DE1041262B - Ofen fuer die elektrolytische Aluminium-Erzeugung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist eine bekannte Tatsache, daß im flüssigen Aluminiumbad und im Kryolithbad von öfen für elektrolytische Aluminium-Erzeugung elektromagnetische Kräfte auftreten, die den normalen Betrieb störend beeinflussen können. Diese Kräfte kommen dadurch zustande, daß der elektrische Strom im flüssigen Aluminium und im Kryolithbad durch die magnetischen Felder beeinflußt wird, die von den starken Gleichströmen in den verschiedenen Ofenteilen hervorgerufen werden. Um die schädlichen elektromagnetischen Kräfte im Schmelzbad zu verringern, hat man nach einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag versucht, die Stärke des magnetischen Feldes durch eine günstige Anordnung der Stromzufuhr zum Ofen zu reduzieren. Man kann aber auf diese Weise nie ganz vermeiden, daß zum Teil ziemlich starke magnetische Felder im Ofen entstehen.

Bei eingehenden Untersuchungen der in Aluminiumöfen auftretenden Magnetfelder wurde gefunden, daß im Schmelzbad stets vertikale Komponenten des Magnetfeldes vorhanden sind. Nach den Gesetzen des Elektromagnetismus rufen diese vertikalen Komponenten des Magnetfeldes horizontal gerichtete Kräfte in denjenigen Teilen des Schmelzbades hervor, in denen horizontale Stromkomponenten auftreten.

Es wurde nun festgestellt, daß horizontale Stromkomponenten im Kryolithbad nicht in merkbarem Grade vorkommen, daß aber im flüssigen Aluminium zum Teil sehr starke horizontale Stromkomponenten

Ofen für die elektrolytische
Aluminium-Erzeugung

Anmelder:
Elektrokemisk A/S, Oslo

Vertreter: Dr. G. W. Lotterhos

und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Lichtensteinstr. 3

Beanspruchte Priorität:
Norwegen vom 16. April 1953

Johan Wleügel, Röa, Oslo (Norwegen),
ist als Erfinder genannt worden

abfall längs der Kathodenbarren führt demzufolge zu einem größeren Spannungsabfall durch die Kohlenausfütterung und daher zu einer größeren Stromdichte in den Teilen in der Nähe der Ofenseiten als in den zentralen Teilen der Ausfütterung.

Gemäß der Erfindung werden die horizontalen

auftreten können. Es können daher im flüssigen Alu- _3O Stromkomponenten in Querrichtung des Ofens im

minium auch teils ganz starke elektromagnetische Kräfte horizontaler Richtung in Erscheinung treten, die von vertikalen Komponenten des Magnetfeldes verursacht werden.

Bei der Konstruktion des Ofenbodens ist es allge- 35
mein gebräuchlich, die Kathodenbarren von den
Längsseiten des Ofens einzuführen. Die Kathodenbarren sind gewöhnlicherweise gerade und werden
horizontal eingeführt, so daß die Kohlenausfütterung
oberhalb der Kathodenbarren in der ganzen Breite 40 nahezu die gleiche wird. Berechnungen haben erwie-

flüssigen Aluminium ganz wesentlich dadurch reduziert, daß die Kathodenbarren eine z. B. aus der Zeichnung ersichtliche gekrümmte Form haben. Dadurch wird die Dicke der Kohlenausfütterung in der Nähe der Ofenseiten größer als in den zentralen Teilen derselben, und durch die Anpassung der Krümmung der Kathodenbarren und dadurch der Dicke der Kohlenausfütterung kann man erzielen, daß die Stromdichte in allen Teilen der Kohlenausfütterung

des Ofens gleich hoch ist. Es wurde nun gefunden, daß bei einer solchen Bodenkonstruktion im flüssigen Aluminium große horizontale Stromkomponenten in Querrichtung des Ofens entstehen können.

Die Untersuchungen haben gezeigt, daß die Ursache zu diesen horizontalen Stromkomponenten darin liegt, daß der sich ergebende Spannungsabfall von der Ofenmitte gegen die Ofenseiten hin dazu führt, daß die Stromdichte in der Kohlenausfütterung

sen, daß die Kathodenbarren eine Krümmung haben sollten, die angenähert eine Parabel ist, um eine gleichmäßige Stromverteilung zu erzielen.

Erfahrungsgemäß ist der elektrische Widerstand 45 der Kohlenausfütterung in einem alten Ofenboden größer als in einem neuen, weil die Ausfütterung allmählich vom Kryolithbad imprägniert wird. In einem neuen Ofenboden ist daher der Spannungsabfall durch denselben 0,25 bis 0,30 Volt, während er in alten den Teilen, die den Ofenseiten zunächst liegen, größer 50 Ofenböden 0,7 bis 0,9 Volt betragen kann. Berech-

ist als in den mittleren Teilen derselben. Das flüssige Aluminium macht nämlich wegen des guten elektrischen Leitvermögens des Metalls einen nahezu äquipotentialen Teil des Systems aus, und der Spannungsnungen zeigen, daß die obengenannte, zur Erzielung einer gleichmäßigen Stromverteilung im Ofenboden erforderliche Krümmung der Kathodenbarren geringer gemacht werden muß, wenn der Widerstand in

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der Kohlenausfütterung steigt. Es ist deshalb vorteilhaft, die Kathodenbarren bei einem neuen Ofenboden weniger und bei einem alten Ofenboden mehr zu krümmen, als es in beiden Fällen dem theoretisch richtigen Wert entspricht. Dadurch werden in der ersten Betriebsperiode schwache horizontale Stromkomponenten in Richtung der Längsseiten des Ofens entstehen, die jedoch nach einiger Zeit ganz ausbleiben, während später schwache horizontale in Richtung der Ofenmitte quer laufende Stromkomponenten auftreten. Diese horizontalen Stromkomponenten im flüssigen Aluminium in Querrichtung des Ofens sind jedenfalls bei weitem kleiner als bei der gewöhnlichen Ofenbodenkonstruktion mit geraden und horizontalen Kathodenbarren.

Man kann auch der Ofenwanne bei Anwendung krummer Kathodenbarren eine etwas andersartige Ausformung geben als die bei geraden Kathodenbarren vorgesehene. Eine solche Formgebung der Ofenwanne ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt.

Die Zeichnung zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Ofenhälfte, deren Mittellinie durch C-C angegeben ist. 1 ist die Ofenwanne und 2 die Isolierschicht, die z. B. aus Asbest bestehen kann. 3 ist die Kohlenausfütterung und 4 die Anode, die in das flüssige Kryolithbad 5 eintaucht. Unter dem Kryolith befindet sich das flüssige Aluminium 6. 7 ist ein Kathodenbarren, der gemäß der Erfindung gekrümmt ist. Demzufolge ist die Kohlenausfütterung in der Nähe der Ofenseiten dicker als in den zentralen Teilen des Ofens.

8 bezeichnet die Krümmung der Kathodenbarren bei bekannten Ofenböden, und 9 ist die entsprechende theoretische Kurve bei den Ofenböden gemäß der Erfindung.

Wie weiter oben ausgeführt, ist es in der Praxis vorteilhaft, eine Krümmung anzuwenden, die zwischen diesen beiden Krümmungen liegt.

Es ist nicht notwendig, einen des öfteren bei gewöhnlichen Bodenkonstruktionen verwendeten Isolierstrumpf um die Kathodenbarren vorzusehen, wodurch man die Schwierigkeiten vermeidet, die mit der Erzielung einer zufriedenstellenden elektrischen Isolierung verbunden sind. Auch in bezug auf Wärmeisolierung und mechanische Festigkeit bietet eine Ofenwanne nach der Figur große Vorteile im Vergleich zu Ofenwannen der gewöhnlichen Bauart.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ofen für die elektrolytische Aluminium-Erzeugung mit seitlich über dem Boden eingeführten Kathodenbarren, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenbarren so gekrümmt sind, daß die Höhe der Kohlenausfütterung oberhalb der Kathodenbarren in der Nähe der Ofenseiten größer ist als in den zentralen Teilen des Ofens.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenbarren bei einer neuen Kohlenausfütterung weniger und bei einer alten Kohlenausfütterung mehr gekrümmt sind als in beiden Fällen für die Erzielung einer vollständig gleichmäßigen Stromverteilung erforderlich ist.

Hieirzu 1 Blatt Zeichnungen

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