å svekke en skadelig magnetisk feltkomponent inne i cellen. På grunn av metallstrømmens komplekse mønstre inne i cellen kan det imidlertid være tilfel-ler hvor en eksisterende magnetisk feltkomponent inne i cellen kan økes for derved å senke eller å stoppe strømmen av metall, og dette kan også oppnås ved hjelp av koblingslegemene. In the embodiment of the invention described above, the coupling bodies were used to weaken a harmful magnetic field component inside the cell. However, due to the complex patterns of the metal flow inside the cell, there may be cases where an existing magnetic field component inside the cell can be increased to thereby lower or stop the flow of metal, and this can also be achieved with the help of the coupling bodies.

Det er innlysende at med de store strømmengder som anvendes i cellene og det store antall celler som anvendes i se-rier for fremstilling av metall på kommersiell basis, vil en reduksjon av spenningen og foringsslitasje slik dette kan frembringes ved hjelp av de ikke-magnetiske mantelområder 26 og koblingslegemene 3.0' ifølge foreliggende oppfinnelse, frembringe en vesentlig- økonomisk besparelse ved metallfremstillingen. It is obvious that with the large amounts of current used in the cells and the large number of cells used in series for the production of metal on a commercial basis, a reduction of the voltage and liner wear as this can be produced by means of the non-magnetic sheath areas 26 and the coupling bodies 3.0' according to the present invention, produce a significant economic saving in the metal production.

Claims

1. Electrolysis cell for the production of molten metals, with a mantle made of a magnetically conductive material, which cell in the current-carrying state is a source of magnetic flux tending to saturate the mantle and within the mantle produce a strong magnetic field component essentially in one direction, characterized by an elongated preventing device (26) in the mantle (12) for the magnetic flux, which device extends in a direction which is essentially perpendicular to the direction of the magnetic field component, and which flux preventing device concentrates the force of the magnetic field component in the device itself inside. in the cell in an area around the flux-blocking device, and where said concentration substantially reduces the magnetic field component inside the cell in areas in the remaining part. of the mantle at the same time as the saturation of the remaining part of the mantle is reduced, whereby the cell mantle becomes an effective shield against magnetic field components that develop outside the cell.

2. Electrolysis cell according to claim 1, characterized in that the flux preventing device consists of an elongated non-magnetizable gap (2.6), provided in the mantle (12) of the cell (10).

3. Electrolysis cell according to claim 2. characterized in that the f.flow prevention device includes an elongated structure (27) made of a non-magnetic material fixed in it. elongated slit (26).

4. Electrolysis cell according to one of the claims 1-3, where the magnetic field component extends along the cell (10) between its ends, characterized in that the flux preventing device (26) provided in the mantle (12) is placed on the sides of the cell near its ends, and essentially vertical.

5. Electrolysis cell according to one of the aforementioned claims, including at least one electric guide rail (20) placed outside and along at least part of the cell (10), and where the guide rail, when it conducts an electric current, produces a magnetic field that extends in a predetermined direction, characterized by a magnetically conductive structure (30) placed close to at least part of the outer guide rail (20), and where the structure in cooperation with the guide rail when it conducts electric current, will effectively saturate the mantle of the cell with magnetic flux in the area near the structure.

6. Electrolysis cell according to claim 5, grade i-s e r-1 in that the magnetically conductive structure (30) is placed on the side of the outer guide rail (20) away from the electrolysis cell (10).

7. Electrolysis cell according to claim 5 or 6, characterized in that the magnetically conductive structure (30) has a configuration which, in combination with the mantle (12) of the cell (10), surrounds the outer guide rail (20) at the place where the structure is placed.