CH625560A5 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Manschette aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zum Schutz der Eisenspaten einer Anodenstange für einen Kohleblock, der als Anode zur elektrolytischen Herstellung von Aluminium dient.

Gebrannte Kohleanoden für die Schmelzflusselektrolyse von Aluminium in einem Fluoridelektrolyten sind meist mit Anodenstangen mit zwei oder vier Spaten bzw. Zapfen aus Eisen versehen, die in den oberen Teil der Kohleanode eingesetzt und durch Umstampfen mit körnier oder breiiger Kunstkohlemasse oder durch Eingiessen geschmolzener Kunstkohlemasse darin befestigt werden. Die Kohleanode hat beispielsweise einen Querschnitt von etwa 500 X1000 mm bis 500 X1500 mm und eine Höhe von etwa 400 bis 550 mm. Mittels der Eisenspaten wird sie mit den Anodenstangen, und damit mit der Stromzuführung durch Anklemmen verbunden.

Nach dem Einsetzen der Kohleanode in den Elektrolyseofen erwärmt sich deren Kopf auf etwa 180°C. Nach sechs Tagen ist die Temperatur dort auf etwa 400—500° C im Mittel gestiegen. Wegen des Abbrands durch den bei der Elektrolyse freigesetzten Sauerstoff muss die Kohleanode ca. 15 bis 20 mm Pro Tag gesenkt werden. Schliesslich liegt sie so tief, dass auch die eingesetzten eisernen Spaten unterhalb der Oberfläche des schmelzflüssigen Elektrolyten liegen. Das von der Kohlemasse umgebene Ende der Spaten ist von dieser Masse geschützt, nicht aber deren aus der Anode herausragender Teil. Damit dieser nicht abzundert und sich nicht im Elektrolyten teilweise auflöst, muss auch der aus der Anodenkohle herausragende Teil der Eisenspaten geschützt werden. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Kunstkohlemasse (Koks/Pechmischung) erreicht werden, indem diese in eine Hülle, die um die Eisenspaten in eine Vertiefung der Anode eingesetzt ist, gegossen wird. Als Hülle eignet sich eine Art Manschette aus Aluminiumblech - auch Kragen genannt - sehr gut, denn abschmelzendes Aluminium verunreinigt das Bad nicht und wird in der kathodischen Aluminiumschicht zurückgewonnen.

Für einen Eisenspaten von beispielsweise 200 X 50 mm kann eine Manschette von etwa 250 X100 mm Grundriss und 100 bis 200 mm Höhe verwendet werden. Die Blechdicke beträgt z.B. etwa 1 mm. Für die Herstellung der Manschette wird zweckmässig hartgewalztes Reinaluminiumblech verwendet, dessen Reinheit und Oberflächenzustand praktisch keine Rolle spielen. Es kann daher auch Abfallblech verwendet werden.

Selbstverständlich kommt auch legiertes Aluminium in Frage, sofern es nicht Zusatzmetalle von solcher Menge enthält, dass das in der Elektrolysezelle gewonnene Aluminium in unzulässiger Weise verunreinigt wird.

Die Vertiefungen im Kopf der Kohleanoden entsprechen in bezug auf Zahl und Dimension den Manschetten, die satt in diese rechteckigen bzw. quadratischen Vertiefungen hineinpassen.

In Fig. 1 wird eine zum Stand der Technik gehörende Aluminiummanschette für einen im Schnitt quadratischen Eisenspaten gezeigt, die aus einem Blechstreifen, dessen beide Enden durch einen Falz verbunden sind, hergestellt ist. Diese Manschette ist im horizontalen Querschnitt dargestellt, wie sie aus dem Herstellungsautomaten herauskommt. Sie hat im vorliegenden Beispiel einen annähernd quadratischen Querschnitt. Der Wandteil 10 hat ein nach innen abgekantetes Ende 11 und der Wandteil 13 einen nach aussen umgebogenen Rand 12. Die abgebogenen Ränder 11 und 12 müssen ineinander gelegt und flachgeklopft oder flachgedrückt werden, damit eine Falz-verbindung entsteht und sich die Manschette beim Einfüllen der Kunstkohlemasse nicht öffnet. Dann wird der horizontale Querschnitt praktisch vollständig quadratisch und die Manschette in die quadratische Vertiefung im Kopf der Anode einsetzbar.

Diese und ähnliche bekannte Manschetten haben jedoch den Nachteil, dass sie beim Einsetzen derart justiert werden müssen, dass sie überall den gleichen Abstand vom Eisenspaten haben. Ausserdem wirkt sich nachteilig aus, dass ihre Lage sich in bezug auf den Eisenspaten beim Einfüllen der Kunstkohlemasse leicht verändert, wodurch den mechanischen Eigenschaften abträgliche Inhomogenitäten entstehen können.

Die Erfinder haben sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine Manschette aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zum Schutz der Eisenspaten einer Anodenstange für einen Kohleblock, der als Anode zur elektrolytischen Herstellung von Aluminium dient, zu schaffen, welche die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist, aber dennoch auf einfache und wirtschaftliche Weise hergestellt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass auf mindestens zwei gegenüberliegenden Seiten [...] Teile [der rechteckig oder quadratisch ausgebildeten Manschette] derart nach innen ragen, dass sie bei auf den Kohleblock aufgesetzter Manschette klemmend auf den Eisenspaten aufliegen.

Die Manschette kann, wie bei der Beschreibung des Standes der Technik bereits erwähnt, aus einem Blechstreifen aus Aluminium oder einer geeigneten Aluminiumlegierung zu einer rechteckigen bzw. quadratischen Form gebogen und mittels eines Falzes geschlossen werden.

Die nach innen ragenden Teile der Manschette können vorerst auf dem Blech, insbesondere der oberen Hälfte der Manschette, ausgestanzt und dann nach innen gebogen werden. Für die nach innen gebogenen Laschen ist im Prinzip jede geeignete geometrische Form denkbar; einfache Formen wie Rechtecke, Trapeze oder Halbkreise werden jedoch bevorzugt.

Obwohl auf jeder Seite der Manschette beliebig viele nach innen ragende Teile geschaffen werden können, ist es aus praktischen und wirtschaftlichen Gründen vorteilhaft, auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Manschette je eine Lasche auszustanzen und nach innen zu biegen.

Nach einer Weiterausbildung der Erfindung sind die Laschen, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten liegen, breiter ausgebildet als der Eisenspaten, auf welchem sie nach dem Einbiegen klemmend aufliegen. Aus diesen Laschen kann eine Aussparung, die der entsprechenden Dimension des Eisenspatens angepasst ist, ausgestanzt werden. Dank dieser Massnahme können die nach innen gebogenen Laschen die Schutzmanschette weiter stabilisieren, indem der Eisenspaten

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in die Aussparung eingreift und so ein seitliches Ausscheren der Manschette verhindert.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen schematisch:

Fig. 2 eine Schutzmanschette mit zwei eingebogenen Laschen, in perspektivischer Darstellung.

Fig. 3 das obere Ende einer Lasche mit einer Aussparung.

Fig. 4 einen Vertikalschnitt senkrecht zu der Seite mit den eingebogenen Laschen.

Fig. 5 eine Seitenansicht in Richtung A von Fig. 4.

Die in Fig. 2 dargestellte Manschette ist für einen Eisenspaten mit länglichem, rechteckigen Querschnitt bestimmt. Die Manschette wird aus einem aus Reinaluminium bestehenden Streifen aus Abfallblech hergestellt. Die Enden des Streifens sind, wie in Fig. 1 näher beschrieben, durch einen in Fig. 2 nicht dargestellten Falz miteinander verbunden. Auf den beiden Breitseiten der Manschette werden je zwei vom oberen Rand ausgehende, gleich lange Schlitze eingestanzt. Die entstehende Lasche 14 wird bei auf den Kohlekörper aufgesetzter Manschette nach innen gebogen, bis sie klemmend auf dem Eisenspaten aufliegt.

Die Länge s der eingestanzten Schlitze beträgt vorzugsweise 15—30% der gesamten Höhe h der Manschette. Insbesondere wird die Länge von s bevorzugt so gewählt, dass der Winkel a zwischen der Lasche und der Seitenwand der Manschette ungefähr 20 bis 70° beträgt. Die Breite b der Lasche kann im Prinzip beliebig gewählt werden. Bevorzugt liegt sie jedoch in der Grössenordnung der entsprechenden Dimension des Eisenspatens.

Eine typische Manschette hat eine Länge von 260 mm, eine Breite von 110 mm und eine Höhe h von 200 mm. In diese

Manschette werden vier von der oberen Kante der Breitseiten ausgehende Schlitze eingestampft, die eine Länge s von 60 mm haben und zwei Laschen mit einer Breite b von 62 mm bilden. Das zur Bildung der Manschette eingesetzte, halbharte Rein-5 aluminiumblech hat eine Dicke von 0,8 mm. Die durch das Einstanzen der Schlitze entstandenen zwei Laschen werden um einen Winkel von etwa 30° eingebogen.

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführung des oberen Endes einer Lasche 14. Aus diesem Ende der Lasche wird eine Aus-io sparung 16 mit der Breite d herausgestampft. Die Breite d der Aussparung ist eine Spur grösser als die entsprechende Dimension des Eisenspatens, so dass die Lasche soweit eingebogen werden kann, dass der Eisenspaten mit der Lasche in Eingriff kommt. Die beiden Vorsprünge 15 verhindern, dass die is Lasche und damit die Manschette seitlich verschoben werden kann. Bei einer Lasche mit einer Breite b von 62 mm, die beispielsweise auf einen Eisenspaten von 50 mm Breite zu liegen kommt, beträgt die Breite d der Aussparung ca. 51 bis 52 mm. Die Tiefe t der Aussparung 16 kann beispielsweise 2® 5 mm betragen.

Fig. 4 zeigt einen in einer Aussparung des Anodenkörpers 18 eingesetzten mit Gusseisen oder Kunstkohle 20 befestigten, Eisenspaten 17 mit quadratförmigem Querschnitt. Auf den 2S Anodenkörper aufgesetzt ist eine Manschette 10 mit zwei seitlich eingebogenen, klemmend auf dem Eisenspaten 17 aufliegenden Laschen 14. Die Laschen stabilisieren die Manschette und bewirken, dass diese beim Einfüllen der Kunstkohlemasse in den Zwischenraum 19 zwischen Manschette 10 und M Eisenspaten 17 ihre Lage nicht verändert.

In Fig. 5 kann ersehen werden, dass die eingebogene Lasche beidseitig zwei Fortsätze 15 hat, wodurch eine Aussparung entsteht, die vom Eisenspaten 17 ausgefüllt wird.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

625 560 PATENTANSPRÜCHE

1. Manschette aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zum Schutz der Eisenspaten einer Anodenstange für einen Kohleblock, der als Anode zur elektrolytischen Herstellung von Aluminium dient, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens zwei gegenüberliegenden Seiten [...] Teile [der rechteckig oder quadratisch ausgebildeten Manschette (10)] derart nach innen ragen, dass sie bei auf den Kohleblock aufgesetzter Manschette klemmend auf den Eisenspaten (17) aufliegen.

2. Manschette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nach innen ragenden Teile am oberen Rand der Manschette (10) ausgestanzte und nach innen gebogene Laschen (14) sind.

3. Manschette nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Manschette (10) je eine Lasche (14) ausgestanzt und nach innen gebogen ist.

4. Manschette nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (14) mit je einer der entsprechenden Dimension (d) des Eisenspatens (17) angepassten Aussparung (16) versehen sind.