NO163141B

NO163141B - CARBON ANODES PROTECTION CRACK.

Info

Publication number: NO163141B
Application number: NO880099A
Authority: NO
Inventors: Leif Meisingseth
Original assignee: Norsk Hydro As
Priority date: 1988-01-12
Filing date: 1988-01-12
Publication date: 1990-01-02
Also published as: NZ227574A; EP0324632A1; NO880099D0; EP0324632B1; CA1330320C; NO880099L; BR8900109A; ES2031685T3; NO163141C; RU1838453C; DE68901461D1; IS3427A7; AU2843789A; AU609567B2

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en beskyttelseskrage for anvendelse i forbindelse med tilsats av et beskyttelsessjikt av karbonholdig masse over støpejernforbindelsen mellom en karbonanode og nipler på en anodehenger, og rundt den nedre del av niplen som angitt i ingressen til foreliggende søknads krav 1. The present invention relates to a protective collar for use in connection with the addition of a protective layer of carbonaceous mass over the cast iron connection between a carbon anode and nipples on an anode hanger, and around the lower part of the nipple as stated in the preamble to claim 1 of the present application.

Aluminium fremstilles i det vesentlige ved elektrolyse av aluminiumoksyd oppløst i et kryolittholdig bad. Elektrolyseovnene som tillater dette, består av en karbonkatode anbragt i en stålbeholder som innvendig er isolert med ildfaste, iso-lerende produkter. Over karbonkatoden er det anordnet en karbonanode eller et antall karbonanoder som er nedsenket i det kryolittholdige bad og som gradvis oksyderes av oksygen som stammer fra dekomponeringen av aluminiumoksyd. Aluminum is essentially produced by electrolysis of aluminum oxide dissolved in a bath containing cryolite. The electrolysis furnaces that allow this consist of a carbon cathode placed in a steel container that is internally insulated with refractory, insulating products. Above the carbon cathode is arranged a carbon anode or a number of carbon anodes which are immersed in the cryolite-containing bath and which are gradually oxidized by oxygen originating from the decomposition of aluminum oxide.

Strøm føres gjennom cellene fra topp til bunn. Kryolitten holdes i flytende tilstand ved hjelp av Joule-effekten ved en temperatur nær størkningstemperaturen. De vanlige temperaturer for drift av disse celler er mellom 930 og 980°C. Det aluminium som fremstilles, er derfor flytende og avsettes ved gravitet på den tette katode. Aluminium som fremstilles, eller en del av det fremstilte aluminium, blir regelmessig suget av ved hjelp av en støpeøse og dekantert til smelte-ovner . Current is passed through the cells from top to bottom. The cryolite is kept in a liquid state by means of the Joule effect at a temperature close to the solidification temperature. The usual temperatures for operating these cells are between 930 and 980°C. The aluminum produced is therefore liquid and is deposited by gravity on the dense cathode. Aluminum that is produced, or part of the aluminum produced, is regularly sucked off using a ladle and decanted into melting furnaces.

Karbonanodene henger i såkalte anodehengere som igjen er festet med klemmer til en anodebjelke for elektrisk og mekanisk tilkobling. Etter hvert som karbonanodene forbrukes og metall tappes fra cellen (metallet utgjør den egentlige katode) blir anodebjelken senket for å bibeholde en mest mulig konstant avstand mellom katoden og karbonanodene. The carbon anodes hang in so-called anode hangers which in turn are attached with clamps to an anode beam for electrical and mechanical connection. As the carbon anodes are consumed and metal is drained from the cell (the metal constitutes the actual cathode), the anode beam is lowered to maintain as constant a distance as possible between the cathode and the carbon anodes.

I en elektrolysecelle av vanlig størrelse finnes ca. 20 - 30 karbonanoder, og siden disse anodene forbrukes gradvis, må en anode skiftes etter ca. 20 - 30 døgns funksjonstid avhengig av størrelsen på karbonanodene. Hver celle får dermed omtrent ett anodeskift hver dag. In an electrolysis cell of normal size there are approx. 20 - 30 carbon anodes, and since these anodes are consumed gradually, an anode must be replaced after approx. 20 - 30 day service life depending on the size of the carbon anodes. Each cell thus receives approximately one anode change each day.

Som nevnt i det foranstående er karbonanodene opphengt i anodehengere. Disse anodehengere tjener to oppgaver, nemlig å fastnolde karbonanodene i riktig avstand fra katoden og å lede strøm fra anodeskinnen ned gjennom karbonanodene. As mentioned above, the carbon anodes are suspended in anode hangers. These anode hangers serve two purposes, namely to fasten the carbon anodes at the correct distance from the cathode and to conduct current from the anode rail down through the carbon anodes.

Strømstyrken for elektrolyseovnene er idag mellom 100 000 og 300 000 ampere. Anodehengerne er derfor i størst mulig grad fremstilt av metall med høy elektrisk konduktivitet, d.v.s. vanligvis rent eller legert kobber og aluminium. Siden den nederste del av anodehengerne befinner seg ved temperaturer nær temperaturen til det kryolittholdige bad, er imidlertid denne delen av anodehengeren fremstilt av et materiale som er motstandsdyktig overfor disse temperaturer, d.v.s. vanligvis stål. The amperage for the electrolysis furnaces is today between 100,000 and 300,000 amperes. The anode hangers are therefore, to the greatest extent possible, made of metal with high electrical conductivity, i.e. usually pure or alloyed copper and aluminium. However, since the lower part of the anode hangers is at temperatures close to the temperature of the cryolite bath, this part of the anode hanger is made of a material resistant to these temperatures, i.e. usually steel.

Konstruksjonsmessig sett består ståldelen av et tverrgående åk med to eller flere nedadragende sylindriske nipler, mens den øvre metalldelen normalt har rektangulært tverrsnitt og er sveiset eller på annen måte festet til ståldelen. Structurally speaking, the steel part consists of a transverse yoke with two or more downwards cylindrical nipples, while the upper metal part normally has a rectangular cross-section and is welded or otherwise attached to the steel part.

Anodehengerne er festet til karbonanodene ved at niplene er støpt fast i hull i anodene ved hjelp av støpejern. The anode hangers are attached to the carbon anodes by casting the nipples into holes in the anodes using cast iron.

Rundt niplenes nederste del og over støpejernsforbindelsen Around the bottom of the nipples and above the cast iron connection

er det videre lagt en beskyttelsesring av karbontilsats. Dette er gjort ved først å anordne en ring eller beskyttelseskrage rundt niplene og deretter tilsette kragemasse (karbon-masse) i rommet mellom niplene og kragene. Kragemassen av karbon, blir sluttherdet ca. 1 døgn etter innsettingen av karbonanoden i elektrolyseovnen og hindrer at badsmelten kommer i kontakt med stålet i niplene og støpejernet. En slik kontakt kan føre til at jern blir oppløst av og overført til smeltebadet og at niplene og støpeforbindelsen på grunn av tæring blir skadet slik at det forårsakes "kullslipp" a protective ring of carbon additive has also been added. This is done by first arranging a ring or protective collar around the nipples and then adding collar compound (carbon compound) in the space between the nipples and the collars. The carbon collar material is finally hardened approx. 1 day after the insertion of the carbon anode in the electrolysis furnace and prevents the bath melt from coming into contact with the steel in the nipples and the cast iron. Such a contact can cause iron to be dissolved off and transferred to the molten pool and the nipples and casting connection to be damaged due to corrosion causing "coal slip"

(karbonanodene løsner fra anodehengerne). (the carbon anodes detach from the anode hangers).

Beskyttelseskragene som frem til i dag har vært benyttet, The protective collars that have been used until today,

har på grunn av badsmeltens høye temperatur vært laget av aluminium bånd. Disse beskyttelseskragene av aluminium har imidlertid vært dyre å fremstille og anvende. Det siste ikke minst på grunn av den merkostnad som påføres når anodehengeren skal rengjøres for anoderester etter bruk og hvor restene av aluminiumskragene må fjernes før anoderestene knuses. has, due to the high temperature of the bath melt, been made of aluminum strip. However, these aluminum protective collars have been expensive to manufacture and use. The latter not least because of the additional cost incurred when the anode trailer must be cleaned of anode residues after use and where the remains of the aluminum collars must be removed before the anode residues are crushed.

Meget overraskende, til tross for den høye temperaturen på støpejernet under støpingen, og badsmeltens temperatur i elektrolyseovnene har man i henhold til oppfinnelsen kommet frem til at kragene kan være laget av papp. Spesielt har det vist seg hensiktsmessig å benytte en type klebet, brun papp. Herved er det oppnådd vesentlige innsparinger når det gjelder fremstillingskostnadene for støpekragene. Videre unngås de problemer man hadde under rensingen av anodehengerne, idet kragene etter en tid i elektrolyseovnene, på grunn av den høye temperaturen i disse, vil brenne opp, men først etter at beskyttelsesringen av karbontilsats er herdet. Oppfinnelsen er karakterisert ved de trekk som fremgår av det vedheftede, selvstendige krav 1 og de uselvstendige kravene 2-6. Very surprisingly, despite the high temperature of the cast iron during casting, and the temperature of the bath melt in the electrolysis furnaces, according to the invention, it has been concluded that the collars can be made of cardboard. In particular, it has proven appropriate to use a type of glued, brown cardboard. In this way, significant savings have been achieved in terms of the manufacturing costs for the casting collars. Furthermore, the problems encountered during the cleaning of the anode hangers are avoided, as the collars will burn up after some time in the electrolysis furnaces, due to the high temperature in them, but only after the protective ring of carbon additive has hardened. The invention is characterized by the features that appear in the attached, independent claim 1 and the non-independent claims 2-6.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere ved hjelp av eksempel og under henvisning til tegningene hvor: The invention will now be described in more detail by means of an example and with reference to the drawings where:

Fig. 1 viser en anodehenger påmontert en karbonanode, Fig. 1 shows an anode trailer fitted with a carbon anode,

Fig. 2 viser et forstørret utsnitt av forbindelsen mellom en Fig. 2 shows an enlarged section of the connection between a

nippel og karbonanoden vist i fig. 1. nipple and the carbon anode shown in fig. 1.

Fig. 3 viser et eksempel på en pappkrage i henhold til oppfinnelsen, og Fig. 4 viser et annet eksempel på en pappkrage i henhold til Fig. 3 shows an example of a cardboard collar according to the invention, and Fig. 4 shows another example of a cardboard collar according to

oppfinnelsen. the invention.

Fig. 1 viser en anodehenger 1 påmontert en såkalt "forbrent" karbonanode 2 som benyttes i ovner for smelteelektrolytisk fremstilling av aluminium. Anodehengeren 1 består av en øvre del, anodestang 3 av aluminium og en nedre del av stål. Ståldelen består videre av et åk 15 som er forsynt med nedover-ragende nipler 4. Fig. 1 shows an anode hanger 1 mounted on a so-called "burned" carbon anode 2 which is used in furnaces for smelting electrolytic production of aluminium. The anode hanger 1 consists of an upper part, anode rod 3 of aluminum and a lower part of steel. The steel part further consists of a yoke 15 which is provided with downwardly projecting nipples 4.

Karbonanoden 2 er festet til niplene 4 ved hjelp av en støpe-forbindelse 7 (støpejern) som vist i fig. 2. Over støpefor-bindelsen 7 og rundt den nedre del av niplene 4 er det an-brakt en beskyttelsesring av karbon 6. Denne er, som tid-ligere nevnt, dannet ved at det først anordnes en beskyttelseskrage 5 rundt niplene og at det deretter tilsettes karbon-masse i mellomrommet mellom beskyttelseskragen 5 og niplene 4. I fig. 3 er det vist et eksempel på en beskyttelseskrage 8 av papp i henhold til oppfinnelsen. Kragen er laget med utgangs-punkt i en pappstrimmel 8 som er forsynt med en låseanordning ved endene. Låseanordningen består i det her viste eksempel av en låsetunge 10 anordnet ved den ene enden av pappstrimlen, og en spalte eller kutt 12 ved den andre enden. The carbon anode 2 is attached to the nipples 4 by means of a casting connection 7 (cast iron) as shown in fig. 2. Above the casting connection 7 and around the lower part of the nipples 4, a protective ring of carbon 6 is fitted. This is, as previously mentioned, formed by first arranging a protective collar 5 around the nipples and then carbon mass is added in the space between the protective collar 5 and the nipples 4. In fig. 3 shows an example of a protective collar 8 made of cardboard according to the invention. The collar is made with the starting point in a cardboard strip 8 which is fitted with a locking device at the ends. In the example shown here, the locking device consists of a locking tongue 10 arranged at one end of the cardboard strip, and a slot or cut 12 at the other end.

Kragen formes, som det vil fremgå av fig. 3, ved å bøye pappkragen og føre tungen 10 gjennom spalten 12. Kutt 11 ved den indre enden av tungen frembringer mothaker som fastholder denne i spalten. The collar is formed, as will be seen from fig. 3, by bending the cardboard collar and passing the tongue 10 through the slot 12. Cut 11 at the inner end of the tongue produces barbs which retain it in the slot.

Fig. 4 viser et annet låseprinsipp. Her er pappstrimlen 9 ved endene forsynt med tverrsgående kutt 13, 14 som strekker seg noe forbi senterlinjen til strimlen i motsatte retninger. Pappkragen dannes ved å bøye pappstrimlen og la de to spal-tene (kuttene) gripe inn i hverandre. Fig. 4 shows another locking principle. Here, the cardboard strip 9 is provided at the ends with transverse cuts 13, 14 which extend somewhat beyond the center line of the strip in opposite directions. The cardboard collar is formed by bending the cardboard strip and letting the two slits (cuts) engage each other.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til disse to utførelseseksemp-ler. Således kan kragene være dannet av pappstrimler hvor endene på strimlene overlapper hverandre og fastholdes ved hjelp av liming, låsestifter e.l. The invention is not limited to these two embodiments. Thus, the collars can be formed from cardboard strips where the ends of the strips overlap each other and are held in place by means of gluing, locking pins etc.

Claims

1. Protective collar for use in connection with the addition of a protective layer of carbonaceous mass (6) over the cast iron connection (7) between a carbon anode (2) and nipples (4) on an anode hanger (1), and around the lower part of the nipples (4 ), where the collar (5) is first arranged around the lower part of the nipples and where the carbonaceous mass is then added in the space between the collar and the nipple, characterized in that the collar (5, 8, 9) is made of cardboard material, preferably glued, brown cardboard.

2. Protective collar according to claim 1, characterized in that the cardboard collar (8, 9) is formed from a cardboard strip and that the ends of the cardboard strip are fixed to each other by means of a fastening device.

3. Protective collar according to claim 2, characterized in that the fastening device consists of a locking tongue (10) and slot (12).

4. Protective collar according to claim 2, characterized in that the fastening device consists of transverse cuts (13, 14) arranged in the collar (9).

5. Protective collar according to claim 2, characterized in that the fastening device consists of an adhesive connection.

6. Protective collar according to claim 2, characterized in that the fastening device consists of a staple connection or the like.