NO139525B - Anordning for kompensering av horisontale magnetfelter i smelte-elektrolyseovner - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en anordning for kompensering av ska-

delige magnetiske horispntalfelter ved pluss-enden av langs-

stilte ovner i anlegg for smelte-elektrolytisk fremstilling av aluminium.

I norsk patent nr. 122.680 er det beskrevet en anordning for kompensering av skadelig magnetisk påvirkning på en ovnsrekke fra en annen i anlegg for smelte-elektrolytisk fremstilling av f.eks. aluminium. Den form for kompensasjon som foreliggende oppfinnelse går ut på, er særlig aktuell i slike anlegg hvor det.er sørget for kompensasjon av den skadelige påvirkning mellom ovsnrekkene i elektrolyseanlegget. Foreliggende oppfinnelse er likevel ikke begrenset til anvendelse av slike anlegg, men kan også benyttes i anlegg hvor det ikke opptrer nevneverdig gjensidig magnetisk påvirkning mellom ovnsrekkene, for eksempel i ovnshaller med stor avstand mellom ovnsrekkene.

Elektrolysestrømmen vil i smelte-elektrolyseovner flyte i det vesentlige i vertikal retning mellom anoden og katoden. Sam-men med den strøm som går i stigeLedere,anodebjelke og samleskinner genereres et horisontalt magnetfelt. Dette feltet skaper bevegelser i elektrolysebad og metall, og gir en krumning'av metalloverflaten. Disse bevegelsene og denne krumningen er skadelig og gir erfaringsmessig ustabil ovnsdrift og redusert strømutbytte.

Det er tidligere kjent forskjellige tiltak for å redusere eller eliminere de skadelige virkninger av uønskede magnetfelter i elektrolyseovner, herunder også horisontale magnetfelter av den art som foreliggende oppfinnelse tar sikte på å kompensere for. Et eksempel er å finne i britisk patent nr. 794-421, som imidlertid søker å begrense skadevirkningene ved å modifisere elektro-lysestrømmens fordeling i metallreserven. Ved foreliggende oppfinnelse blir imidlertid oppmerksomheten i første rekke rettet mot de uønskede magnetfeltkomponenter, særlig med sikte på å oppnå fuli symmetri og en bedre feltfbrdeling i horisontalfeltkompo-henten på tvers av ovnen.. Denne metoden påvirker også bevegelsene i eléktrolysebadet, og disse er av like stor betydning som bevegelsene i metallreserven.

Det skal understrekes at foreliggende oppfinnelse utelukkende gjelder anlegg med langsstilte ovner i ovnsrekkene, hvilket in-nen smelte-elektrolyseindustrien blir ansett å være et arrangement som er fundamentalt forskjellig fra et arrangement med tverrstilte ovner. Det skal her allikevel henvises til at norsk patent nr. 124.318 som er rettet mot et arrangement av tverrstilte elektrolyseovner, omhandler fremføring av samleskinner på undersiden av disse tverrstilte ovner. Dette kjente arrangement ved tverrstilte ovner har imidlertid ikke kunnet være noen rett-ledning for fagfolk som har beskjeftiget seg med problemer ved uregelmessigheter i magnetiske horisontalfelter i langsstilte ovner for smelte-elektrolytisk fremstilling av metall, f.eks. aluminium. Strøm- og feltforholdene ved smelte-elektrolyseovner er så kompliserte at det i praksis er nær sagt umulig å over-føre erfaringer eller løsninger vedrørende magnetfeltkompensasjon fra tverrstilte til langsstilte ovner eller omvendt. Dette gjelder også i høy grad problemene med skadelige magnetiske horisontalr-félter.

I anlegg med langsstilte ovner føres vanligvis strømmen til hver ovn med en hoveddel til dennes ene ende, betegnet som pluss-enden, og med en mindre del til den andre enden, nemlig minus-enden. Ifølge norsk patent nr. 122.680 føres all, strøm til ovnens minus-ende langs.den side som vender mot riaborekken. For å få et mest mulig økonomisk skinnesystem legges kompensasjonsskinnen så nær ovnen som mulig, slik at det for eksempel ikke trengs mer enn ca. 30 kA for å få fullkompensert en ovn for 150 kA. En slik strøm-fordeling gir et gunstig vertikalfélt, men horisontalfeltet blir for sterkt og får en ugunstig fordeling i ovnens pluss-ende. Nærmere bestemt angår således denne oppfinnelse en anordning, for kompensering av skadelige magnetiske horisontalf elter ved pluss-enden av langsstilte ovner i anlegg for smelte-elektrolytisk fremstilling av metall, f.eks. aluminium, særlig hvor kompensering for vertikal magnetisk påvirkning fra en ovnsrekke til «n annen besørges ved utnyttelse av en. anode-strømtilførsel til minus-endén på hver ovn. Det nye og særegne ved anordningen ifølge oppfinnelsen består i første rekke i at en mindre del av strømtilførselen til ovnens minus-ende skjer gjennom en eller flere ledere som er lagt under ovnen i dennes lengderetning, hvilken mindre del utgjør maksimalt 20 % av f den'..tø tale, anode-strømtilf ørsel. Denne eller disse særskilte ledere som er ført under ovnen, gir et magnetfelt som reduserer det skadelige horisontalfelt i pluss-enden av ovnen og som øker horisontalfeltet i dennes minus-endé. Ved hensiktsmessig dimensjonering av den andel av strømtilførselen som går under ovnen, slik at det her fremføres en korrekt strømstyrke, blir det mulig å oppnå full symmetri i horisontalfelt-komponentene på t<y>ers av ovnen slik at dette felt blir tilnærmet lik null midt i ovnen. I tillegg til dette er det en viktig fordel at formen av det horisontale magnetfelt på tvers av ovnen blir mer gunstig da feltstyrken vil ha mindre variasjoner tvers over ovnen. " Dette reduserer de uønskede strømninger både i elektrolysebad og i det smeltede metall. Det er av vesentlig betydning for den praktiske nytte av den her angitte anordning at den. nevnte mindre del av strømtilførselen som er lagt under ovnen i dennes lengderetning, kan være en temmelig liten brøkdel av den totale anode-strømtilførsel når det dreier seg om ovner som befinner seg inne på .ovnsrekken. Det er således ifølge en spesiell utførelsesform av oppfinnelsen" maksimalt 10 % av den totale anode-strømtilførsel til slike ovner inne på ovnsrekken, som utgjør den nevnte mindre del av strømtilførselen under ovnene. Dette betyr ikke at ovnene på enden av ovnsrekkene ikke. kan ha nytte av en anordning ifølge denne oppfinnelse. Tvert imot har anordningen ifølge oppfinnelsen særlig god virkning ved ovnene på enden av ovnsrekkene, . hvor de særlig vanskelige forhold med hensyn til magnetfelt-bildet gjør det meget fordelaktig å utnytte den her angitte anordning , nemlig med strømandeler under ovnen som oftest vil V: ligge betydelig: over de forannevnte maksimale 10 % av den totale anodes tr ømt il f ør sel, f» eks. på otnikring 20 % av total strømmen.

BBdelig er det ifølge oppfinnelsen særlig fordelaktig for strøro-fremføringen under ovnen å anvende en leder eller ledere i form ;ay._flate skinner som er montert tett oppunder ovnsbunnen med en

flatside vendt mot denne. Dermed blir det oppnådd en minst mulig avstand mellom strømveien for kompensasjonsstrømmen og det om-?råde i ovnen som magnetfeltet fra denne skal innvirke på.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 skjematisk viser et eksempel på et oyrisarrangement med en anordning ifølge oppfinnelsen og hvor fig. 2 og 3 viser henholdsvis i grunnriss og tverrsnitt hvordan strømtilførselen under en ovn kan foretas i praksis.

På tegningens fig. 1 er det vist et ovnsarrangement med to ovnsrekker 1 og 2 hvor den ene ovnsrekke 2 gjennomflytes av en strøm som går fra venstre mot høyre, mens strømmen i den annen ovnsrekke går fra høyre mot venstre. Med plusstegn og minustegn er det for h<y>er av ovnene i ovnsrekken 1 angitt hva som er pluss-. enden og minus-enden på ovnene.

Betraktes på fig. 1 den viste ovn 11 i ovnsrekke 1 og strømtil-førselen til denne fra foregående ovn i rekken, dvs. fra ovn 12, fremgår, det at strømmen fra ovn 12 til ovn 11 er represen-tert ved ■ I a og I■ . d som samles opp i hver sin katodesamleskinne

A og B. Hoveddelen av denné strøm, dvs. ca. 65 75 %, går direkte inn på anodeskinner på pluss-enden av ovnen 11, mens resten av strømmen blir ført til minus-enden av denne ovn gjennom respektive strømledere C og D. Den strøm I som går i skinne C langs den ene side av ovn 11, tjener til vertikal kompensasjon slik som f.eks. angitt i norsk patent nr. 122.680, mens strømmen Xj i lederen D fremføres under ovnen 11 for jus-tering av ovnens horisontale magnetfelt i henhold til foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 viser arrangementet rent skjematisk og det er klart at skinnen D kan være oppsplittet i to eller flere ledere dersom dette er hensiktsmessig i praksis.

Dan pir aktiske utførelse pg nødvendige strømstyrke til vertikal og horisontal magnetfelt kompensasjon avhenger av mange faktorer,; ; så som den innbyrdes avstand mellom ovnsrekker, avstanden mellom de enkelte ovner i hver rekke og "plasseringen av katodesamle-skinner og andre ytre ledere. Den viste spesiéllé leder eller skinne D under ovnen er imidlertid meget virkningsfull og ved en ovn for totalstrøm 150 kA hvor det "vanligvis kan være nød-vendig med en strømstyrke på opp tii ca.30 kA for vertikal kompensasjon, er det tilstrekkelig med ca. 10 kA ført under ovnen for horisontal kompensasjon. Av den totale strøm føres i dette eksempel således ca. 40 kA til ovnens minus-ende og 110 kA til; pluss-enden.

Med samtidig vertikal og horisontal kompensasjon som ovenfor be^-skrevet, vil som regel en øket andel av strømtilførselen langs .v siden av ovnen for vertikal kompensasjon, gjøre at den horisontale kompensasjonsstrøm under ovnen kan reduseres. Disse to former for kompensasjon avhenger således av hverandre og den praktiske tilpasning av riktige strømstyrker må skje under henr-syntagen til dette forhold.

Vanligvis blir lederen eller lederne for horisontal kompensasjon under ovnen plassert langs dennes midtaksé, men forskyvning til den ene eller annen side kan efter omstendighetene foretas i av-' hengighet av plasseringen av strømtilførselsskinnen langs siden av ovnen for vertikal kompensasjon.

Figurene 2 og 3 viser noe forenklet et praktisk eksempel på hvordan arrangementet av strømskinner kan være i et utsnitt aV en ovnsrekke inneholdende ovner 21, 22 og 23 som gjennomflytes av elektrolysestrømmen i den nevnte rekkefølge.. :"<:>

Langs ovnen 22 ligger de normale katodesamleskinner 24A og 24B som opptrappes til større tverrsnitt henimot minus-enden.av ovnén .og som ved tverrforbindelser avgir strømmen tii anodestigelédere 28A og 28B for den følgende ovn 23.

På den ene langside av ovnen 22 er det vist en særskilt skinne 26 som tjener til vertikal kompensasjon slik det tidligere er for-klart.. Kompensasjonsstrømmen føres til en hjelpe-anodestigeleder 27 ved minus-enden av ovn 22 for tilførsel av strøm til dennes anode..

Under ovnen 22 er det lagt en ytterligere skinne 25 som like-ledes fører strøm til hjelpe-anodestigelederen 27 fra pluss-eriden av ovnen. _ Som det spesielt fremgår av fig. 3 ligger denne skinne 25 med flatsiden mot og nær opptil ovnsbunnen 22'. Til tross for noe ugunstige kjølemessige forhold ved en slik orien-tering av dette skinnetverrsnitt, er denne foretrukket fordi den ønskede virkning på magnetfeltet da kan bli oppnådd med en mindre strømandel i denne skinne. Det er imidlertid klart at skinnen 25 kan arrangeres og orienteres på andre måter under ovnen, herunder oppdeles i flere mindre skinner etc.

Det fremgår endelig av fig. 3 at såvel de vanlige katodesamleskinner 24A og 24B som kompensasjonsskinnen 26 og selvsagt den ytterligere skinne 25 under ovnen 22, alle ligger på et nivå under gulvet 20 i ovnshallen.

Claims (3)

1. Anordning for- kompensering a<y> skadelige magnetiske horiøontal-felter ved pluss-enden av langsstilte ovner i anlegg for smelte-elektrolytisk fremstilling av aluminium, særlig hvor kompensering for vertikal magnetisk påvirkning fra en ovnsrekke (1) til en annen (2) besørges ved utnyttelse av en anode-strøm-tilførsel til minus-enden på hver ovn, karakterisert ved at en mindre del (.1^.). av strømtilførselen til ovnens minus-ende skjer gjennom en eller flere ledere (D, 25) som er lagt under ovnen (11, 22) i dennes. lengderetning., hvilken mindre del.

(1^) utgjør maksimalt.20 % av den totale anode-strømtilførsel.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert, ved at den nevnte mindre del (1^) av strømtilførselen maksimalt er 10 % av den totale anode-strømtilførsel til ovner som befinner seg inne på ovnsrekken.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at lederen eller lederne (25) under hver ovn har form av flate skinner som er montert tett oppunder ovnsbunnen (22'.) med en flatside vendt mot dénne.