NO774412L

NO774412L - PROCEDURE AND TROLLEY FOR TRANSPORTING ENTIRE CATHOOD BOXES OUT OF ELECTROLYSIS HALLS WITH TRANSFERRED OVEN FOR MELTING ELECTROLYTIC MANUFACTURE OF ALUMINUM

Info

Publication number: NO774412L
Application number: NO774412A
Authority: NO
Inventors: Knut Rolfsen; Nils Waersted; Njaal Saemund Dvergsdal
Original assignee: Ardal Og Sunndal Verk
Priority date: 1977-12-22
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1979-06-25
Also published as: DE2855103A1

Description

Foreliggende patentsøknad gjelder en fremgangsmåte for utskiftingThe present patent application concerns a method for replacement

av elektrolysekar i elektrolysehaller for smelte-elektrolytisk fremstilling av aluminium etter Hall-Heroult-metoden. Oppfinnel- of electrolysis vessels in electrolysis halls for smelting-electrolytic production of aluminum according to the Hall-Heroult method. invention

sen gjelder særlig tverrstilte ovner og transporten avdisse ut av elektrolysehallen. This applies in particular to transverse furnaces and their transport out of the electrolysis hall.

Ved Hall-Heroult-metoden utføres elektrolysen omkring 975° C iIn the Hall-Heroult method, the electrolysis is carried out at around 975° C i

en smelte av kryolitt, tilsatt aluminiumoksyd og andre stoffer. Denne aggressive smelte inneholdes i et kar av karbon omgitt a melt of cryolite, with added aluminum oxide and other substances. This aggressive melt is contained in a vessel surrounded by carbon

av en ildfast foring av isolersten, og det hele er bygget inn i en stor kasse av stål. Gjennom utsparinger i stålkassen føres grove stålskinner som leder elektrolysestrømmen ut av bunnen i karbonkaret, som også tjener som katode. of a refractory lining of insulating brick, and the whole thing is built into a large steel box. Through recesses in the steel case, rough steel rails are passed which conduct the electrolytic current out of the bottom of the carbon vessel, which also serves as the cathode.

Under drift av elektrolysecellen trenger forskjellige kjemiske forbindelser inn i karbonforingen, og foringen vil derved ekspandere og stålkassen utvides. Det er nødvendig å motvirke denne ekspansjon og derfor forsterkes ovnskassene med stålbjelker på forskjellige måter. Likevel fører prosessen til at katoden med tiden ødelegges og må skiftes etter 3-5 års levetid. During operation of the electrolysis cell, various chemical compounds penetrate the carbon liner, and the liner will thereby expand and the steel case will expand. It is necessary to counteract this expansion and therefore the furnace boxes are reinforced with steel beams in various ways. Nevertheless, the process leads to the cathode being destroyed over time and must be replaced after 3-5 years of life.

I de moderne, store smelte-elektrolyseovner på 15o kA eller mer,In the modern, large melting electrolysis furnaces of 15o kA or more,

kan alene ovnsforingen som skal skiftes, veie omtrent loo tonn. the furnace lining to be replaced alone can weigh approximately 10 tons.

Rivingen av den gamle foringen er tungt og vanskelig, og illeluktende og skadelige gasser kan utvikles. Riving av gammel og bygging av ny ovnsforing bør derfor ikke foretas i ovnshallen, som har vært det vanlige, men hele ovnskassen bør bringes ut og omforingen gjøres utenfor elektrolyse- The demolition of the old lining is heavy and difficult, and foul-smelling and harmful gases can be developed. Demolition of old and construction of new furnace lining should therefore not be carried out in the furnace hall, which has been the norm, but the entire furnace case should be brought outside and the relining done outside the electrolysis

hallen. Herved vil også produksjonstapet, ved at en ovn er ute av drift, kunne reduseres, idet en ny ovn da raskere kan bringes i produksjon i posisjonen til den uttatte ovn. the hall. In this way, the production loss due to a furnace being out of operation can also be reduced, as a new furnace can then be brought into production more quickly in the position of the out-of-service furnace.

I norsk patent nr 95884 er beskrevet hvordan omforingenIn Norwegian patent no. 95884, how the lining is described

tidligere ble gjort og hvordan den patenterte fremgangsmåte tillater utskifting av hele ovnskasser. Denne fremgangsmåte byr på fordeler fremfor tidligere praksis. Det er arbeidsmes- was previously done and how the patented method allows the replacement of entire oven cases. This procedure offers advantages over previous practice. It is work

sig riktigere å kunne demontere og bygge opp en katode utenfor elektrolysehallen, idet man da arbeider i en bedre atmosfære og usjenert av driftsforholdene. Men den nevnte metode krever stor høyde i kjelleren, idet ovnskassene skal kunne transpor- more precisely, being able to dismantle and build up a cathode outside the electrolysis hall, as one then works in a better atmosphere and unashamed of the operating conditions. But the aforementioned method requires a great height in the basement, as the oven boxes must be able to transport

teres under de andre ovnene i ovnsserien. Videre må en for-forholdsmessig lang transportvei bygges, som må fundamenteres godt. Enn videre vil selve transportarbeidet foregå i en varm kjeller under ovner som er i drift like over hodet på tered below the other ovens in the oven series. Furthermore, a proportionately long transport road must be built, which must be well-founded. Furthermore, the actual transport work will take place in a warm cellar under ovens that are in operation just overhead

de som deltar i arbeidet og det er strømførende skinner i den umiddelbare, nærhet. those who participate in the work and there are live rails in the immediate vicinity.

Så tunge som moderne elektrolyseovner er, må det spesielle foranstaltninger til for å transportere en utkoblet ovn ut av elektrolysehallen og bringe en ny omforet ovnskasse inn. As heavy as modern electrolysis furnaces are, special measures are needed to transport a disconnected furnace out of the electrolysis hall and bring in a new relined furnace box.

Løfting med kran vil neppe komme på tale på grunn av de store vekter. Ovner som skal omfores må derfor kjøres ut. Lifting with a crane will hardly come into question due to the large weights. Furnaces that are to be relined must therefore be driven out.

Transporten stiller store krav til transportveien, som såvidt mulig bør gjøres uavhengig av fundamenter for andre installa-sjoner. Transport places great demands on the transport road, which should be made independent of foundations for other installations as far as possible.

Med nåtidens strengere krav til arbeidsmiljø, vil alt arbeid forsøkes fjernet fra de trange kjellere, hvor det alltid er fare for at smelte fra ovnene kan renne ned på dem som arbeider der, og selv ved forsiktighet foreligger det. alltid muligheter for farlige kortslutninger til de strømførende skinner med elektrolysestrømmene. With today's stricter requirements for the working environment, all work will be attempted to be removed from the cramped cellars, where there is always a danger that melt from the furnaces could flow down on those who work there, and even with caution it exists. always possible for dangerous short circuits to the current-carrying rails with the electrolysis currents.

Det er nå ved foreliggende oppfinnelse funnet en fremgangsmåteA method has now been found with the present invention

for å redusere arbeidet i kjelleren i forbindelse med transport av katodekasser. Derved blir også den tid forkortet som man i elektrolysehallen må være aktpågivende på grunn av arbeidet i kjelleren. Selve transportbanen kan anlegges uten tanke på hensyn til ovnshallen og dens fundamenter og transportarbeidet kan utføres uten hensyn til driftsarbeidet med de andre ovnene. to reduce the work in the basement in connection with the transport of cathode boxes. This also shortens the time that you have to be vigilant in the electrolysis hall due to the work in the basement. The conveyor track itself can be constructed without regard to the kiln hall and its foundations and the transport work can be carried out without regard to the operational work with the other kilns.

Det er funnt at kjørebanen med skinner kan legges fra hverIt has been found that the carriageway with rails can be laid from each

enkelt ovn og rett ut av bygningen, hvor så på kjent måte de enkelte kjørespor penses inn i et passende langsgående skinnesystem. single oven and straight out of the building, where in the known way the individual tracks are brushed into a suitable longitudinal rail system.

I tillegg til tidligere nevnte fordeler vil man, ved å leggeIn addition to the previously mentioned advantages, one will, by adding

et langsgående skinnesystem utenfor hallen eliminere mulig-a longitudinal rail system outside the hall eliminate possible

hetene for å overføre høye potensialer fra kortslutninger som ligger lenger bak på ovnsserien. the heats to transfer high potentials from short circuits located further back on the furnace series.

Oppfinnelsen kan brukes i elektrolysehaller hvor ovnene i strøm-serien står side ved side istedetfor som vanlig tidligere ende mot ende. Dette oppstillingsmønsteret side ved side kalles også tverrstilte ovner. The invention can be used in electrolysis halls where the furnaces in the power series stand side by side instead of end to end as usual. This side-by-side installation pattern is also called transverse ovens.

Det er en videre forutsetning at ovnene er "selvbærende",It is a further prerequisite that the ovens are "self-supporting",

d.v.s. at hver enkelt ovnskasse er uten mekanisk støtte fra naboovnene..... i.e. that each individual furnace box is without mechanical support from the neighboring furnaces.....

Oppfinneren har funnet, som vist i norsk patentsøknad nrThe inventor has found, as shown in Norwegian patent application no

77 at den ene ende av tverrstilte ovner kan holdes fri fra strømskinner. Dette er et moment som bidrar til at oppfinnelsen, kan brukes med fordel. 77 that one end of transverse ovens can be kept free from power rails. This is an element that contributes to the invention being used to advantage.

Det er også funnet at ved tverrstilte ovner kan man leggeIt has also been found that with transversely oriented ovens, you can lay

opp et arbeidsmønster så betjeningsgulvet utenfor den samme ende ikke belastes med tung trafikk. Dette gjør det enkelt å set up a working pattern so that the operating floor outside the same end is not burdened with heavy traffic. This makes it easy to

legge de bygningsmessige forhold til rette.put the building conditions in order.

Oppfinnelsen går nå ut på en fremgangsmåte for utskifting avThe invention now concerns a method for replacing

hele katoder til aluminiumelektrolyseovner i haller med tverrstilte ovner, hvor man utnytter de beskrevne forhold ved at gulvet nær nevnte ende av elektrolyseovnen bygges av enkle, demonterbare enheter, og at veggen som støter til denne del av gulvet også bygges av lett demonterbare enheter. entire cathodes for aluminum electrolysis furnaces in halls with transverse furnaces, where the described conditions are utilized in that the floor near the aforementioned end of the electrolysis furnace is built of simple, demountable units, and that the wall abutting this part of the floor is also built of easily demountable units.

Ved å utføre bygget på denne måten,<p>g legge strømskinner som ovenfor nevnt, er det mulig å transportere katodekassen rett ut av bygget uten å ta hensyn til de øvrige ovner, idet de demonterbare deler av gulv og vegg fjernes for å frigjøre transportvei ut. By carrying out the building in this way,<p>g laying power rails as mentioned above, it is possible to transport the cathode box straight out of the building without taking into account the other furnaces, as the demountable parts of the floor and wall are removed to free up the transport route out.

Det er også mulig å legge betjeningsgulvet i elektrolyse-It is also possible to lay the operating floor in electrolysis

hallen høyere i den ende av ovnen som står i transportens retning - derved kan ovnen kjøres ut uten å demontere betjeningsgulvet og tilstøtende vegg. the hall higher at the end of the oven that is in the direction of transport - thereby the oven can be driven out without dismantling the operating floor and adjacent wall.

Det er imidlertid nødvendig å ha en spesiell vogn for å kunne utføre denne transport. However, it is necessary to have a special cart to be able to carry out this transport.

Transportvognen er i prinsippet bygget opp av to kraftige langsgående bjelker, som danner parallelle sider i den rektangu-lære ovn. In principle, the transport trolley is made up of two strong longitudinal beams, which form parallel sides in the rectangular oven.

Bjelken kan være formet som en kasse og i bunnplatene ha rek-tangulære utsparinger for hjulpar som er bygget sammen i en ramme. Denne ramme ligger løst inne i kassebjelken og er styrt av føringer i bjelken, således at bjelken kan løftes rett opp, The beam can be shaped like a box and in the bottom plates have rectangular recesses for pairs of wheels which are built together in a frame. This frame lies loosely inside the box beam and is guided by guides in the beam, so that the beam can be lifted straight up,

mens rammen blir liggende.while the frame remains.

På hvert hjulpar er montert en løfteinnretning, f.eks. en jekk. Jekken kan løfte bærebjelken mot bunnen i ovnskassen og dermed A lifting device is mounted on each pair of wheels, e.g. a jack. The jack can lift the support beam towards the bottom of the oven box and thus

heve bunnkassen så den går klar av ovnsfundamentene. Nødvendig løftehøyde for bunnkassen kan variere mellom 1 og 2o cm. raise the bottom box so that it is clear of the oven foundations. The required lifting height for the bottom box can vary between 1 and 2o cm.

Hjulene løper på skinner fundamentert rett under bær.e.bjelkeneThe wheels run on rails with a foundation directly under the beams

i deres retning.in their direction.

Vognen beveges på i og for seg kjent måte, f .eks. ved wire-trekk. The carriage is moved in a manner known per se, e.g. by wire pull.

Denne funne", konstruksjon har en rekke fordeler.This "found" construction has a number of advantages.

Fig. 2 viser et snitt av et hjulpar i transportvognen, mens Fig. 2 shows a section of a pair of wheels in the transport vehicle, while

Fig. 3 viser samme snitt sett ovenfra.Fig. 3 shows the same section seen from above.

Fig. 4 viser hele vognen i mindre målestokk.Fig. 4 shows the entire wagon on a smaller scale.

På tegningene av transportvognen er 5 hjulene i hjulparene,In the drawings of the transport trolley, there are 5 wheels in the wheel pairs,

6 er løfteinnretningen og 7 er bærebjelken, på fig. 2 vist i hevet stilling, 8 er rammen for hjulparene og 9 viser utsparinger for hjuparene. 6 is the lifting device and 7 is the support beam, in fig. 2 shown in a raised position, 8 is the frame for the pairs of wheels and 9 shows recesses for the pairs of wheels.

For å optimalisere de elektromagnetiske forhold i en elektro-lyseovn kreves en gitt avstand mellom toppen av katodekullene og strømskinjiene under ovnen, jevnfør norsk patentsøknad 77. I denne avstand skal inngå høyden av katodekull, termisk iso-lering samt katodekassen med mekanisk forsterkning. In order to optimize the electromagnetic conditions in an electrolysis furnace, a given distance is required between the top of the cathode coals and the current skins under the furnace, according to Norwegian patent application 77. This distance must include the height of the cathode coal, thermal insulation and the cathode box with mechanical reinforcement.

Ved den fundne konstruksjon kan bærebjelkene i transportvognen gis maksimalhøyde, idet løfteinnretningene virker fra et lavt angrepspunkt på hjulparene inne i bjelken. With the construction found, the support beams in the transport vehicle can be given maximum height, as the lifting devices act from a low point of attack on the pairs of wheels inside the beam.

Når jekkene heves og løfter ovnskassen vil bærebjelken - påWhen the jacks are raised and lift the furnace box, the support beam will - on

grunn av friksjonen i anleggsflåtene - virke som en langsgående sammenbindende bjelke. Denne sammenbindende effekt av bjelken trenges bare under transport og ved å bruke løse bjelker sparer vi således denne konstruksjonsdel i selve ovnskonstruk-sjonen. due to the friction in the construction rafts - act as a longitudinal connecting beam. This connecting effect of the beam is only needed during transport and by using loose beams we thus save this construction part in the furnace construction itself.

Den konstruksjonsdel som forbinder de parallelle bjelker kanThe construction part that connects the parallel beams can

gjøres meget lett, idet den hovedsakelig bare skal holde bærebjelkene på plass. Når transportvognen bærer, .ovnskassen vil denne holde vognen sammen. is done very easily, as it mainly only has to hold the support beams in place. When the transport trolley is carrying the oven box, this will hold the trolley together.

I bærebjelken kan det legges inn så mange hjulpar med løfte-innretninger som ønskelig. Løfteinnretningene drives synkront As many pairs of wheels with lifting devices as desired can be placed in the support beam. The lifting devices are operated synchronously

på i og for seg kjent måte. Også skinnegangen utføres på kjent måte. in a manner known per se. The rail passage is also carried out in a known manner.

På vedlagte tegninger er systemet skissert.The system is outlined in the attached drawings.

Fig. 1 viser konturene av ovnskassen 1, med fundamentene 2, strømskinnene 3 (ikke tilkoblet katoden) og transportvognen 4.. Fig. 1 shows the contours of the furnace box 1, with the foundations 2, the current rails 3 (not connected to the cathode) and the transport trolley 4.

Claims

1. Procedure for replacing entire cathode boxes in aluminum electrolysis furnaces in furnace series with transverse furnaces, characterized by the fact that the cathode boxes are driven straight out of the electrolysis building. i. near aamrne level as during operation.

2. Arrangement for procedure according to claim 1, characterized in that the end of the oven in the exit direction is free of connections to electro-lighting current rails.

3. Arrangement for procedure according to claim 1, characterized by the fact that the operating floor at the end of the oven in the exit direction is exempt from all operating operations.

4. Device for method according to claim 1, characterized in that the furnace hall's operating floor and adjacent wall in the exit direction are built of easily demountable elements to create a transport opening.

5. Transport trolley for the transport of furnace boxes according to claim 1, characterized in that the total construction height of the transport trolley is adapted to the electromagnetic requirements for the distance between surface cathode and power rail as well as the cathode's other constructive requirements.

6. Transport trolley according to requirement 5, characterized by the fact that lifting devices are mounted on pairs of wheels in the carrier beams of the transport vehicle.

7. Transport trolley according to requirement 5, characterized by the fact that the pairs of wheels are mounted in loose frames which are located in guides in the carrier beams of the transport vehicle.