NO150970B - Apparat for sammenpakking av karbonerte pasta i foringene for metallurgiske og elektrometallurgiske ovner - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et apparat for sammenpakking av karbonerte pasta i foringene for metallurgiske og elektrometallurgiske ovner. Foringer i celler for fremstilling av aluminium ved elektrolyse av aluminiumoksyd oppløst i smelt-et kryolitt er bygget opp av blokker av karbon eller grafitt som utgjør cellens katode. Blokkene føyes sammen med pasta som for å få de riktige elektriske egenskaper er karbonert. Karbonert pasta betyr derfor i det følgende den pasta som

i det minste delvis er karbonert og er tilsatt et bindemiddel og "foringspastaen" er en karbonert pasta, som i det vesent-lige består av koks og bek.

Den vanlige foringspasta blir nyttet ved en relativ høy temperatur på 110 - 14 0°C der pastaen er fyllt i sammenføy-ningene mellom blokkene. For å gjøre foringen tilstrekkelig kompakt og tett må pastaen avsettes i påhverandre følgende sjikt som maksimalt er 15 - 20 cm. tykke og hvert lag må

bli sammenpakket ved hjelp av en stamper eller en pneumatisk hammer. Denne operasjon blir utført manuelt og er ofte vanskelig for den som utfører arbeidet på grunn av vibrasjonene såvel som varmen og damp og røyk fra tjære. Holdbarheten for en elektrolysecelle til fremstilling av aluminium av-henger f.eks. nøye av hvorledes skjøtene er blitt utført mellom katodeblokkene. Av den ovenstående årsak er det tide-ligere gjort forsøk på sammenpakking av ildfaste produkter, f.eks. som beskrevet i US Patent nr. 4.120.488 som angår sammenpakking av sten som skal danne foring i en høyovn for jern- eller stålindustrien. Norsk patent nr. 132.359 be-skriver en sammenpakkingsanordning til fremstilling av anode-og katodeelektroder av karbonert pasta beregnet for elektrolyse av aluminium der det arbeides med trykk og vibrasjoner. Også i US Patent nr. 3.497.017 anvendes det statisk trykk

fra en hydraulisk anordning og slag eller støt der et stem-pel skal utføre slagene og settes i bevegelse av en roterende eksenteranordning. Anordningen er imidlertid beregnet på å pakke sammen jord- og terrengmasse og kan ikke tilpasse bearbeiding av foringen i celler til fremstilling av aluminium.

Det er videre fra fransk patent nr. 2.236.654 og 2.017.343 kjent å sammenpakke anodeblokker for elektrolyseceller for fremstilling av aluminium under trykk der et høyt statisk trykk kombinert med vibrasjon blir utøvet på den karbonerte pastaen. På den ene side er imidlertid visse stasjonære maskiner konstruert til fremstilling av en rekke støpte gjenstander med konstant form og størrelse og på den annen side blir hoveddelen av sammenpakningsarbeidet utført ved hjelp av det høye statiske trykk og vibrasjonen tjener kun til å gjøre fyllingen av støpeformen enklere.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er derfor å komme frem til et apparat som kan mekanisere sammenpakkingen av karbonert pasta som anvendes ved oppbygging av foringen i elektrolyseceller ved hjelp av blokker av karbon eller grafitt og der sammenpakkingen foregår på den for nettopp dette formål beste måte. I henhold til oppfinnelsen er dette oppnådd ved at apparatet omfatter en vibrasjonsgenerator med en vibrasjonsamplitude mellom 1 og 50 mm, og en anordning til frembringelse av statisk trykk, samt en innretning for overfør-ing av vibrasjonene og det med disse samvirkende statiske trykk under sammenpakningen, samt anordninger for å forflytte og orientere apparatet i alle stillinger i rommet som kreves for sammenpakkingen.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene som gjengir et utførelseseksempel og der: Figur 1 viser apparatet sett fra siden anbrakt på en liten løpekran over ovnen der skjøtene blir forseglet med karbonert pasta, Figur 2 viser hvorledes en stampeanordning er utført og festet der anordningen er beregnet for smale spalter og, Figur 3 viser en stamper for brede sammenføyninger.

Sammenpakningsstamperen 1 består av en metallboks som er utstyrt med en vibrasjonsfrembringende anordning. Av alle de mulige innretninger som finnes til frembringelse av vibrasjoner har det vist seg at motorer med eksentrisk ubalanse er de mest praktiske, økonomiske og sterkeste. De kan drives f.eks. med elektrisitet eller trykkluft. Den eksentrisk ubalanserte motor er anbragt på en slik måte at dens rotasjonsakse hovedsakelig ligger i et horisontal-plan. Dersom bedre likevekt er ønskelig, er det mulig å benytte to eksentrisk ubalanserte motorer hvis rotasjons-retninger er motsatt hverandre og er synkronisert slik at to ubalanser kan passere samtidig, henholdsvis topp og bunn. Komponenten for vibrasjoner i sideretningen kan dermed justeres til en middelverdi eller en lavere verdi eller til og med helt til null. Det sammen resultat kan oppnås med en enkel motor som driver to synkroniserte ubalanserte roterende anordninger i motsatte retninger som ovenfor.

Andre vibrasjonsgeneratorer kan benyttes uten at man derved avviker fra formålet med oppfinnelsen, f.eks. en generator som har en magnetostriksjonsvirkning eller en trykkluft-vibrator.

r Uansett hvorledes vibrasjonene kommer i stand, har man funnet at det beste resultat blir oppnådd dersom den maksimale vibrasjonsamplitude målt fra topp til topp ikke overskrider 50 mm og fortrinnsvis ligger mellom 1 og 10 mm. Over disse stør-relser er det ikke riktig å snakke om vibrasjoner, men om gjentatte støt som ikke er tilstrekkelig effektive til å frem-bringe den optimale sammenpakning.

Sammenpakningsanordningen 1 er anbragt ved enden av en opphengningsarm 2, festet til enden av en brakett 3 som er bevegelig om en vertikal akse 4. Det statiske trykk ble frembragt av jekken 5. Hellningen av sammenpakningsanordningen er stillbar, f.eks. ved hjelp av en dobbel rotasjonsjekk eller fra andre kjente innretninger.

Hendelen 12 setter operatøren istand til å føre bevegelsen og forenkle innstillingen av apparatet i høyde med sammen-føyningene. Sammenpakningsverktøyet eller "stamperen" skal være utskiftbar slik at den kan tilpasses formen og størrel-sen på sammenføyningen eller f6ringen som skal bearbeides, og slik at den derved kan overføre vibrasjonsenergi og statisk trykk til pastaen. Den sitter fast men er løsbar under sammenpakningsapparatet. Stamperen 6 (figur 2) er tilpasset en lang og smal sammenføyning. Den er forsynt med hull for å redusere vekten slik at man får riktigere overføring av vibrasjonene. Den er festet ved hjelp av to klør 7, 7',

som står symmetrisk på siden av sammenpakningsanordningen og med klemskruer 8, 8' på sammenpakningsapparatets fotplate. Stamperen 9 (figur 3) er beregnet på å stampe en skråning dvs. den hellende del som forbinder bunnen av en elektrolysecelle med de vertikale sidevegger.

Opphengningen og forskyvningen av apparatet kan foregå på

en hvilken som helst kjent måte. Det som er vist på figur 1 er bare en enkel utførelsesform som er tilpasset en elektrolysecelle. Opphengningen omfatter her en vogn 10 som kan

bevege seg på den horisontale bjelke 11, til en portalkran 12 som forskyves på skinner 13, 13'. Skinnene er anbragt langs elektrolysecellen eller hele serien med celler om det er behov for det.

Et eksempel på oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere i det følgende.

Et apparat for sammenpakning av karbonerte pasta i henhold til oppfinnelsen er bygget opp slik: a) En sammenpakningsanordning 1 består av en pneumatisk motor som roterer med 3000 omdr./min. når den blir til-ført trykkluft på 6 bar og den dreier en vekt på 4 kg. som er 3 cm ute av senter. Den totale vekt av sammenpakningsanordningen er 100 kg. og amplituden på vibrasjonene er fra 3-10 mm. b) En jekk 5 utøver på sammenpakningsanordningen et trykk som kan justeres mellom 1000 og 20.000 daN. En opp-hengningsbrakett 3 er forbundet med vognen 10 ved hjelp av en krone som har tverrgående valser, slik at den kan dreies 360°. Den er utstyrt med en låseanordning som holdes apparatet i en fast retning. c) Retningsvognen 10 ruller på tverrbjelkene på portalkranen og er utstyrt med silikonhjul for å dempe vibrasjonene, og den blir drevet ved hjelp av en tannstang og et tannhjul som er drevet av en trykkluftmotor. Motoren er forsynt med bremser som holder vognen på plass under en sammenpakningsoperasjon. d) Portalkranen kan forskyves på skinnene 13, 13', langs cellene og blir da drevet av en pneumatisk motor. Portal-kranens hjul blir drevet på begge sider av kranen for å forhindre "krabbe"-bevegelse, og bevegelseshastigheten kan være 9 m/min. e) En styreanordning har alle styrebrytere til de forskjellige deler som omfatter portkranén, vognen, sammenpakningsanordningen, heve- og senkeanordningen og jekkene for skrå-stilling, og den er anordnet i personhøyde på et konsoll.

Forskyvning av portalkranen og vognen foretas med en enkel bryter som overfører instruksjoner enten til portalkranen eller til vognen for dermed å kunne forskyve sammenpakningsanordningen ved orientering av braketten 3 i samme retningen som man beveger bryteren. Denne betjeningsanordning kan være anordnet på utsiden av cellen og forbundet med maskinen med et fjernkontrollsystem.

f) Trykket varierer alt etter størrelse på verktøyet og

det trykk som utøves av jekken 5.

For å prøve skjøtenes kvalitet etter bearbeiding med apparatet i henhold til oppfinnelsen er det blitt fremstilt en rekke skjøter med de virkelige dimensjoner, med karbonstøv-pasta mellom karbonblokker som var tiltenkt å danne bunnen av en elektrolysecelle til fremstilling av aluminium.

Skjøtene var 2.36 m lange, 40 mm brede og 450 mm dype. Skjøten ble fremstilt av fire påhverandre følgende lag, med en 2.35 m lang stampeanordning.

Et lag av karbonert pasta på ca. 2 0 cm høyde ble først avsatt. Deretter ble stampeanordningen satt på plass og sammenpakkingen ble utført ved vibrasjon og statisk trykk i omkring 45 sek. Et andre, tredje og fjerde lag av pastaen ble så avsatt og sammenpakket på samme måte inntil skjøtens overkant lå i høyde med karbonblokkene som skal bygges opp.

Skjøten ble avkjølt og tatt fra hverandre og en tetthet på mellom 1.52 og 1.56 ble funnet langs skjøten og prøvene tatt fra forskjellige nivåer og forskjellige stillinger og dette viser en utmerket homogenitet. Graden av sammenpakning, dvs. forholdet mellom volum av sammenpakket pasta og ubearbeidet pasta er i størrelsesorden 45% og kan til og med overskride 50 % som er svært tilfredsstillende.

Ingen klebning av pasta på stampeanordningen kunne sees og selv ikke en overhetet pasta kunne man se noen medrivning av pasta med stampeanordningen under sammenpakningen.

Flere lignende prøver ble utført med det samme tilfredsstillende resultat på forskjellige typer elektrolyseceller. Dette viser at apparatet i henhold til oppfinnelsen kan be-arbeide alle katodeskjøter i forskjellige elektrolyseceller ved bare å bytte ut stampeanordningen.

Apparatet er videre spesielt egnet til fSring av metallurgiske ovner som er fremstilt helt eller delvis av karbonert pasta. Apparatet kan ytterligere omfatte en pastafordeler utført som en tank det er mulig å oppvarme og/eller isolere og med en endeløs transportskrue eller annen anordning som kan føre frem pastaen til skjøten eller for å dekke hele om-råder.

Det er også mulig å fjernstyre eller automatisere betjeningen, noe som er spesielt verdifullt når det skal bearbeides skjøter over en serie med elektrolyseceller som omfatter flere titalls identiske enheter.

I det sistnevnte tilfelle blir styringen utført av en programmerbar automat som har lagret posisjonen og dimen-sjonen av de forskjellige skjøter' og de forskjellige celler i en hukommelse og som ut fra dette styrer sammenpaknings-anordningens bevegelse, tilførsel av pasta og start og stopp av sammenpakningen.

Claims (6)

1. Apparat for sammenpakning av karbonerte pasta i foringene for metallurgiske og elektrometallurgiske ovner, karakterisert ved at det omfatter en vibrasjonsgenerator (1) med vibrasjonsamplitude mellom 1 og 50 mm og en anordning (5) til frembringelse av statisk trykk, samt en innretning (6) for overføring av vibrasjonene og det med disse samvirkende statiske trykk under sammenpakningen, samt anordninger (11,12,13) for å forflytte og orientere apparatet i alle stillinger i rommet som kreves for sammenpakkingen.

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at vibrasjonsamplitudene fortrinnsvis ligger"-mellom 1 og 10 mm.

3. Apparat som angitt i krav 2, karakterisert ved at anordningen for overføring av vibrasjonene og det statiske trykk er et verktøy (6) som er forbundet med vibrasjonsgeneratoren og har en form og profil som er tilpasset foringen som dannes av den karbonerte pasta når denne er sammenpakket.

4. Apparat som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at vibrasjonsgeneratoren (1) har minst en motor som er innrettet til å rotere minst en eksentrisk ubalanse.

5. Apparat som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at vibrasjonsgeneratoren (1) har minst en motor som er innrettet til å rotere to synkroniserte, eksen-triske ubalanser som roterer i motsatte retninger,der de to ubalansene er istand til å passere samtidig ved toppen og ved bunnen.

6. Apparat som angitt i et hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert ved at det ytterligere omfatter en fordeler for den karbonerte pasta.