NO164721B - Anordning av skinnesystem paa store tverrstilte elektrolyseovner. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en anordning av skinnesystemet på store tverrstilte elektrolyseovner i anlegg for smelteelektrolytisk fremstilling av aluminium, spesielt beregnet på ovner med strømuttak gjennom bunnen av katodekassen for slike ovner.

Det er vanlig ved smelteelektrolytisk fremstilling av aluminium å plassere ovnene etter hverandre, slik at det dannes to eller flere rekker med en senteravstand mellom rekkene på fra 30 til 50 m. Det er en fordel å arrangere ovnene i to eller et større like antall ovnsrekker, der særskilte ledere for tilbakeføring av strømmen derved blir unngått. Strømretningen i to naborekker vil ha motsatt fortegn.

Et alvorlig problem ved slike smelteelektrolytiske prosesser som idag benytter seg av strømstyrker opptil 300 kA, består i at ovnsrekkene har en betydelig magnetisk innvirkning på hverandre, slik at det smeltede metall som danner katoden i bunnen av hver ovn, blir utsatt for elektromagnetiske krefter som følge av den elektriske strøm som flyter gjennom metallet. Avstanden mellom to ovnsrekker er i praksis så stor at naborekken bare påvirker den loddrette feltvektor. For å kompen-sere for den uønskede eller skjeve vertikale feltvektor som skyldes naborekken, føres normalt mer strøm rundt eller under den kortenden av en tverrstilt elektrolyseovn som vender mot naborekken, enn i den andre enden av ovnen. Dette er en velkjent metode som det er tatt ut en rekke patenter på. Med den kjente teknikk er det altså mulig å lage et vertikalt magnetfelt som er symmetrisk om ovnenes lengdeakse og kortakse, men absoluttverdiene i ovnens hjørner vil lett bli større en 30 gauss, i enkelte tilfeller opp mot 100 gauss.

Disse kjente løsninger krever dessuten et større forbruk av strømskinner med derav følgende økte investeringskostnader.

Det har vært et formål med foreliggende oppfinnelse å skape en så god og stabil ovnsdrift som mulig ved å redusere/senke vertikalfeltets absoluttverdier til et lavest mulig nivå. Videre har det samtidig vært et formål å eliminere den magnetiske påvirkning fra naborekken og redusere forbruket av strømskinner for derved å minske investeringskostnadene.

I henhold til oppfinnelsen er dette oppnådd1 ved at katodesamleskinnen 31, som ligger lengst fra neste ovn i ovnsrekken føres til neste ovn via to strømskinner som ligger utenfor hver kortende av ovnene samt via to, fire eller flere strøm-skinner anordnet under ovnene, hvorav de to strømskinnene som går utenfor hver ovn har et så stort tverrsnitt at de trekker omtrent dobbelt på mye strøm som hver av skinnene under ovnene, som angitt i krav 1.

Fordelaktige trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselv-stendige kravene 2 - 4.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere i det følgende, under henvisning til Figur 1 som viser et eksempel på en ovn (vertikalsnitt) med strømuttak gjennom bunnen, og Figur 2 som viser en prinsippskisse av skinnesystemet for en slik ovn sett ovenfra.

Under elektrolyseprosessen går elektrisk strøm fra anodene

A gjennom badet og det flytende metall og videre ned gjennom katodekull C til to katodejern I pr. katodekull (her 23). Normalt går disse katodejernene ut gjennom siden av ovnene, men i dette tilfellet er en elektrisk leder R, av jern eller kobber, sveiset midt på hvert katodestål. Strømmen går via den ene lederen gjennom bunnen og videre via en fleksibel F til en samleskinne Bl og gjennom den andre lederen til en samleskinne B2.

Antall katodekull som ligger parallelt i ovnene avhenger av lengden på hver ovn og bredden av katodekullene, men på moderne store ovner kan antallet være opp til 26 katodekull, i dette eksemplet 23 kull, se Figur 1.

Den ene samleskinnen Bl ligger under elektrolyseovnene, rett ned for langsiden av katodekassen, og den strekker seg ca. 0,5 m utenfor begge kortsidene av ovnene. Den andre B2 ligger på motsatt langside rett ned for denne siden av katodekassen.

Selv om det her er angitt at samleskinnen Bl, B2 ligger rett ned for langsiden av katodekassen, er oppfinnelsen slik den er definert i kravene ikke begrenset til dette eksempel. Således har teoretiske beregninger vist at samle-skinnene fordelaktig kan ligge noe utenfor katodekassen og fortrinnsvis ca. 0,5 m fra denne.

En del av den strømmen som samles opp i samleskinne Bl går videre til ovn nr. 2 via to skinner, Kl og K6, som ligger utenfor hver kortende av ovnen, omtrent i samme høyde eller litt lavere enn det flytende metall i ovnene, se Figur 2, ovn 2. Resten av strømmen føres fram til samleskinne B2 via 4 skinner, K2, K3, K4 og K5 under ovnen, og derfra til neste ovn via stigelederne Sl, S2, S3, S4 og S5.

Strømfordelingen i de 6 skinner som fører strøm fra samleskinnen Bl er i denne oppfinnelse primært avhengig av tverrsnitt på skinnene Kl til K6. Dersom de to rekkene av elektrolyseovner står langt fra hverandre, for eksempel 50 m eller mer, slik at naborekken kan ses bort fra, bør tverrsnittet på skinnene Kl og K6 være omtrent dobbelt på stort som tverrsnittet på skinnene K2, K3, K4 og K5, som alle har omtrent samme skinnetverrsnitt. Dette vil gi en strømstyrke i Kl og K6 som er omtrent dobbelt så stor som i K2 til K5, og denne strømfordelingen vil gi et svært gunstig magnetfelt. Ved å benytte matematiske modeller for beregning av strøm-fordel ing i alle skinner i skinnesystemet og magnetfeltet i metallreserven, er det mulig å bestemme helt nøyaktig de skinnetverrsnitt som gir best magnetfelt.

Med den her beskrevne løsning gir skinnesystemet svært lave maksimale absoluttverdier for det vertikale magnetfelt som er mindre enn 10 gauss under hele anoden. Samtidig er ovnene

helt kompensert for magnetisk påvirkning fra naborekken, og forbruket av strømskinner er vesentlig redusert.

Claims (1)

1. Skinnesystem for store tverrstilte elektrolyseovner med minst ett strømuttak (R) pr. katodehull som er ført gjennom bunnen av elektrolyseovnene, og hvor omtrent halvparten av elektrolysestrømmen føres til en katodesamleskinne (Bl) og resten av elektrolysestrømmen føres til en katodesamleskinne (B2) ,karakterisert ved at katodesamleskinnene (B1,B2) respektive er anordnet under hver av ovnene og ved hver sin side av disse, og at elektrisk strøm fra katodesamleskinnen (Bl), som ligger lengst fra neste ovn i ovnsrekken, føres til neste ovn via to strømskinner (K1,K6) som ligger utenfor hver kortende av ovnene samt via parvis to (K2,K5), fire (K2,K3,K4,K5) eller flere strømskinner anordnet under ovnene, hvorav de to strømskinnene (K1,K6) som går utenfor hver ovn har et så stort tverrsnitt at de trekker omtrent dobbelt så mye strøm som hver av skinnene (K2-K5) under ovnene. Skinnesystem ifølge krav 1,karakterisert ved at det er anordnet to strømskinner (K2,K5) under ovnene og at disse er beliggende ved ovnenes kortsider. Skinnesystem ifølge krav 1,karakterisert ved at det er anordnet fire strømskinner (K2-K5) og at to av disse (K2 og K5) hver er anordnet ved ovnenes kortsider, mens de to andre strømskinnene (K3 og K4) hver er anordnet midt mellom kortsidenes ender og ovnenes midtparti. 4. Skinnesystem ifølge krav 1,

   karakterisert ved at

   skinnene (K1,K6) som ligger utenfor hver kortende av ovnene er beliggende i høyde med det flytende metall i ovnene.