NO170363B - Fremgangsmaate for konstruksjon av ovner med aapne kamre for aa unngaa deformering av disse - Google Patents

Description

Opprinnelsen vedrører en fremgangsmåte for konstruksjon av ovner med åpne kamre, også benevnt som "ovner med roterende brenning" eller "ovner med avanserende brenning", hvilke er primært beregnet for baking av kullanoder for fremstillingen av aluminium ved elektrolyse under anvendelse av Hall-Heroult-prosessen.

Den typen av ovn omfatter generelt to parallelle banker, hvis totale lengde kan nå nær 200 meter. Ever bank omfatter en rekke av kamre som er adskilt med tverrvegger og som er åpne i sin øvre del for å tillate lasting av råanodene (eller andre kullblokker) og lossing av de avkjølte bakte anoder. Anbragt parallelt med den lange aksen av ovnen, omfatter hvert kammer en sammenstilling av hule skillevegger med relativt tynne vegger i hvilke de varme gasser som frem-bringer bakingseffekten vil sirkulere, idet skilleveggene veksler med celler i hvilke anodene som skal bakes er stablet, idet anodene er innleiret i kullstøv (koks, antrasitt eller annet pulveraktivt fyllmateriale). Der er eksempelvis fra 16 til 74 kamre og, pr. kammer, 7 oppvarm-ningsskillevegger som separerer 6 celler. Under bakings-operasjonen er den maksimale temperatur som oppnås av størrelsesorden 1200°C.

Kamrene i en bank befinner seg i en kledningskonstruksjon av betong dannet av et horisontalt gulv og to vertikale veggdeler. Betongen beskyttes mot temperatur på innover-siden, av termisk isolasjon. Hele ovnen opptas i en bygning som understøtter rullebanene for håndteringsutstyret.

Generelt, når nivået av vannbordet ikke hindrer det, er ovnene begravet eller halv-begravet, hvilket forenkler operasjonen og håndtering og reduserer nivået av store investeringskostnader.

Veggene av betongkledningskonstruksjonen utsettes for tre krafttyper: en horisontal skyvekraft som tilføres veggdelene av det ildfaste materialet som danner kamrene, fra innsiden utad. Disse påkjenninger kan oppnå et nivå av 400 kN pr. lineær meter ved basisen for veggdelene,

skyvekraften som skyldes bakken, på grunn av vollen rundt veggpartiene, idet den kraften virker i den motsatte retning av den første skyvekraften, og

en "bimetall" effekt (differensialutvidelse) av det nedgravde eller halvt-nedgravde gulv og veggpartiene, på grunn av temperaturgradienten i tykkelsen derav.

Innleiringen rundt veggene betyr at deformasjonsfenomenet ikke direkte kan observeres, og viser seg i lengden på forskjellige måter, avhengig av nivået og typen av voll: I tilfellet av nedgravde ovner, avbøyer veggdelene innad relativt ovnen, hvilket forstyrrer operasjonen av håndtering av anoder i cellene, ved deformering av det ildfaste materialet på grunn av en kompresjonseffekt. I det tilfellet er skyvekraften som frembringes av bakken fremherskende,

i halv-begravende ovner, vil skyvekraften fra det ildfaste materialet herske, og veggdelene avbøyes utad. Dette medfører i disorganisering av murverket, som "utspres" til det utvidede rom, og tilførselen av en kraft av større eller mindre størrelse til bygningen når veggdelene kommer i kontakt dermed, i særdeleshet ved steder for søylene som støtter metallrammekonstruksjonen.

Den foreliggende oppfinnelse tilsikter å avhjelpe den situasjonen.

Søknadsgjenstanden er derfor en fremgangsmåte for å konstruere en kledningskonstruksjon av betong for en ovn av kammertypen, hvilken meget vesentlig reduserer deformasjonsfenomenet som skyldes differensialtermisk utvidelse mellom de forskjellige elementer i ovnen og skyvekreftene av alle typer som tilføres veggene.

Nærmere bestemt tilveiebringer oppfinnelsen en fremgangsmåte for konstruksjonen av en ovn med åpne kamre, hvilken er beregnet for baking av kullblokker og som omfatter en flerhet av kamre som anbringes i serier i en eller to parallelle banker, idet hvert kammer befinner seg i en kledningskonstruksjon av betong som dannes av et gulv og sideveggdeler av betong, kjennetegnet ved at det på den utvendige flaten av hver veggdel anbringes en flerhet av vertikale strevere som forutspennes i vertikal retning.

Forutbelastningen eller prestressingen tilføres ved hjelp av minst en stålkabel som festes i de to endene til en metallplate som hviler mot basisen og toppen av hver strever.

I tillegg blir den øvre delen av tverrveggene som adskiller de forskjellige kamre i ovnen fra hverandre, hpldt ved hjelp av et bindingselement til hvilket en justerbar spenning av mellom 0 og 200 kN tilføres.

Fig. 1-6 illustrerer oppfinnelsen.

Fig. 1 trekker frem på ny konstruksjonen av kamrene, cellene og tverrveggene for at oppfinnelsen skal forstås riktig. Fig. 2 viser skjematisk retningen av hovedskyvekraften som er avhengig av hvorvidt ovnen er nedgravd (til høyre i fig. 2) eller halvt-nedgravet (til venstre). Fig. 3 er et skjematisk riss ovenfra, supplert med et elevasjonsriss i fig. 3Å og et tverrsnittriss i fig. 4, av konstruksjonen av en kledningskonstruksjon for ovnen, ifølge oppfinnelsen. Fig. 5 viser forsterkningsvirkningen som oppnås ved forut-belastning for streverne for veggdelen. Fig. 6 viser stramningseffekten som frembringes av et bindeelement med hensyn til den øvre del av tverrveggene.

Idet det vises til fig. 1 er der vist skilleveggene 1 som er forbundet i sin øvre del ved hjelp av leveringsrør 2 til ledningen 3 som i seg selv er forbundet med den generelle manifold 4. Inntaks- og blestledninger er forbundet med porthullene i kamrene, i henhold til søkerens franske patent nr. 2.535.834. I cellene 5 anbringes anodene 6 som skal bakes, hvilke kan sees i det bortbrutte riss i den venstre delen av fig. 1.

Hensikten med plateløsningene 7 i oppvarmningsskilleveggene er å øke lengden av strømningsbanen for de varme gassene, og å homogenisere temperaturen i skilleveggen. I den øvre delen av kamrene tillater hullene 8 inntaks- og blestledningene og brennerne å bli satt i stilling, i korrelasjon med frem-føringsbevegelsen av brenneffekten. De suksessive kamre adskilles av tverrvegger 9. De suksessive skillevegger i de forskjellige kamre får forbindelse ved hjelp av åpninger 10 som tilveiebringes i den øvre del av tverrveggen. Ovnens lange akse er angitt med linjen XX'.

Idet der vises til fig. 2 som er et meget forenklet riss i tverrsnitt, er der vist med fortykkede linjer betongvegg-delene 11 som danner ovnens rammeverk, idet rammeverket understøttes av et gulv 12 som hviler på peler 13, hvis dybde avhenger av bakkens T natur.

I fig. 3, 3Å og 4 er veggdelen 11 blitt forsynt med eksterne strevere 14 som er i en forutspent tilstand, i henhold til oppfinnelsen.

Som angitt i fig. 5, frembringes forut-påkjenningseffekten av innføringen over hele høyden av streveren av forutstrammings-kabler 15 som er omhyllet med et beskyttende hylster 16 som er injisert etterat kablene er blitt satt under strekk, idet kablene er boltet ved deres to ender til plater 17 som hviler mot topp og bunnenden av hver strever 14.

For å supplere forsterkningseffekten hva angår veggdelen, er det mulig å operere på tverrveggene 9. I realiteten, i den konvensjonelle utformning med hensyn til slike vegger, er de i sin øvre del forsynt med åpninger 10A som er beregnet til å motta klaffer som gjør det mulig å opprette eller avbryte sirkuleringen av forbrenningsgasser i oppvarmningsskilleveggene i avhengighet av oppvarmningssyklusen.

Dersom det gjøres bruk av en lukkingsanordning som settes i stilling innenfor skilleveggen, slik som eksempelvis det utvidbare lukkeelementet som er gjenstand for søkerens franske patentsøknad nr. 87-08564, inngitt 9. juni 1987, er det så mulig å eliminere åpningen 10A i tverrveggen og å tilveiebringe forbindelsen mellom kamrene ved hjelp av en åpning 10A som ikke lenger danner et svakt punkt i veggen og som kan avstenges ved hjelp av et utvidbart lukkeelement som innføres ved hjelp av den nærmeste åpningen 8A i den korresponderende skillevegg.

Under disse forhold, som vist i fig. 6, blir det mulig å sette under strekk den øvre delen av veggen 9, ved hjelp av minst ett horisontalt anbragt bindingselement 21 som er forankret til to stålplater 22 som er anbragt på en slik måte at de hviler mot de to endene av veggen 9.

Spenningen er justerbar mellom 0 og 200 kN ved hjelp av fjærmidler, og/eller en Belleville skive eller annet ekvivalent middel.

Oppfinnelsen ble realisert ved rekonstruksjon av en ovn av kammertypen omfattende to parallelle innskjæringer, med en total bredde av 25 meter.

Sideveggdelene 11 er 5 meter høye og 10 meter lange og forsterkes av 5 strevere som forutspennes som vist i fig. 5 ved hjelp av to stålkabler omgitt av et metallbeskyttende hylster. Forspenningskraften som ble anvendt ble satt til 600 kN pr. kabel.

Den øvre del av tverrveggene ble satt under strekk ved hjelp av et metallbindingselement 21 som justeres på en slik måte at den maksimale kraft som tilføres når den brennende oppstilling i ovnen passerer samme er lik 140 kN.

Etter ett års uavbrutt drift, ble det funnet at den maksimale grad av bevegelse av veggdelen i den øvre del når den brennende oppstilling i ovnen passerte, ikke overskred 25 mm

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for å konstruere en ovn med åpne kamre, som er tilsiktet for baking av kullblokker og som omfatter en flerhet av kamre som anbringes i serie i en eller to parallelle banker, hvor hvert kammer befinner seg i en uavhengig betongkledningskonstruksjon som dannes av et gulv (12) og sideveggdeler (11) av betong, karakterisert ved at det på hver veggdel (11) anbringes en flerhet av vertikale strevere (14) som forutspennes i vertikal retning.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at forutspenningen tilføres ved hjelp av minst en stålkabel (15) som festes i de to endene til en metallplate (17) som hviler mot basisen og toppen av hver strever (14)

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 1, karakterisert ved å anvende en lukkeanordning som innføres i skilleveggen, hvis åpninger (10) er blitt utelatt, og å tilføre den øvre delen av veggene (9) en justerbar kraft av mellom 0 og 200 kN.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 3, karakterisert ved at de øvre deler av tverrveggene settes under spenning ved hjelp av minst ett metallbindingselement (21) som anbringes horisontalt og som utsettes for en justerbar spenning.