NO154433B - Forankring for katodestav - Google Patents
Forankring for katodestav Download PDFInfo
- Publication number
- NO154433B NO154433B NO813888A NO813888A NO154433B NO 154433 B NO154433 B NO 154433B NO 813888 A NO813888 A NO 813888A NO 813888 A NO813888 A NO 813888A NO 154433 B NO154433 B NO 154433B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- groove
- anchoring
- track
- iron
- carbon block
- Prior art date
Links
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 title claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 62
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 31
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 14
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 4
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
- C25C3/16—Electric current supply devices, e.g. bus bars
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Dowels (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår forankring for en katodestav
i et spor i en karbonblokk, særlig for anvendelse i en smeltelektrolysecelle for fremstilling av aluminium, idet det i hver sidevegg i forankringssporet er anordnet en ut-tagning som strekker seg over hele karbonblokkens lengde og er utformet for å ta opp en støpejernmantel som utfyller mellomrommet mellom katodestaven og sporet.
For utvinning av aluminium ved elektrolyse av aluminium-
oksyd oppløses dette oksyd i en fluoridsmelte, som for største delen består av kryolitt. Det katodisk utskilte aluminium samler seg under fluoridsmelten på cellens karbonbunn, således at overflaten av det flytende aluminium danner cellens katode. I smeiten er det ovenfra neddykket anoder,
som ved vanlige utvinningsprosesser består av amorft karbon.
Ved elektrolysisk spalting av aluminiumoksyd utvikles ved
disse karbonanoder oksygen som forbinder seg med anodenes karbonmaterial til CO^ og CO. Elektrolysen finner sted innenfor et temperaturområde fra ca. 940 til 970°C .
Elektrolysecellens karbonbunn utgjøres av katodeelementer,
hvori det er anordnet en gjennomløpende jernstav eller en jernstav som er oppdelt på midten. For å oppnå optimalt strømutbytte i cellen, må den elektriske overgangsmotstand mellom jernstavene og karbonblokken være minst mulig. For-bindelsen mellom karbonblokken og jernstavene kan oppnås på forskjellige måter, f.eks. ved innstampning med en stampe-masse, innstøpning med støpejern eller innklebning.
Karbonblokkene og jernstavene forekommer i hittil kjente elektrolyseceller i forskjellige dimensjoner med hensyn på bredde, høyde, lengde og sporform.
Ved fremstilling av karbonbunnelementer eller katodeelementer
er for tiden innstøpningteknikken sterkt utbredt. En jernstav som legges inn i spor i karbonblokken forbindes med karbonmaterialet ved omstøpning med støpejern. De innlagte jernstaver i forankringssporet forvarmes sammen med karbonmaterialet og avkjøles etter innstøpningen til omgivelse-
temperatur. Da jernets varmeutvidelse og- sammentrekning er flere ganger større enn den tilsvarende parameter for karbon, oppstår det ved avkjølingen en spalte mellom karbonmaterialet og støpejernet. Ved innbygning av katodeelementet med jernstav i en elektrolysecelle, lukkes først denne spalte under temperaturstigningen når elektrolysecellen settes i drift, således at det oppstår elektrisk og mekanisk kontakt mellom jern og karbonmaterial.
Hvis imidlertid den spalt som er dannet under sammentrekningen utfylles før arbeidstemperaturen er nådd, kan imidlertid den raskt utvidende jernstav utøve en så sterk kraft på karbonmaterialet i katodeelementene, at det oppstår sprekker i katodens lengderetning.
Spaltens lukking ved anlegg av katodestaven mot karbonmaterialet ved igangsetning av cellen, avhenger av forskjellige drifts^-parametere, f.eks. av formen av karbonblokken (spor) og jernstaven, forvarmningstemperaturen for jern og karbon, forvarm-ingens art, samt støpejernets sammensetning og innstøpning-temperatur. Ofte anordnes i karbonblokken et.spor som er utformet med svalehaleformet tverrsnitt. I dette spor innlagres jernstaven og forankres ved hjelp av innstøpt grått støpejern i karbonblokken. Som en ulempe ved en sådann forankring av katodestavene har det imidlertid vist seg at den spalt som ved avkjøling og rask sammentrekning av støpejernet og staven oppstår mellom de grå støpejern og veggene i karbonblokkens svalehalespor, er tilstrekkelig til å tillate en liten for-skyvning av den støpejerninnleirede jernstav i sporet, når f.eks. katodeelementet dreies fra innstøpningsstilling til arbeidsstilling og/eller elektrodeblokken rystes under tran-sport eller ved innstampning av fuge- og kantstampemasse• Spalten mellom det grå støpejern og svalehalesporets vegg innsnevres da utillatelig, hvilket vil si at det finner sted' en fastkiling, således at jernet ved oppvarming spreng-er karbonmaterialet som bare utvider seg en fjerdedel av det jernet gjør.
Det fastkilte jern i svalehalesporet kan p.g.a. den store friksjonskoefisient mellom jern og karbon neppe bringes til-bake til sin opprinnelige stilling. Spalten mellom sporets bunnflate og jernet som har forskjøvet seg nedover, forblir således uforandret og fører til dårlig elektrisk kontakt og dermed til energitap. Disse tap forsterkes ved langsgående sprekker eller til og med avbrutte stykker i karbonblokken,
og faren for skade p.g.a av inntrengende aluminium under cellens drift øker kraftig.
I DE-OS 24 05 461 foreslås en sporform som ved alle de nevnte prosesser holder de innstøpte staver i samme stilling som ved innstøpningen, således at ingen fastkiling kan forekomme. I hver av sporets sidevegger er det da anordnet minst en ut-tagning, som tjener til forankring av minst et fremspring på den støpejernmantel som omslutter staven. Stavens forskyvnings-tendenser i lengderetningen er imidlertid ikke helt tilfreds-stillende (særlig ikke ved lengre karbonblokker), skjønt de krefter som oppstår holder seg klart under karbonmaterialets sprekkverdier og derved hindrer en utbrytning.
Det er derfor et formål for oppfinnelsen ? frembringe en sådan forankring for en katodestav i et spor i en karbonblokk,
at blokken ikke utsettes for noen skade ved og etter inn-støpningen, men oppviser en overgang mellom jern og karbon med nedsatt elektrisk spenningsfall, er økonomisk å fremstille samt oppviser en forholdsvis god glideevne i lengderetningen.
Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved at uttagningen i blokkens arbeidsstilling danner divergerende skråflater i det øvre området av sporet i retning mot sporets åpning, og skråflatene ved sine nedre ender går over i omtrent horisontale anleggsflater, som ender i sporets tilsvarende sidevegger. En korrekt innstøpt jernstav med rektangelformet eller kvadratisk tverrsnitt kan i innstøpningsstillingen inntil avkjølningen høyst sige ned tilsvarende jernets krympningsmål. Derved oppstår en spalt langs skråflatene, anleggsflåtene samt sporets vertikale sidevegger. Ved innbygning av katodeelementene dreiet i arbeidsstilling, og senest ved innstampning av stampe-masse i fugene og langs kanten, vil imidlertid den innstøpte barre atter forskyves i samme stilling som ved innstøpningen. Ved igangsettingen av elektrodecellen oppvarmes katodeelementene til arbeidstemperatur, hvorved såvel jernstaven som inn-støpningsjernet utvider seg sterkere enn karbonmaterialet. Ved den termiske utvidelse presses jernet optimalt i den koniske form av sporets øvre del (arbeidsstilling) og frem-bringer derved en god elektrisk kontakt mellom jern og karbonmaterial. De omtrent horisontale opplagringsflater gjør derved tjeneste som mothold.
Den del av sporet som ligger øverst i arbeisstilling er ut-sparret på sådan måte at også den innstøpte barre har tilstrekkelig glideevhe i lengderetningen.
Hensiktsmessig forløper den omtrent horisontale anleggsflate for den innstøpte katodestav parallelt med bunn- og toppfalten for den karbonblokk som sporet er anordnet i.
Høyden av de divergerende skfåflater i retning av sporåpningen, hvilket vil si de avskrånede sideflater, utgjør fortrinnsvis 40 - 70% av sporets dybde. Ved for liten høyde av disse skråflater er det ikke mulig helt å oppnå den tilsiktede virkning i henhold til oppfinnelsen. Ved for stor høyde foreligger det derimot fare for at det skal oppstå sprekker ved oppvarming av cellen til arbeidstemperatur, eller t.o.m at den del av karbonblokken som ligger under anleggsflåtene vil bli fraskilt. Av disse stabilitetsgrunner går de avskrånede flater, fortrinnsvis etter en avrunding, direkte over i sporets bunnflate.
Avstanden fra den omtrent horisontale anleggsflate til den bunnflate av karbonblokken som sporet er anordnet i, utgjør altså minst 30% av spordybden.
Skråflatenes vinkelstilling i forhold til vertikalen er såvel i innstøpningsstillingen som i arbeidstillingen fortrinnsvis 3 til 15%. Ved for stor vinkel mellom skråflate og vertikalen svekkes karbonblokkene i for sterkt grad, samtidig som ut-videlsen av det innstøpte jern kan bli for stor, og katodestaven kan bøye seg i lengderetningen som følge av for sterk opphetning. Ved for liten vinkel kan derimot anleggsflaten bli for liten. For å oppnå det nødvendige anleggstrykk for å sikre god elektrisk kontakt mellom jern og karbonmaterial kan det rives av en liten avsats?
Katodeelementer som er dreiet i arbeisstilling kan på vanlig måte sammenføyes til en karbonbunn, men de innstøpte katode-staver kan da ikke kile seg fast i sporet.
Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart ved hjelp av utførelse-eksempler og under henvisning til den vedføyde tegning, hvorpå: fig. 1 viser et vertikalsnitt gjennom et avkjølt katodeelement i innstøpningsstilling, og
fig. 2 viser et avkjølt katodeelement dreiet i arbeisstilling.
Fig. 1 viser en innstøpt katodestav 11 i en karbonblokk 10 i innstøpningsstilling, hvori det dannede katodeelement imidlertid allerede er nedkjølt. Det utsparrede spor 12 i karbonblokken 10 har imidlertid trykket seg mindre sammen enn katodestaven 11 og dens omgivende støpejernssjikt 13. Mellom de konvergerende skråflater 14 i retning av sporåpningen, de vertikale sidevegger 15 og anleggsflåtene 16 på den ene side og støpejernmantelen 13 på den annen side dannes da en spalt 17. Den innstøpte katodestav 11 er sunket inn under planet for bunnflaten 18. Denne flate kommer i motsetning til dekkflat-en 20 ikke i kontakt med det flytende metall i elektrolyse-karet når cellen er i drift.
Bunnflaten 24 av sporet 12 med dybde t går over en avrunding
22 over i de konvergerende skråflater 14, som på sin side oppviser en høyde h. Skråningsvinkelen for disse skråflater i forhold til vertikalen har fått betegnelsen
Ved det katodeelement som er vist dreiet i arbeidsstilling i fig. 2, er jernstaven 11 forskjøvet slik at undersiden av støpejernet ligger i planet for bunnflaten 18 av karbonblokken 10, slik som for før sammentrekningen av jern og karbonmaterial. Spalten 17 strekker seg nå langs de vertikale
sidevegger 15, skråflater 14, avrundingen 22 og bunnflaten 24 av sporet 12. Støpejernet 13 ligger an mot anleggsflaten 16 og hindrer at støpejernet kommer i klem mellom sporets sidevegger .
Ved oppvarming av katodeelementet til arbeidstemperatur vir-ker anleggsflåtene 16 som mothold, mens støpejernet 13 presses i sådan grad mot karbonmaterialet at det oppnås god elektrisk overgangsmotstand.
Claims (6)
1. Forankring for en katodestav (11) i et spor (12) i en karbonblokk (10), særlig for anvendelse i en smelteelektro-lysecelle for fremstilling av aluminium, idet det i hver sidevegg (15) i forankringssporet (12) er anordnet en uttag-ning som strekker seg over hele karbonblokkens lengde og er utformet for å ta opp en støpejernmantel (13) som utfyller mellomrommet mellom katodestaven (11) og sporet (12), karakterisert ved at uttagningen i blokkens arbeidsstilling danner divergerende skråflater (14) i det øvre området av sporet (12) i retning mot sporets åpning, og skråflatene ved sin nedre ende går over i omtrent horisontale anleggsflater (16), som ender i sporets tilsvarende sidevegger (15).
2. Forankring som angitt i krav 1, karakterisert ved at anleggsflåtene (16) forløper parallelt med bunn- og toppflate (18, 20) på karbonblokken (10) .
3. Forankring som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at høyden (h) av de konvergerende skråflater (14) utgjør 40 - 10% av spordybden (t).
4. Forankring som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at de divergerende skråflater (14), fortrinnsvis over en avrunding (22), går direkte ut i fra bunnflaten (24) av sporet (12).
5. Forankring som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at anleggsflåtenes (14) avstand fra den bunnflate (18) av karbonblokken (10) som er forsynt med spor (12) utgjør minst 30% av sporets dybde (t).
6. Forankring som angitt i krav 1-5, karakterisert ved at de konvergerende sideflaters (14) skråstilling («) i forhold til vertikalen ligger mellom 3 og 15°C.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH856580 | 1980-11-19 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO813888L NO813888L (no) | 1982-05-21 |
NO154433B true NO154433B (no) | 1986-06-09 |
NO154433C NO154433C (no) | 1986-09-17 |
Family
ID=4342017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO813888A NO154433C (no) | 1980-11-19 | 1981-11-17 | Forankring for katodestav |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0052577B1 (no) |
AT (1) | ATE6273T1 (no) |
AU (1) | AU545284B2 (no) |
CA (1) | CA1190515A (no) |
NO (1) | NO154433C (no) |
NZ (1) | NZ198976A (no) |
YU (1) | YU272781A (no) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108971675A (zh) * | 2018-08-27 | 2018-12-11 | 焦作和信冶金科技有限责任公司 | 一种电解铝阴极的机械装配方法 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2322284A (en) * | 1983-01-31 | 1984-08-02 | Swiss Aluminium Ltd. | Means of anchorage of anode joins in a carbon anode |
FR2606428B1 (fr) * | 1986-11-10 | 1989-02-03 | Pechiney Aluminium | Procede et dispositif de scellement, sous precontrainte, de barres cathodiques |
DE4443160A1 (de) * | 1994-12-05 | 1996-06-13 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Verbindung zwischen Anodenstangenendzapfen und einem daran hängend befestigten Kohlenstoff-Anodenblock |
DE102011004009A1 (de) * | 2011-02-11 | 2012-08-16 | Sgl Carbon Se | Kathodenanordnung und Kathodenblock mit einer eine Führungsvertiefung aufweisenden Nut |
DE102013207737A1 (de) * | 2013-04-26 | 2014-10-30 | Sgl Carbon Se | Kathodenblock mit einer Nut mit variierender Tiefe und einer Fixiereinrichtung |
GB2542150A (en) * | 2015-09-09 | 2017-03-15 | Dubai Aluminium Pjsc | Cathode assembly for electrolytic cell suitable for the Hall-Héroult process |
CN115058742A (zh) * | 2022-07-06 | 2022-09-16 | 兰州理工大学 | 一种铝电解槽用铝炭直连阳极工作组 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH544578A (de) * | 1973-02-09 | 1973-11-30 | Alusuisse | Elektrodenblock für eine Elektrolysezelle mit einem Stromleit-Barren in einer Nut des Elektrodenblockes |
FR2318244A1 (fr) * | 1975-07-17 | 1977-02-11 | Savoie Electrodes Refactaires | Procede de jonction de barres metalliques avec des blocs de carbone |
-
1981
- 1981-10-07 AT AT81810401T patent/ATE6273T1/de not_active IP Right Cessation
- 1981-10-07 EP EP81810401A patent/EP0052577B1/de not_active Expired
- 1981-11-04 AU AU77089/81A patent/AU545284B2/en not_active Ceased
- 1981-11-16 NZ NZ198976A patent/NZ198976A/en unknown
- 1981-11-17 NO NO813888A patent/NO154433C/no unknown
- 1981-11-18 CA CA000390380A patent/CA1190515A/en not_active Expired
- 1981-11-19 YU YU02727/81A patent/YU272781A/xx unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108971675A (zh) * | 2018-08-27 | 2018-12-11 | 焦作和信冶金科技有限责任公司 | 一种电解铝阴极的机械装配方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO813888L (no) | 1982-05-21 |
AU7708981A (en) | 1982-05-27 |
EP0052577A1 (de) | 1982-05-26 |
EP0052577B1 (de) | 1984-02-15 |
CA1190515A (en) | 1985-07-16 |
ATE6273T1 (de) | 1984-03-15 |
YU272781A (en) | 1983-12-31 |
AU545284B2 (en) | 1985-07-11 |
NZ198976A (en) | 1985-04-30 |
NO154433C (no) | 1986-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO154433B (no) | Forankring for katodestav | |
NO155104B (no) | Katode for smelteelektrolysecelle. | |
NO321328B1 (no) | Katodebunn, katodeblokk og celle med horisontal drenert katodeoverflate med forsenkede spor, for elektroutvinning av aluminium, og anvendelse av cellen. | |
BRPI0615403A2 (pt) | métodos para formação in-situ de ranhuras em um ánodo soderberg | |
NO137508B (no) | Elektrodeblokk til bruk i celler for smelteelektrolyse | |
HU195261B (en) | Carbon anode for electrolytic cell for producing aluminium | |
US4031615A (en) | Method of making cathodes | |
US1562090A (en) | Electrolytic cell | |
RU2727441C1 (ru) | Катодный блок с пазом особой геометрической формы | |
US4621674A (en) | Means of anchorage of anode pins or stubs in a carbon anode | |
CA2910233C (en) | Cathode block having a slot with varying depth and a securing system | |
CA1098077A (en) | Electrolytic cell for the production of aluminium | |
NO832497L (no) | Katodekar for aluminium-elektrolysecelle | |
DE3044676C2 (de) | Verankerung für einen Kathodenbarren | |
NO122558B (no) | ||
RU2037566C1 (ru) | Способ монтажа подины алюминиевого электролизера | |
NO157665B (no) | Elektrolysekar for fremstilling av aluminium ved smelteelektrolyse. | |
NO154173B (no) | Fremgangsm¨te og meisel for brytning av en st¯rknet skorpe i en elektrolysecelle. | |
NO861055L (no) | Elektrolysekar for fremstilling av aluminium. | |
Dell | Potlining failure modes | |
SU281825A1 (ru) | Оодйна алюминиевого электролизера | |
RU2771724C2 (ru) | Катодный блок, имеющий паз переменной глубины и систему крепления | |
NO133094B (no) | ||
SU1062312A1 (ru) | Способ монтажа подовой секции алюминиевого электролизера | |
NO159671B (no) | Elektrolysecelle til utvinning av aluminium. |