NO140602B - Anordning for kompensering av skadelig magnetisk paavirkning paa tverrstilte ovner i en ovnsrekke fra en eller flere naborekker, i anlegg for smelte-elektrolytisk fremstilling av aluminium - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en anordning for kompensasjon av skadelig magnetisk påvirkning av tverrstilte ovner i en ovnsrekke, fra en eller flere naborekker, i anlegg for smelte-elektrolytisk fremstilling av aluminium,

Det er vanlig ved smelte-elektrolytisk fremstilling å plassere ovnene elektrisk seriekoblet etter hverandre slik at det dannes to eller flere ovnsrekker, og hovedstrømmen i to naborekker i samme serie vil da ha motsatt retning.

Ovnene er normalt utført med rektangulær eller langstrakt form,

og de kan oppstilles i ovnsrekkene på to prinsipielt forskjellige måter, enten med sin lengderetning i rekkenes retning hvilket be-' tegnes som langsstilte ovner, eller med sin lengderetning på tvers av rekkens retning hvilket betegnes som tverrstilte ovner. Den her omtalte oppfinnelse gjelder et arrangement for tverrstilte ovner i en eller flere ovnsrekker.

En ovn i en ovnsrekke vil påvirkes magnetisk av strømmen i omkring-liggende ovnsrekker, og virkningen vil normalt være et i alt vesent-lig vertikalt rettet magnetfelt som overlagres det magnetfelt som frembringes av strømsystemet i ovnen selv og dens naboovner i samme rekke. Det overlagrede vertikale magnetfelt er uønsket fordi det frembringer elektromagnetiske krefter som setter igang skadelige strømningsbevegelser i ovnens flytende bad og metall, og nedsetter ovnens stabilitet.

Denne oppfinnelse tar sikte på å kompensere dette uønskede vertikale magnetfelt ved en spesiell strømføring gjennom de skinner som for-binder ovnene i rekken. Det finnes på forhånd flere patenter eller patentsøknader for en slik magnetisk kompensasjon, blant annet norsk

patentsøknad nr. 77.3589. Disse er i hovedsaken karakterisert

ved at kompensasjonen frembringes ved strøm gjennom skinner som løper horisontalt omtrent i høyde med det flytende metall.

Det kan i visse henseender være fordelaktig helt eller delvis å unngå strømførende skinner rundt ovnens kortender, for eksempel hvis man ønsker å kunne trekke ovnskassen ut sideveis i kjelleren ved demontering og omforing. Strømmen fra ovnens katodeuttak på pluss-siden må da føres til stigeledningen på minus-siden gjennom skinneføringer under ovnsbunnen. En slik skinneføring blir spesielt gunstig når stigeledningene som fører strømmen videre til anoden på den etterfølgende ovn i rekken er plassert i mellomrommet mellom ov-nenes langsider.

Nærmere angivelser av oppfinnelsen og de nye og særegne trekk ved denne er opptatt i patentkravene. I det følgende skal oppfinnelsen forklares ytterligere under henvisning til tegningen, hvor: Figur 1 viser et skjematisk lengdesnitt gjennom en elektrolyseovn med strømskinner over og under ovnen,

figur la viser et eksempel på fordeling av det vertikale magnetfelt B z asom skyldes den symmetriske del av strømmen gjennom skinnene på figur 1,

figur lb viser et eksempel på fordeling av det vertikale magnetfelt som skyldes en kompensasjonsstrøm på figur 1,

figur 2a viser et skjematisk tverrsnitt gjennom tre ovner i

en ovnsrekke, og

figur 2b viser de samme tre ovner sett ovenfra med tall-eksempler på strømstyrken innført.

En skinneføring av den her aktuelle type er vist eksempelvis i figur 2a og 2b, hvor hele strømmen fra katodeuttakene K på pluss-siden er ført til stigeledninger S på minus-siden gjennom horisontale skinner U under ovnsbunnen. Det er strømmen i disse skinner U, og i de horisontale skinner 0 over ovnen som i hovedsaken vil bestem-me det vertikale magnetfelt i ovnens smelte-hulrom. Ved skrå skinneføringer er det den horisontale strømkomponent som påvirker det vertikale magnetfelt.

Den prinsipielle løsning av magnetkompensasjonen som angitt ved foreliggende oppfinnelse, fremgår av figur 1, som viser et skjematisk lengdesnitt gjennom en elektrolyseovn, og hvor strømstyrken gjennom en rekke skinner 11-15 resp. 21-26 over og under ovnen 10 er indikert ved større eller mindre sirkler i skinnenes posisjon.

Det viste antall skinner er tilfeldig valgt. De åpne sirkler, dvs. skinnene 11-14, resp. 21-25, antyder en symmetrisk strømføring i forhold til ovnens midtakse, mens de fylte sirkler viser en usymmetrisk strømandel gjennom skinner 15 og 26 som er plassert over, respektive under ovnen 10 ut mot den side som vender mot den magnetisk dominerende naborekke. Det er denne usymmetriske strøm-andel som frembringer den ønskede magnetiske kompensasjon ifølge oppfinnelsen.

I figurene la og lb er det vist to kurver som antyder det vertikale magnetiske felt som frembringes i ovnens hulrom av de omtalte horisontale skinnestrømmer, nemlig henholdsvis andelen B z asom frembringes av den symmetriske strømføring, og andelen B ^ som skriver seg fra den usymmetriske strømandel.

Det skal merkes at feltet B helst bør være så nær null som

za

mulig i hele ovnsrommet. For å oppnå dette når det føres liten eller ingen strøm rundt ovnens ender, må strømfordelingen på skinnene over og under ovnen ikke være jevn, men forskjøvet med en større andel ut mot ovnens ender og mindre i midten slik figur 1 antyder med størrelsen av de åpne sirkler. Ved hensiktsmessig høydeplasse-ring av disse skinner, og fordeling av strømmen mellom dem, kan dessuten oppnås en høy grad av jevnhet og symmetri av det langsgående horisontale magnetfelt i ovnsrommet.

Den vertikale magnetfeltandel som er vist i figur lb, og som oppnås ved den usymmetriske strømføring, frembringer den kompenserende virkning som her er tilsiktet, idet den tilnærmet gis samme verdi og motsatt fortegn som det uønskede vertikale magnetfelt som skyldes strømmen i naborekken(e).

Kompensasjonsstrømmen er i figur 1 vist som en usymmetrisk strøm-andel lokalisert bare til skinner 15 og 26 ved ovnens ene ende, men man kan prinsipielt gjerne fordele usymmetriandelen over større deler av skinnesystemet for derved å påvirke kompensasjonsfeltet

B u mere i detalj.

zb J

Den usymmetriske overskuddsstrøm kan i sin helhet føres i skinnene under ovnen, i sin helhet i skinnene over ovnen, eller i alle mel-lomforhold mellom disse ytterpunkter. Det er således mulig å .fordele kompensasjonsstrømmen i ulike forhold mellom skinnene over og under ovnen. Den beste fordeling vil ideelt sett være slik at kompensasjonsstrømmen bare frembringer et vertikalt felt, idet de horisontale feltkomponenter fra skinnene over og under ovnen opp-hever hverandre innenfor ovnsrommet. Imidlertid kan det som regel tåles en god del usymmetri i det langsgående horisontale magnetfelt uten at dette betyr særlig meget. Det kan derfor være aktuelt å fordele kompensasjonsstrømmen mellom skinnene over og under ovnen i alle forhold fra 100 .% over til 100 % under. Når endel av strømmen føres i skinner rundt kortenden av ovnen, kan strøm-føringen mellom ovnene i serien for 80 til 100 % vedkommende skje gjennom skinner over eller under ovnen, mens bare en mindre del på 0 til 20 % føres rundt ovnens kortender.

I figur 2 er det vist et praktisk talleksempel på en kompensasjon etter disse prinsipper for en 160 kA ovnsserie. Det vil fremgå

at strømskinnen U' under ovnen C, på den ene ende trekker 30 kA mot 2 0kA i strømskinnen U" under ovnen ved motstående ende, og tilsvarende har man 50 kA og 40 kA for tilsvarende skinner 0' resp. 0" over ovnen C^' Usymmetriandelen er da 10 kA over 10 kA under ovnen i den ende som vender mot naborekken. En slik usymmetristrøm vil frembringe et vertikalt magnetfelt i størrelses-orden 7-10 gauss ved ovnsrekkens senterlinje, og dette kan kompensere vertikalfeltet fra en 160 kA naborekke i avstand ca.

35-40 m.

Claims (1)

1. Anordning for kompensasjon av skadelig magnetisk påvirkning på tverrstilte ovner i en ovnsrekke fra en eller flere naborekker, i anlegg for smelte-elektrolytisk fremstilling av aluminium,karakterisert ved at strømføringen mellom ovnene over og/eller under disse er usymmetrisk med hensyn til ovnsrekkens senterlinje på en slik måte at et overskudd av strøm ut over den symmetriske fordeling fremføres ut mot den ovnsende hvor den eller de magnetisk dominerende naborekker befinner seg, og derved kompenserer deres magnetiske påvirkning.