DE1088234B

DE1088234B - Electrolysis furnace for the production of aluminum

Info

Publication number: DE1088234B
Application number: DED22462A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenter Rabenschlag
Original assignee: Rheinstahl Union Brueckenbau AG
Current assignee: Rheinstahl Union Brueckenbau AG
Priority date: 1956-03-05
Filing date: 1956-03-05
Publication date: 1960-09-01

Description

Die bekannten Aluminium-Elektrolyseöfen mit vorgebrannten Anoden sind so ausgebildet, daß ein wannenförmiger kathodischer Teil von zwei I-förmigen Stahlträgern überspannt wird, an deren Steginnenseiten Stromschienen aus Aluminium befestigt sind, die einen kompakten Rechteckquerschnitt haben. An den Stromschienen sind an in Abständen von einigen Dezimetern liegenden Flachstäben, die meist aus Kupfer bestehen, die vorgebrannten Kohleanoden aufgehängt. Die Stahlträger haben also die Aufgabe, das Eigengewicht der Stromschienen mit den daranhängenden Kohleanoden zu tragen, während die Stromschienen nur die Funktion haben, den elektrischen Strom zu leiten.The well-known aluminum electrolysis furnaces with pre-fired Anodes are designed so that a trough-shaped cathodic part of two I-shaped Steel girders are spanned, and aluminum busbars are attached to the inside of the webs that have a compact rectangular cross-section. On the busbars are at intervals of a few decimetres lying flat bars, which are mostly made of copper, the pre-burned carbon anodes hung up. The task of the steel girders is to support the dead weight of the busbars with the attached ones Carrying carbon anodes, while the busbars only have the function of electrical Conduct electricity.

Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß einerseits aus statischen Gründen besondere Stahlträger vorhanden sind und andererseits eine starke Erwärmung der nur eine geringe Außenfläche aufweisenden kompakten Stromschienen eintritt. Da der Wärmeausdehnungskoeffizient des Aluminiums etwa doppelt so groß ist wie der des Stahls, tritt infolge der Erwärmung eine unerwünschte Verbiegung der Stahlträger, insbesondere in horizontaler Richtung auf.The disadvantage of this arrangement is that, on the one hand, special steel girders for static reasons are present and on the other hand a strong heating of the only having a small outer surface compact busbars. Since the coefficient of thermal expansion of aluminum is about is twice as large as that of steel, undesired bending of the steel occurs as a result of the heating Steel beams, especially in the horizontal direction.

Zur Vermeidung dieser Nachteile werden erfindungsgemäß die Stromschienen als Hohlprofil- oder I-Träger ausgebildet; diese Träger sind über dem Elektrolyseofen frei tragend außerhalb der Kathodenwanne abgestützt.To avoid these disadvantages, the busbars are according to the invention as a hollow profile or I-beam formed; these carriers are cantilevered above the electrolysis furnace outside the cathode trough supported.

Die Maßnahme, Stromschienen von zur Herstellung von Aluminium dienenden Elektrolyseöfen als Träger auszubilden, ist an sich gleichzeitig mit einem älteren Vorschlag, der sich auf die Kohleblöcke für kontinuierliche Elektroden derartiger Öfen bezieht, aber nicht zum Stande der Technik gehört, erwähnt.The measure, busbars from serving for the production of aluminum electrolysis furnaces as To train carriers is in itself at the same time as an older proposal, which focused on the coal blocks for continuous electrodes of such furnaces refers, but does not belong to the state of the art, mentioned.

Der aus Gründen der elektrischen Leitfähigkeit erforderliche gesamte Querschnitt der Stromschienen wird im allgemeinen so groß gewählt, daß er genügend eigene Tragfähigkeit besitzt, wenn man ihn gemäß der Erfindung z. B. als I-Träger ausbildet, selbst wenn verhältnismäßig große Spannweiten zu überbrücken sind. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Stromschienen wird also nicht mehr Aluminium verbraucht als bisher; die bisher zusätzlich erforderlichen Stahlträger werden jedoch vollkommen eingespart. Außerdem wird durch die Oberflächenvergrößerung der Stromschienen eine bessere Kühlung erreicht, was durch eine entsprechende Profilgestaltung der Stromschienen noch begünstigt wird.The total cross-section of the busbars required for reasons of electrical conductivity is generally chosen so large that it has enough own load-bearing capacity when you use it according to the invention z. B. trains as an I-beam, even if relatively large spans too are bridged. As a result of the inventive design of the busbars, aluminum is no longer used consumed than before; the previously additionally required steel girders, however, are complete saved. In addition, the increased surface area of the busbars provides better cooling achieved, which is still favored by a corresponding profile design of the busbars.

Um eine möglichst weitgehende Kühlung der Stromschienen zu erreichen und trotzdem eine Verdrehung des Stromschienenprofils durch die unsymmetrische Aufhängung der Anodenkohlen zu \^ermeiden, ist es vorteilhaft, als Profil der StromschieneIn order to achieve the greatest possible cooling of the busbars and still twist them avoiding the busbar profile through the asymmetrical suspension of the anode carbon, it is advantageous as a profile of the busbar

Elektrolyseofen zur Herstellung
von AluminiumElectrolytic furnace for manufacture
of aluminum

Anmelder:Applicant:

Rheinstahl UNION BrückenbauRheinstahl UNION bridge construction

Aktiengesellschaft,
Dortmund, Sunderweg 86Corporation,
Dortmund, Sunderweg 86

Dipl.-Ing. Günter Rabenschlag, Dortmund-Eving,
,.. ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Günter Rabenschlag, Dortmund-Eving,
, .. has been named as the inventor

einen Träger mit nur einem Steg zu wählen, der in der Weise unsymmetrisch zu den Gurtungen angeordnet ist, daß sein Abstand von der Anodenaufhängung geringer ist als von der äußeren Kante der Gurtung. In diesem Falle rückt nämlich der Schubmittelpunkt des Profils nach der Anodenaufhängung zu, und das Verdrehungsmoment (Aufhängekraft mal Abstand von dem Schubmittelpunkt) wird kleiner.to choose a carrier with only one web, which is arranged asymmetrically to the straps is that its distance from the anode suspension is less than from the outer edge of the chord. In this case the center of thrust of the profile moves towards the anode suspension, and that The torsional moment (suspension force times the distance from the shear center) becomes smaller.

Eine besonders günstige Ausbildung liegt dann vor, wenn die Ebene der Anodenaufhängung durch den Schubmittelpunkt des Stromschienenquerschnittes geht. In diesem Fall wird die Stromschiene trotz der unsymmetrischen Aufhängung der Anodenkohlen überhaupt nicht auf Verdrehen beansprucht.A particularly favorable training is when the plane of the anode suspension by the The shear center of the busbar cross-section goes. In this case, the busbar is despite the asymmetrical suspension of the anode carbons is not at all stressed to twist.

Eine andere vorteilhafte Ausführung ist die Ausbildung der Stromschienen als Hohlprofile. Diese Hohlprofile haben eine große Verdrehungssteifigkeit, die besonders deswegen erwünscht ist, weil die Aufhängebänder der Kohleanoden aus betrieblichen Gründen zweckmäßig an die Innenseiten der Stromschienen gelegt werden.Another advantageous embodiment is the formation of the busbars as hollow profiles. These Hollow profiles have great torsional rigidity, which is particularly desirable because the suspension straps the carbon anodes for operational reasons expediently on the inside of the busbars be placed.

Die Profile der erfindungsgemäßen Stromschienen können bei kleineren öfen unmittelbar durch Strangpressen hergestellt oder bei größeren öfen aus Einzelteilen zusammengesetzt, insbesondere geschweißt werden.In the case of smaller furnaces, the profiles of the busbars according to the invention can be extruded directly manufactured or, in the case of larger furnaces, assembled from individual parts, in particular welded will.

In der Zeichnung sind einige Beispiele der Erfindung dargestellt.Some examples of the invention are shown in the drawing.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ofen undFig. 1 shows the cross section through a furnace according to the invention and

Fig. 2 einen Längsschnitt; inFig. 2 is a longitudinal section; in

Fig. 3 ist der Querschnitt einer als Hohlprofil ausgebildeten Stromschiene dargestellt und inFIG. 3 shows the cross section of a busbar designed as a hollow profile and is shown in FIG

009 589/372009 589/372

Fig. 4 der einer einen unsymmetrischen I-Querschnitt aufweisenden Stromschiene.Fig. 4 of the one an asymmetrical I-cross section having busbar.

In Fig. 1 und 2 liegen über der wannenartigen Kathode 1 die Kohleanoden 2, welche an ihren Enden durch Aufhängebänder 3 an den Stromschienen 4 aufgehängt sind. Die Stromschienen 4 sind in diesem Falle als I-Träger ausgebildet und außerhalb der Kathode 1 auf Abstützungen 5 gelagert.In Figs. 1 and 2 lie above the trough-shaped cathode 1, the carbon anodes 2, which are suspended at their ends by suspension straps 3 to the busbars 4. In this case, the busbars 4 are designed as I-beams and are mounted on supports 5 outside the cathode 1.

Zwischen der Kathode 1 und der Anode 2 befindet sich z. B. eine Kryolith-A^-Schmelze, aus der durch Schmelzflußelektrolyse Aluminium gewonnen wird. Fig. 3 stellt in vergrößertem Maßstab eine als Hohlprofil zusammengeschweißte Stromschiene 4 dar. Gemäß Fig. 4 ist die Stromschiene 4 als I-Träger mit unsymmetrisch angeordnetem Steg ausgebildet. Der Abstand des Steges von der Anodenaufhängung ist dabei kleiner als der von der äußeren Gurtung.Between the cathode 1 and the anode 2 is z. B. a cryolite A ^ melt, from which by Fused aluminum is obtained. Fig. 3 shows an enlarged scale as a hollow profile welded busbar 4 is. According to FIG. 4, the busbar 4 is an I-beam with formed asymmetrically arranged web. The distance of the web from the anode suspension is smaller than that of the outer strapping.

Durch den Innenraum der Hohlprofile kann zwecks Kühlung der Schienen ein Kühlmedium, wie Luft, geblasen oder gelaugt werden.A cooling medium, such as air, can be blown through the interior of the hollow profiles for the purpose of cooling the rails or be leached.

Damit man bei einem Hohlprofil gemäß Fig. 3 die Schraube, mit denen die Anodenaufhängungen an dem Profil befestigt sind, leicht anziehen bzw. auswechseln kann, werden in den Stegen des Hohlprofils in üblicher Weise Handlocher bzw. Handschlitze, die gegebenenfalls verschließbar sein können, angeordnet. Durch diese Handlocher wird auch eine Belüftung und bessere Kühlung des Hohlprofils erreicht, wenn sie unverschlossen sind und auf künstliche Kühlung verzichtet wird.So that in a hollow profile according to FIG. 3, the screw with which the anode suspensions on the Profile are attached, can be easily tightened or replaced, are in the webs of the hollow profile in Usually hand punches or hand slots, which can optionally be closable, are arranged. These hand holes also provide ventilation and better cooling of the hollow profile, if they are unlocked and no artificial cooling is required.

In manchen Fällen ist es zweckmäßig, die Hohlprofile zweier benachbarter öfen durch nichtleitende Hohlprofile etwa gleichen Innendurchmessers zu verbinden, damit das Kühlmedium beim Durchsaugen oder Durchpressen hintereinander durch die Hohlprofile mehrerer Öfen strömen kann.In some cases it is advisable to replace the hollow profiles of two neighboring ovens with non-conductive ones To connect hollow profiles of approximately the same inner diameter, so that the cooling medium when sucking through or pressing through one after the other through the hollow profiles of several ovens.

Claims

Patent claims:

1. Electrolysis furnace for the production of aluminum, consisting of a tub-like cathode and carbon anodes arranged above the cathode, the carbon anodes consisting in particular of aluminum Busbars are attached, characterized in that the busbars. (4) as Hollow profile or I-beam formed and cantilevered outside of the electrolytic furnace Cathode trough (1) are supported.

2. Electrolysis furnace according to claim 1, characterized by the arrangement of the hollow profile supports for the passage of a cooling medium.

3. Electrolysis furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the formed as hollow profiles Busbars (4) are connected to the same type of busbars of an adjacent furnace by non-conductive hollow profiles.

4. Electrolysis furnace according to claim 1, characterized in that the formed as an I-beam Busbars (4) have only one web that is asymmetrical in that way on the straps sits that its distance from the suspension (3) of the carbon anodes (2) is less than from the outer edge of the strap.

5. Electrolysis furnace according to claim 4, characterized in that the plane of the anode suspensions goes through the shear center of the busbar cross-section.

Considered publications:
German patent specification No. 837 429.

Legacy Patents Considered:
German Patent No. 950 816.

1 sheet of drawings

009 589/372 8.60