KR810000248B1 - A device for the supply of electric current to transverse igneous electrolysis tanks - Google Patents

Abstract

According to the method, each element, front and rear, of the upstream collector is devided into two parts - the end part 19-20 and the central part 17-18. The tank is supplied by four risers, including two end risers 23-24 and two central risers 25-27 and 26-28; each central riser comprises two elements 25 and 27 located in the same plane parallel to the plane of symmetry(XX) and situated respectively at 1/4 and 3/4 of the length of the cathod, of which one 25 of these elements passes under the upstream tank 13.

Description

횡렬식 가열 전해탱크에 전류를 공급하는 장치Apparatus for supplying current to the row heating electrolytic tank

제1도는 전해탱크의 1/2의 단면도.1 is a cross-sectional view of 1/2 of an electrolytic tank.

제2도는 전해탱크의 1/2의 도시적 단면도이고, 화살표는 3개의 도체에 의한 자계(磁界)를 나타낸는 도면.2 is a schematic cross-sectional view of one-half the electrolytic tank, and the arrow shows the magnetic field by three conductors.

제3도는 2개의 탱크와 이의 도체의 연결을 나타낸 도면.3 shows the connection of two tanks and their conductors.

제4도와 5도는 특정한 산업의 한 실시예를 나타내는 도면.4 and 5 illustrate one embodiment of a particular industry.

제4도는 2개의 탱크의 후부(後部)의 평면도.4 is a plan view of the rear of two tanks.

제5도는 두 개의 탱크의 1/2의 수평 대칭면에 의해 짤려있으며, 중앙 라이저를 통하는 수직면에 의한 단면도.5 is cut by a half horizontal symmetry plane of two tanks, a cross section through a vertical plane through a central riser.

풀모렐과 쟝피에르 듀고의 연구의 결과인 본 발명은 횡렬식 가열 전해탱크에 전류를 공급하는 장치에 관한 것이다.The present invention, which is the result of the study of Fulmorel and Champierre Dugo, relates to a device for supplying current to a row heating electrolytic tank.

이것은 금속의 전해생산에 관한 것이다.This relates to the electrolytic production of metals.

가열 전해탱크는 장방형의 도가니로 구성되고, 음극으로 된 밑면은 탱크의 좁은면에 평행하는 금속봉에 탄소를 씌운 불록으로 형성된다. 음극은 콜렉터(collector)라 불리우는 하나 이상의 음극도체에 의해 전류가 공급된다. 도가니위에는 탱크의 큰면에 평행하는 가로대로 구성된 강력한 구조물이 있고, 이 가로대에 탄소양극이 매달린다. 도가니는 빙정석(氷晶石)에 용해된 알루미늄 산화물로 구성된 전해용액을 가진다. 수평 양극봉은 ＂라이저(riser)＂라 불리우는 하나이상의 양극도체에 의해 전류가 공급된다. 통전을시키면 알루미늄 산화물은 알루미늄과 산소로 분해되어 알루미늄은 음극에 석축하고 산소는 양극의 탄소와 결합한다. 용액의 일부분은 도가니의 측면과의 접촉으로 응고되어 전기적, 열적 절연재를 형성한다. 탱크가 횡적으로 배치되면, 즉, 넓은면이 탱크의 열(列)의 전류방향에 직각이 되면, 음극봉의 끝이 전류의 방향에 관하여 탱크의 상부측에서 나오는가 하부측에서 나오는가에 따라 상부다 혹은 하부다라고 이야기한다.The heated electrolytic tank consists of a rectangular crucible and the bottom of the cathode is formed of a block of carbon covered with a metal rod parallel to the narrow side of the tank. The cathode is supplied with current by one or more cathode conductors called collectors. Above the crucible is a powerful structure consisting of rungs parallel to the large side of the tank, on which the carbon anode hangs. The crucible has an electrolytic solution composed of aluminum oxide dissolved in cryolite. The horizontal anode rod is supplied with current by one or more anode conductors called risers. When energized, aluminum oxide decomposes into aluminum and oxygen, aluminum deposits on the cathode, and oxygen combines with carbon on the anode. A portion of the solution solidifies in contact with the sides of the crucible to form electrical and thermal insulation. If the tank is arranged laterally, ie the wide side is perpendicular to the current direction of the heat of the tank, then the tip of the cathode rod is either upper or lower depending on the direction of the current, depending on whether it is coming from the upper side or the lower side, or Talk to the lower part.

탱크는 직렬로 연결되어 상부탱크이 음극콜렉터가 주위의 하부탱크의 양극라이저에 연결된다.The tanks are connected in series so that the upper tank is connected to the anode riser of the lower tank around the cathode collector.

공급도체와 탱크의 전도부분에 흐르는 전류의 흐름은 자계(magnetic field)를 형성하고, 이는 액체금속의 운동을 일으키고 금속전해조 표면을 변형시켜 탱크의 동작으로 분열시킨다. 이러한 자계를 최소로 줄이는 것이 중요하다.The flow of current through the feed conductor and the conducting part of the tank creates a magnetic field, which causes the movement of the liquid metal and deforms the surface of the metal electrolyte tank, disrupting the operation of the tank. It is important to reduce these magnetic fields to a minimum.

이러한 문제의 해결방법은 공급도체의 위치를 알맞게 선택하는 것에 있다.The solution to this problem lies in the proper choice of the position of the supply conductor.

알려진 제1방법에 의하면 양극의 공급은 탱크의 두부(頭部)위 후면 달하는 라이저에 의해 성취된다.According to the first known method, the supply of the anode is accomplished by a riser reaching the rear of the tank head.

알려진 제2방법에 의하면 공급은 두 개의 라이정에 의해 성취되는데, 이 라이저는 각기 탱크의 길이방향을 따라

,

되는 곳에 위치하며, 하부탱크의 반대편에 위치하는 상부탱크의 콜렉터를 가지고 있고, 이 콜렉터는 하부탱크의 대응하는 라이저를 향한 두 개의 탱크사이의 둘러싸인 공간에서 복귀를 위해 상부탱크의 가두부 주위를 통과한다.According to a second known method, feeding is accomplished by two risers, each of which rises along the length of the tank.

,

Located at the top of the tank and on the opposite side of the lower tank, the collector passes around the upper tank's head for return from the enclosed space between the two tanks towards the corresponding riser of the lower tank. do.

이러한 두가지 방법으로 얻어진 결과는 단지 부분적인 해결책일 뿐이다. 즉, 한쪽의 장점은 다소가 다른쪽의 단점이 된다.The results obtained in these two ways are only partial solutions. In other words, one of the advantages is more or less the other.

본 발명의 목적은 자계의 영향으로 최소화시키도록, 가열 전해탱크에 전류를 공급하기 위한 장치를 제공하고자함에 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus for supplying current to a heated electrolytic tank to minimize under the influence of a magnetic field.

본 발명에 따라서 한편은 탱크의 좁은면에 평행하는 금속봉에 탄소블록을 씌워서 만들어진 음극으로된 밑면이 도가니와 다른 한편은 탱크의 넓은면에 평행하는 두 개의 금속가로대에 매달려있는 탄소양극 블록으로된 양극으로 구성되는 장방형의 탱크에 적용된다. 본 발명에 의하면 하부탱크의 제1가로대는 주위 상부탱크의 음극봉의 상부끝에서 공급되고, 동시에 좁은면과 넓은면에서 공급된다. 한편 제2가로대는 상부탱크의 음극봉의 하부끝에서 공급되고, 넓은면에 의해서만 공급되어 여러개의 공급도체에 의해 생성된 자계가 서로 상쇄된다.According to the present invention, the anode is made of a carbon anode block suspended from a crucible on the one side and a carbon metal block on the other side parallel to the wide side of the tank. Applied to the rectangular tank consisting of. According to the present invention, the first rail of the lower tank is supplied from the upper end of the cathode rod of the surrounding upper tank, and at the same time, it is supplied from the narrow side and the wide side. On the other hand, the second rail is supplied from the lower end of the cathode rod of the upper tank, is supplied only by a wide surface so that the magnetic field generated by the several supply conductors cancel each other.

하부탱크의 제1가로대는 상부의 가로대이고, 제2가로대는 하부가로대이면 더욱 좋다.The first rail of the lower tank is an upper rung, and the second rail is better if a lower rail.

본 발명에 따른 장치는 탱크의 대칭평면(××)에 관하여 2×2의 대칭라이저로 구성되고, 상부탱크의 전면, 후면의 2개의 요소로 구성된 음극콜렉터를 하부탱크의 가로대에 연결시킨다. 상부콜렉터의 각 요소는 중앙부와 말단부로 구성된다. 4개의 라이저(즉, 2개의 말단라이저, 하나는 전면, 하나는 후면)는 상부탱크의 상부콜렉터의 외측부의 말단을 하부탱크의 하부가로대의 말단에 연결시키고, 2개의 중앙라이저, 하나의 전면, 하나의 후면 이들 각각은 평면(××)에 평행한 2개의 평면의 어느 한 위치에 놓여진 2개의 요소로 구성되고, 이러한 평면들은 음극길이의 n,(1-n)에 위치하고 상부콜렉터의 요소인 중앙부와 말단부 사이 교차점 반대편에 각각 위치하며, 여기서 n은

사이의 값이다. 각 라이저의 제1요소는 상부콜렉터의 중앙부의 점에서 시작하여 상부탱크의 밑을 지나 상부가로대에서 끝이나고, 반면에 제2요소는 하부 콜렉터의 대응하는 요소로부터 시작하여 하부가로대에서 끝이난다.The device according to the invention consists of a 2x2 symmetric riser with respect to the symmetry plane (xx) of the tank and connects the cathode collector, consisting of two elements on the front and the rear of the upper tank, to the crosspiece of the lower tank. Each element of the top collector consists of a central part and a distal part. Four risers (ie two end risers, one front and one rear) connect the outer end of the upper collector of the upper tank to the end of the lower side of the lower tank, and the two central risers, one front, One rear surface each consists of two elements placed in either position of two planes parallel to the plane (××), which planes are located at the cathode length n, (1-n) Located opposite the intersection between the central and distal ends, where n is

Is a value between. The first element of each riser starts at the center point of the upper collector and passes underneath the upper tank and ends at the upper side rail, while the second element starts at the corresponding element of the lower collector and ends at the lower side stand. .

상부콜렉터와 하부콜렉터 각각은 탱크에 흐르는 전전류의 1/2을 공급하고, 상부탱크의 밑을 흐르는 각 라이저의 전류는 전전류 Ⅰ의 1/8-3/16이다. 여기서 1/8은

에 해당하고 3/16은

에 해당한다.Each of the upper collector and the lower collector supplies 1/2 of the total current flowing in the tank, and the current of each riser flowing under the upper tank is 1 / 8-3 / 16 of the total current I. Where 1/8 is

Corresponds to 3/16

Corresponds to

본 발명을 첨부된 도면을 참조로하여 더욱 상세하게 설명한다. 도면에서 같은 장치는 같은 부호로 표시 되어 있다.The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Like devices are designated by like reference numerals in the drawings.

제1도에 의하면 탱크는 통(1)로 구성되는 도가니로 구성되며, 도가니의 밑면은 음극봉에 의해 받쳐지는 탄소블록으로 구성되며 음극(2)를 형성한다. 통(1)의 측면의 내부는 응고된 전해조 물질로 피복되어 융기부(ridge)(3)을 형성한다. 음극위에는 용융금속층(4)가 있고, 그위에는 빙정석에 용해된 산화알루미늄으로 이루어지는 전해조 물질(5)가 있고, (6)으로 표시된 금속-전해조 경계면이 있다. 양극 구조물(7)(이후로는 양극이라 불리움)은 다수의 평행한 탄화블록으로 구성되고, 그들 밑면은 동일면이 되도록하며 양극면(8)로 부른다. 이 양극은 전해조(5)에 잠겨지고, 금속 전해조 경계면은 접촉되지 않도록 한다. 주위도관(9)는 양극(7)과 융기부(3)사이에 배열된다.According to FIG. 1, the tank consists of a crucible composed of a barrel 1, and the bottom of the crucible consists of a carbon block supported by a cathode rod and forms a cathode 2. The interior of the side of the bin 1 is covered with a solidified electrolytic cell material to form a ridge 3. Above the cathode is a molten metal layer 4, on top of which is an electrolytic cell material 5 consisting of aluminum oxide dissolved in cryolite, and a metal-electrolyte interface indicated by (6). The anode structure 7 (hereinafter referred to as anode) consists of a number of parallel carbide blocks, their bases being the same plane and called the anode plane 8. This anode is immersed in the electrolytic cell 5 and the metal electrolytic cell interface is not in contact. A peripheral conduit 9 is arranged between the anode 7 and the ridge 3.

전해조는 주울효과에 의해 1,000℃정도의 온도가 된다. 에너지효율을 극대화시키기 위해서, 가열을 위한 에너지가 최소로 되는 것이 중요하기 때문에 탱크의 철저한 절연이 필요하고, 양그거리(즉, 양극면 8과 경계면 6사이의 거리)를 최소로 줄여서 탱크의 전기저항이 줄어들고, 전해조를 가열시키기에 충분하다. 그러므로, 첫째로 단락회로(short circuit)의 가능성을 피하고, 둘째로 전류의 균일한 분포를 이루기 위해 양극면과 경계면 양자가 평행하여야 한다.The electrolytic cell has a temperature of about 1,000 ° C. due to the Joule effect. In order to maximize energy efficiency, it is important to minimize the energy for heating, so it is necessary to thoroughly insulate the tank and to reduce the electric distance of the tank by reducing the amount of angling (ie, the distance between the anode surface 8 and the interface 6) to a minimum. This decreases and is sufficient to heat the electrolyzer. Therefore, firstly, both the anode and the interface must be parallel to avoid the possibility of a short circuit, and secondly to achieve a uniform distribution of current.

그러나, 공급도체와 전해조에 흐르는 전류가 자계(magnetic field)를 발생시켜 이 자계가 액체금속층(4)를 운동시키고 도움(dome)형의 금속-전해조 경계면(6)을 변형시킨다. 그 결과는 첫째로 양극거리가 일정하지 않아 전류의 불균일한 분포를 일으키고, 둘째로 양극접촉에서 산소가 방출되어 양극거리가 최소인 곳에서는 최대가 되고, 양극거리가 최대인 곳에서는 최소가 된다. 이 두 번째 영향은 양극면이 평평하지 않아 불규칙적 산화를 일으킨다.However, a current flowing through the supply conductor and the electrolytic cell generates a magnetic field, which causes the liquid metal layer 4 to move and deform the dome-shaped metal-electrolyte interface 6. The results are as follows: First, the anode distance is not constant, resulting in non-uniform distribution of current. Second, oxygen is released from the anode contact, which is the maximum at the minimum anode distance, and the minimum at the maximum anode distance. This second effect causes irregular oxidation because the anode surface is not flat.

그러므로, 이러한 자계의 영향을 최소로 감소시키는 것이 중요하다.Therefore, it is important to minimize the influence of these magnetic fields.

다음의 수식에서, 좌표의 초기점은 탄화블록의 상부에 위치하는 음극 2의 중앙에 취한다. 측 Ox는 전류방향의 횡축이고, Oz는 수직축이고, Oy는 3면체 Oxyz를 이루는 방향의 축이다.In the following equation, the initial point of the coordinate is taken at the center of the cathode 2 located on top of the carbide block. The side Ox is a horizontal axis in the current direction, Oz is a vertical axis, and Oy is an axis in a direction forming trihedral Oxyz.

는 전류밀도 벡터 이의 Ox, Oy, Oz 각축에 대한 사영(射影)은 각각 Jx, Jy, Jz이다.

Is the projection of the Ox, Oy and Oz axes of the current density vector, respectively, Jx, Jy and Jz.

는 자계(magnetic field)벡터 이의 세축에 대한 사영은 각각 Bx, By, Bz이다.

The projections for the three axes of the magnetic field vector are Bx, By, and Bz, respectively.

는 라플라스힘

Laplace force

은

: 라플라스 힘의 회전력

silver

: Torque of Laplace force

d₁, d₂는 전해조와 금속의 밀도, 일반적으로 지수 1은 전해조, 2는 금속을 가르킨다.d ₁ and d ₂ indicate the density of the electrolyzer and the metal, index 1 is the electrolyzer and 2 is the metal.

는 중력 벡터

Gravity vector

는 각 성분을 가진 벡터

Vector with each component

탱크 : 처음에는 힘

Tank: power at first

에 의한 정적효과 :

Static effect by

전해조-금속경계면(6)의 도움형의 변형을 일으키고 기울기는Causing the deformation of the assist type of the electrolytic cell-metal interface (6) and the slope

다음에 힘

과

에 의한 동적효과.Next power

and

Dynamic effect by

이 제2 효과를 우선 자계의 수직성분 Bz와 역방향으로 회전하는 회전자계에 의해 실현되는 수평성분 Bxy와 다음에 전류밀도의 수직성분 Jz와 주위도관(9)의 폭을 따르는 융기부(3)의 위치, 전해조(5)의 높이에 의해 Jxy가 밀도와 방향에서 변할 수 있는 양극(7)의 주위를 제외하고, 탱크에서 원심적인 수평성분 Jxy를 각각 고찰하여서 도식화한다. 표 1은 라플라스 힘의 방향을 나타낸다.This second effect is first achieved by the horizontal component Bxy realized by the rotating magnetic field rotating in the opposite direction to the vertical component Bz of the magnetic field, followed by the vertical component Jz of the current density and the ridge 3 along the width of the peripheral conduit 9. Except for the periphery of the anode 7 where Jxy can vary in density and direction by the position and height of the electrolytic cell 5, the centrifugal horizontal component Jxy in the tank is considered and plotted. Table 1 shows the direction of the Laplace force.

[표 1]TABLE 1

탱크가 평면 xOy에 관해 대칭이므로 탱크의 다른 선을 무시하면 자계는 비대칭이 된다. 즉, 탱크의 어느부분에서 y가 -y로 변하면Since the tank is symmetric about the plane xOy, ignoring the other lines of the tank makes the magnetic field asymmetric. That is, if y changes to -y in any part of the tank

Bx는 -Bx Bz는 -BzBx -Bx Bz -Bz

By는 불변By is immutable

중앙에서 라플라스 힘의 회전력은 간단한 형태로 나타나며, 탱크가 평형상태에 있을 때 다음과 같이 표시된다. 즉 :The rotational force of the Laplace force in the center is shown in simple form and is shown as follows when the tank is in equilibrium. In other words :

만일 탱크가 평형이고 Jx=0이고, 중앙에서 Jy=0이면 대칭에 의해 즉 :If the tank is equilibrated and Jx = 0 and Jy = 0 at the center, then by symmetry:

그러나,

이므로, Oy축에서 Jx는 0이다.But,

Therefore, in the Oy axis, Jx is zero.

고로:

고로:

blast furnace:

blast furnace:

탱크를 적절하게 동작시키기 위한 자계조건은 다음과 같다.The magnetic field conditions for proper operation of the tank are as follows.

탱크의 중앙부에서In the center of the tank

식 1의 계수

는 횡렬식 탱크에서는 전류가 세로로 흐르므로 별로 중요하지 않고, 식 2보다는 식 3의 조건이 더 중요하다.Coefficient of Equation 1

In row tanks, the current flows vertically, which is not very important. The condition of equation 3 is more important than equation 2.

양극하:Polarity:

도움(dome)변형을 줄이기 위하여 Bz는 최소가 되어야 한다. 도움이 변형하는 경우를 제외하고는 양극(7)이하의 전해조(5)에는 전해조의 저항의 정도를 고려하여 감소된 전류밀도가 존재하므로 Bxy는 덜 중요하다. 고로 수평 전류밀도는 금속에만 있다. 그들은 원심성이 있고 수평자계에 의해 하방으로 힘을 주므로 단점이 안된다.To reduce dome deformation, Bz should be minimized. Bxy is less important because there is a reduced current density in the electrolyzer 5 below the anode 7 in consideration of the degree of resistance of the electrolyzer, except in the case where the help deforms. Therefore, the horizontal current density is only in the metal. They are centrifugal and are not disadvantageous because they are forced downward by a horizontal magnetic field.

수직전류의 작동이 운동을 일으키지 않게하기 위하여, 자계가 서로 균형을 이루어야 한다. 탱크의 대칭성은 평면 xOz에 관해 대칭성 자계를 형성한다. 탱크의 상부와 하부 자계사이 역시 평형이 이루어져야 한다.In order for the operation of the vertical current not to cause motion, the magnetic fields must be balanced with each other. The symmetry of the tank forms a symmetrical magnetic field with respect to the plane xOz. Equilibrium should also be made between the upper and lower magnetic fields of the tank.

주위도관:Surrounding Conduit:

Bz를 충분히 작계하여 이 부분에 항상 존재하는 전류의 수평성분의 영향하에서 전해조의 회전변위가 없게 한다(이 전류를 구성하는 화살표(10),(11)을 참조). 더욱이, 전해조나 두부(頭部)의 금속의 회전을 피하기 위하여 Bz는 탱크의 1/2의 어느곳에서도 같은 부호이어서는 안된다. 실제로, 전류의 수평성분은 전해조에서는 원심성이고, 금속에서는 구심성이다. 예들 들어 일정하게 증가하는 수직자계는 전해조에서는 일정한 역회전력을 일으키고, 금속에서는 일정한 정회전력을 일으키는데 이것은 전전으로 피해야할 것이다.The Bz is sufficiently calculated so that there is no rotational displacement of the electrolyzer under the influence of the horizontal component of the current that is always present in this section (see arrows 10 and 11 constituting this current). Furthermore, in order to avoid rotation of the metal in the electrolytic cell or the head, Bz must not have the same sign anywhere in the half of the tank. In fact, the horizontal component of the current is centrifugal in the electrolytic cell and centripetal in metal. For example, a constantly increasing vertical magnetic field produces a constant reverse power in an electrolytic cell and a constant reverse power in a metal, which should be avoided by power transfer.

주위도관(9)에서 자계 Bxy는 항상 원형이고, 역방향인 반면에 수평전류는 전해조에서 원심성이고, 금속에서 구심성이다 : 고로 대응하는 라플라스 힘은 전해조에서 수직이며 감소하고, 금속에서는 수직이며 증가한다. 금속의 질량은 감소시키는 동안 전해조의 질량이 증가하는 것과 같은 모든 일이 일어나다. 전해조의 밀도와 금속이 밀도가 비슷한 통(1)의 벽주위에 탱크의 가장 덜 가열된 부분에서 이러한 것이 발생하므로 전해조-금속을 반전시키는 것이 유리하다.In the peripheral conduit 9 the magnetic field Bxy is always circular and inverse, whereas the horizontal current is centrifugal in the electrolyzer and centripetal in the metal: therefore the corresponding Laplace force is vertical and decreases in the electrolytic cell and vertical and increases in the metal. . Everything happens, such as increasing the mass of the electrolyzer, while the mass of the metal decreases. It is advantageous to reverse the electrolyzer-metal since this occurs in the least heated part of the tank around the wall of the cell 1 having a similar density of electrolyzer and metal.

그러므로, 주위도관의 수평 전류성분을 피할 수 없으므로 수평자계의 크기를 제한하는 것이 중요하다.Therefore, it is important to limit the magnitude of the horizontal magnetic field since the horizontal current component of the surrounding conduit cannot be avoided.

결론적으로, 중요한 자계조건은 다음과 같다.In conclusion, the important magnetic field conditions are as follows.

탱크의 중앙에서 :

In the center of the tank:

양극하에서 : Bz : 최소Under anode: Bz: Min

Bxy : 상부측과 하부측 사이의 크기는 같고 부호는 반대Bxy: The size is the same between the upper side and the lower side, and the sign is opposite

주위도관 : Bz : 최소, Bxy : 최소Surrounding Conduit: Bz: Min, Bxy: Min

이러한 조건들은 만족시키기 위하여, 라이저는 제3도에 의해 증가되어 일반적인 전류회전 방향이 화살표(12)로 표시되고, 상부탱크(13)과 하부탱크(14)의 전기적 연결을 나타낸다.In order to satisfy these conditions, the riser is increased by FIG. 3 so that the general direction of current rotation is indicated by arrow 12, indicating the electrical connection of the upper tank 13 and the lower tank 14.

탱크(13)의 음극봉의 끝은 콜렉터에 연결되어 있다. 탱크(14)의 측면에 위치한 하부콜렉터는 2개의 요소, 하나의 후면(15), 하나의 전면(16)으로 구성되고, 탱크의 공통대칭면(XX)에 관해 대칭이다. 반대면에 위치한 상부 콜렉터는 각각이 두 부분인 2개의 비슷한 대칭성 요소로 구성된다. 그러므로, 이것은 2개의 중앙부, 하나의 후면(17), 하나의 전면(18)의 4부분으로 구성되고 평면(XX)에 관해 대칭이고,하나의 후면(19), 하나의 전면(20), 두 말단부는 평면(XX)에 관해 역시 대칭이다. 중앙부와 주위말단부 사이의 교차점은 각각 음극의 길이인 탱크의 유효길이의 n,(1-n)에 위치하고 n은

사이의 값이다.The end of the cathode rod of the tank 13 is connected to the collector. The lower collector located on the side of the tank 14 consists of two elements, one rear face 15 and one front face 16 and is symmetrical with respect to the common symmetry surface XX of the tank. The upper collector, located on the opposite side, consists of two similar symmetrical elements, each of two parts. Therefore, it consists of four parts of two centers, one rear face 17 and one front face 18 and is symmetric about the plane XX, one rear face 19, one front face 20, two The distal end is also symmetric about the plane XX. The intersection between the center and the peripheral end is located at n, (1-n) of the effective length of the tank, respectively, the length of the cathode, where n is

Is a value between.

탱크(14)의 양극 블록은 탱크의 길이 방향으로 배열된 2개의 전기전도체 가로대(21), (22)에 걸려 있다. 탱크(14)의 가로대는 평면(XX)에 관하여 2×2배열로 대칭인 4개의 라이저에 의해 탱크(13)의 콜렉터에 연결된다. 각각이 하나의 도체로 형성된 2개의 말단라이저, 하나의 후면923), 하나의 전면(24)가 있고 ＂중앙부＂라 불리는 2개의 라이저가 탱크의 길이의 n(1-n)에 각각 위치해 있어, 상부 콜렉터(17)(19)와 (18)(20)사이의 개입중단(interruption) 반대편에 위치한다. 상부 가로대인 첫 번 가로대(21)의 끝은 각각 말단라이저(23),(24)에 의해 상부 콜렉터의 말단부(19), (20)에 연결되어 있다. 탱크의 길이의 n, (1-n)에 위치하는 가로대(21)의 두점은 상부 콜렉터(17), (18)의 중앙부의 두점에 연결되어 있고, 이들 두 중앙부점들은 실제적으로 (17)-(18)의 전길이의 n, (1-n)에 위치하는 것이 좋고, 중앙라이저(25), (26) 이들 라이저는 탱크(13)의 밑을 지나간다. 하부 가로대인 제2 가로대(22)는 두 중앙 라이저(27), (28)에 의해 하부 콜렉터(15)-(16)에 연결되어 있고, 이들중 라이저(27)은 콜렉터와 가로대의 각각의 길이의 n에 위치하고, 다른 라이저(28)은 이들 길이의 (1-n)에 위치하고 있가. 이러한 방법으로, 2개의 라이저(25)(27)은 탱크길이의 n에 위치하는 후반 중앙부를 이루고, 라이저(26), (28)은 길이(1-n)에 위치하는 전반 중앙부를 이룬다.The anode block of the tank 14 is hung on two electrical conductor crosspieces 21 and 22 arranged in the longitudinal direction of the tank. The crosspiece of the tank 14 is connected to the collector of the tank 13 by four risers symmetric in a 2x2 arrangement with respect to the plane XX. There are two end risers, one rear 923) and one front 24, each formed of one conductor, and two risers, called “center”, each located at n (1-n) of the length of the tank, It is located opposite the interruption between the upper collectors 17, 19 and 18, 20. The end of the first rung 21, which is the upper rung, is connected to the distal ends 19, 20 of the upper collector by end risers 23, 24, respectively. Two points of the crosspiece 21 located at n, (1-n) of the length of the tank are connected to two points at the center of the upper collectors 17, 18, and these two center points are actually (17)- It is preferable to be located at n, (1-n) of the full length of (18), and the central risers 25 and 26 pass through the bottom of the tank 13. The second rung 22, which is a lower rung, is connected to the lower collectors 15-16 by two central risers 27, 28, of which risers 27 are the respective lengths of the collector and rung. Is located at n, and the other risers 28 are located at (1-n) of these lengths. In this way, the two risers 25, 27 form the latter half center located at n of the tank length, and the risers 26, 28 form the first half center located at the length 1-n.

탱크(13)은 가로대(21), (22)와 비슷한 2개의 가로대로 구성된 양극을 포함하여 전탱크의 콜렉터에 연결되어 있고, 탱크(14)는 탱크(13)과 비슷한 상부 콜렉터, 하부 콜렉터를 포함하여 다음 탱크의 가로대에 연결되는 것은 명백하다.The tank 13 is connected to the collector of all tanks including two rungs, similar to the crossbars 21 and 22, and the tank 14 connects the upper collector and the lower collector similar to the tank 13 to each other. It is obvious that it is connected to the crossbar of the next tank, including.

전류는 일반적으로 제3도에서 왼쪽으로부터 오른쪽(화살표 12)으로 흐르고, 각 도체에서 전류의 방향은 화살표로 표시되어 있다. 전 전류의 1/2이 각각의 콜렉터와 가로대에 흐른다. 상부 콜렉터의 전류는 둘로 나뉘어 한편은 탱크의 두부로 흘르 다음 탱크의 상부 가로대(21)의 끝으로 흐르고, 다른 한편은 상부 탱크의 밑으로 지나가는 하부탱크의 중앙라이저로 흘러간다. 상부 탱크밑으로 흐르는 라이저(25)(26)에 흐르는 전류의 세기는 탱크에 흐르는 전 전류세기 Ⅰ의

에서

사이의 값이다.

값은

에

은

에 해당한다.The current generally flows from left to right (arrow 12) in FIG. 3, and the direction of the current in each conductor is indicated by an arrow. Half of the total current flows in each collector and crossbar. The current of the upper collector is divided into two, one to the head of the tank and then to the end of the upper rung 21 of the tank, and the other to the central riser of the lower tank passing under the upper tank. The strength of the current flowing through the risers 25 and 26 flowing under the upper tank is equal to the total current strength I flowing through the tank.

in

Is a value between.

The value is

on

silver

Corresponds to

탱크(13)밑을 지나는 서로 평행인 라이저(25), (26)의 부분을 움직임으로써, 중앙전면부(18)과 후면부(17)의 접촉점을 이동시켜 자계 By성분의 값을 탱크의 중앙부에서 변화시킬 수 있다. 고로 이 성분을 상쇄하는 것이 가능하다.By moving the portions of the risers 25 and 26 parallel to each other passing under the tank 13, the contact points between the center front portion 18 and the rear portion 17 are moved, so that the value of the magnetic field By component is moved from the center portion of the tank. Can change. Therefore it is possible to offset this component.

(17), (19)의 교차점과(18), (20)의 교차점에 위치한 콜렉터의 말단 탱크가 평형된 전기작용을 보일 때 등전위이다. 고로 그들은 동전위 도체로 단락시키는 것이 유효하다. 그러나, 대칭면(XX)에 위치한(15)(16)의 교차점과(17)(18)의 교차점은 유지되어야 한다.Equipotential when the collector end tank at the intersection of (17), (19) and the intersection of (18), (20) exhibits balanced electrical action. Therefore, they are short-circuited with coin conductors. However, the intersection of 15 and 16 and the intersection of 17 and 18 located in the plane of symmetry XX must be maintained.

제2도는 이런 형태의 탱크에서 사용된 자계의 상쇄를 위한 장치를 도시하였다.2 shows a device for offsetting the magnetic field used in this type of tank.

종래의 탱크에서 수직자계 Bz는 구석에서는 최대이고, 특히 상부탱크에서 최대이다. 자계의 상쇄는 중앙라이저(27), 측면도체(23), 탱크밑을 지나는 도체(25)에 의해 발생된 자계사이에 영향을 미친다. 중앙 라이저(27)에 의해 발생한 자계는 측면도체(23)에 의해 발생한 자계와 같이 하부보다는 상부가 강하다. 고로 상쇄는 탱크의 좁은면 전체에 걸쳐 유효하다. 자계 By는 중앙라이저(27)의 수직부에서 항상 최대이다. 탱크의 상부와 하부에 위치한 수평도체는 합성자계 By의 값이 최대가 되는 곳에서 By의 값을 줄일수 있는 거리로 배열된다. 결과적으로, 가로대에 의한 자계 By는 첫째로 중앙라이저 사이에 구심성 전류가 가로대를 통해 흐르고 대칭성에 의해 자계가 상쇄되고, 둘째로 탱크의 말단부에서 2개의 가로대에 전류가 반대방향으로 흐르므로 그들 자계가 상쇄되기 때문에 낮다.In a conventional tank, the vertical magnetic field Bz is maximum in the corners, in particular in the upper tank. The offset of the magnetic field affects the magnetic field generated by the central riser 27, the side conductor 23, and the conductor 25 passing under the tank. The magnetic field generated by the central riser 27 is stronger than the lower one, such as the magnetic field generated by the side conductor 23. Blast furnace offsets are effective throughout the narrow face of the tank. The magnetic field By is always maximum at the vertical portion of the centralizer 27. Horizontal conductors located at the top and bottom of the tank are arranged in such a way that the value of By can be reduced where the value of the synthetic field By is maximized. As a result, the magnetic field By by the crossbars firstly causes the centripetal current to flow through the crossbar between the centralizers and the magnetic field to be canceled by the symmetry, and secondly, the current flows in the opposite direction to the two crossbars at the end of the tank so that their magnetic fields Is low because is offset.

제4도, 제5도는 실용적인 일실시예를 나타낸다. 제4도는 축(XX)위의 탱크(13)(14)의 후면 반을 보여주는 평면도이다. 전면 반은 이 축에 관한 대칭성에 의해 이로부터 추론할 수 있다.4 and 5 show one practical embodiment. 4 is a plan view showing the rear half of the tanks 13 and 14 on the axis XX. The front half can be deduced from this by symmetry about this axis.

도시한 2개의 탱크 각각은 통(1)과 밀면은 음극봉(29)를 포함하고 탄소블록(30)을 지지하는 음극으로 구성되어 있다. 양극 구조물은 상부 가로대(21)과 하부 가로대(22)로 구성되고, 각각은 Ⅰ형 막대(31), (32)로 구성되고 여기에 알루미늄판(33), (34)가 붙어있다. 양극은 기둥(36)의 단부에 고정된 탄소 양극블록(35)가 클립(37)에 의해 알루미늄판(33), (34)에 고정되어 구성된다.Each of the two tanks shown is composed of a cathode 1 supporting the carbon block 30 including a barrel 1 and a cathode bar 29. The anode structure consists of an upper rung 21 and a lower rung 22, each of which consists of I-shaped rods 31 and 32, to which aluminum plates 33 and 34 are attached. The anode is constructed by fixing the carbon anode block 35 fixed to the end of the pillar 36 to the aluminum plates 33 and 34 by the clip 37.

음극 콜렉터는 도체(38)에 의해 음극봉(25)에 연결되어 있다. 상부 콜렉터의 후면요소(하나만 보임)는 후면 중앙부(17)과 단부 후면부(19)로 구성된다. 후면 중앙부(17)은 제1후면 중앙 라이저요소(25)에 의해 다음 탱크의 상부 가로대(21)에 연결되어 있다. 이것은 상부탱크(13)의 밑을 지나는 수평요소(39)와 두 탱크(13)(14)사이의 공간에 위치하는 사면요소(40)과 상부 가로대(21) 즉 (31-33)에서 끝이나는 상부수평요소(41)로구성된다. 하부 콜렉터의 후면요소(15)는 하부 가로대(22), 즉, 하부탱크(14)의 (32-34)에서 끝이나면 사면요소(42)와 수평요소(43)으로 구성되는 제2의 후면 중앙라이저 요소(27)에 의해 다음탱크의 하부 가로대(22)에 연결된다. 사면부(40-42)와 수평부(41-43)은 축(XX)에 평행인 동일 수직면에 있고, 탱크의 유효길이, 즉 음극의 길이의

위치에 있다. 하단 수평용소(39)는 상부 콜렉터의 후면 중앙부(17)의 상부

의 오른쪽에 위치한 평행면에 있다. 상부 탱크(13)의 상부 콜렉터의 후면 단부(19)의 끝은 수평요소(44)와 사면요소(45)로 구성되는 후면단부 라이저(23)에 의해 하부 탱크(14)의 상부 가로대의 대응하는 단부에 연결되어 있다. 물론, 가로대가 이동 가능하므로 라이저는 유연성이 있는 요소로 연결되어 있다.The negative electrode collector is connected to the negative electrode rod 25 by a conductor 38. The rear element (only one) of the upper collector consists of a rear center portion 17 and an end rear portion 19. The rear center portion 17 is connected to the upper rung 21 of the next tank by a first rear center riser element 25. This ends at the slope element 40 and the upper rung 21, i.e. 31-33, located in the space between the two elements 13 and 14 and the horizontal element 39 passing under the upper tank 13. Consists of an upper horizontal element 41. The rear element 15 of the lower collector has a second rear surface consisting of a slope element 42 and a horizontal element 43 that end at the lower crosspiece 22, ie (32-34) of the lower tank 14. The central riser element 27 is connected to the lower crosspiece 22 of the next tank. The slope portions 40-42 and the horizontal portions 41-43 are in the same vertical plane parallel to the axis XX, and have the effective length of the tank, that is, the length of the cathode.

In position. The lower horizontal element 39 is the upper portion of the rear center portion 17 of the upper collector.

It is on the parallel plane to the right of. The end of the rear end 19 of the upper collector of the upper tank 13 corresponds to the upper crosspiece of the lower tank 14 by a rear end riser 23 consisting of a horizontal element 44 and a slope element 45. It is connected to the end. Of course, the crosspiece is movable so that the risers are connected by flexible elements.

가로로 배열된 미리 구워진 양극을 가진 일련의 탱크에서, 탱크를 흐르는 전류의 세기가 175KAmp인 탱크는 다음 결과를 나타낸다.In a series of tanks with prebaked anodes arranged horizontally, a tank with an intensity of 175 KAmp of current flowing through the tank gives the following result.

·탱크의 중앙부에서 : By=1gaussIn the center of the tank: By = 1gauss

·Bz의 절대값의 최대치는 넓은 하부면에서 46gasusThe maximum value of the absolute value of Bz is 46 gasus

·Bxy의 절대값의 최대치는 중앙 라이저하에서 153gauss이고 Bxy의 상부-하부균형을 잘맞는다(즉 상부와 하부의 자계의 크기가 거의 같다)The maximum value of the Bxy's absolute value is 153gauss under the central riser, which is a good match for the Bxy's top-bottom balance (ie, the magnitude of the magnetic field at the top and bottom is about the same)

·평균 전류밀도가 30A/㎠인 도체의 전중량은 18.8ton 비교해 보면, 비슷하나 전술한 제1 방법에 따른 탱크, 즉 두부의 측면 라이저에 의한 탱크는 다음 결과를 나타낸다.The total weight of the conductor with an average current density of 30 A / cm 2 is similar to that of 18.8 tons, but the tank according to the first method described above, ie the tank by the side riser of the head, shows the following results.

·중앙부에서 : By=1gaussIn the center: By = 1gauss

·Bz는 하부측에서는 각고, 다른곳에서는 커서 상부 구석에서 최대 220gauss이다Bz is angled on the lower side and cursord elsewhere up to 220gauss in the upper corner

·Bxy는 상부-하부가 대칭이고, 중앙 라이저하에서 최대 140gauss이다.Bxy is symmetrical at the top-bottom and up to 140gauss under the central riser.

·같은 전류밀도를 갖는 도체의 전중량은 22.3tonThe total weight of conductors with the same current density is 22.3tons

비슷하나 전술한 제2 방법에 맞는 탱크, 즉 탱크의 넓은 면의

,

에 위치하는 두 개의 중앙 라이저와 다음 탱크의 중앙 라이저를 향하는 하부측면 탱크사이의 공간에 복귀를 위해 탱크의 두부주위를 통과하는 상부 네가티브 콜렉터를 가지는 탱크는 다음 결과를 나타낸다.Tanks similar to the second method described above, i.e.

,

A tank with an upper negative collector passing around the head of the tank to return to the space between two central risers located at and the lower side tank facing the central riser of the next tank shows the following results.

·중앙부에서 : By=42gaussIn the center: By = 42gauss

·Bz는 모든곳에서 작고 예외적으로 측면에서는 47gauss이른다.Bz is small everywhere and exceptionally 47gauss

·Bxy는 상부-하부가 불균형이나(98gauss대 196gauss), 중앙 라이저하에서 최대치는 196gauss이다.Bxy is unbalanced at the top-bottom (98gauss vs. 196gauss), but under the central riser the maximum is 196gauss.

·같은 전류밀도(30A/㎠)의 도체의 전중량은 21.9ton이다. 그러므로 탱크에 전류를 공급하는 새로운 방법은 탱크의 자계를 상쇄시키고, 그들의 도함수도 부분적으로 상쇄시킴으로써 이루어지며, 횡렬식 탱크의 만족할만한 작동요건은 다음과 같다.The total weight of the conductors of the same current density (30 A / cm 2) is 21.9 tons. Therefore, a new method of supplying current to the tank is achieved by canceling the tank's magnetic field and partially canceling their derivatives. The satisfactory operating requirements of the row tank are as follows.

즉 중앙부에서는 0이고,

는 중앙부에서 작고, Bz는 모든 곳에서 최소가 되고, Bxy는 상부와 하부사이에 평행이고 최소이다.I.e. 0 in the center,

Is small at the center, Bz is minimum everywhere, and Bxy is parallel and minimum between the top and bottom.

더우기, 이러한 배열은 2개의 잇점을 가져온다. 종래의 방법보다 도체의 길이를 축소(즉 무게로 환산하면 15％정도의 감소)시키고, 종래 방법의 경우에 있어서 하나대신에

의 탱크당 들내지 세부분데 부(負)의 도체를 가지므로, Jy를 감소킴에 의해 음극의 전류분포를 개선하였다.Moreover, this arrangement brings two advantages. The length of the conductor is reduced (that is, reduced by 15% in terms of weight) compared to the conventional method, and instead of one in the case of the conventional method

Since the per-tank conductors have a negative conductor per tank, the current distribution of the cathode was improved by reducing Jy.

본 발명은 가열 전해탱크에 전류를 공급하는 것 특히 알루미늄 생산을 위한 것에 관한 것이다.The present invention relates to the supply of current to a heated electrolytic tank, in particular for the production of aluminum.

Claims (1)

탱크의 공통 대칭면(XX)에 관하여 2×2로 대칭인 라이저(riser)로 구성되고, 상부탱크(13)의 하나의 전면, 다른하나의 후면인 2개의 요소로 구성된 음극 콜렉터를 하부탱크(14)의 가로대(21), (22)에 연결한 횡렬식 가열전해탱크에 전류를 공급하는 장치에 있어서, 상부 콜렉터의 각 요소는 중앙부(17) 또는 (18)과 말단부(19) 또는 (20)으로 구성되고 다른 한편 2개의 말단라이저, 하나의 후면(23), 다른하나의 전면(24)의 4개의 라이저가 상부탱크(13)의 상부 콜렉터의 바깥부분(19)는 (20)의 끝을 하부탱크(14)의 상부 가로대(21)의 끝에 연결하고 2개의 중앙 라이저, 하나의 전면 라이저, 다름 하나의 후면 라이저 각각은 평면(XX)에 평행한 두면의 어느하나에 위치하는 2개의 요소(25)-(27)과 (26)-(28)로 각각 구성되고, 상부 콜렉터의 2요소의 중앙부와 말단부사이의 교차점(17)-(19), (18)-(20)의 반대편에 음극의 길이의 n 및 (1-n)위치에 이러한 평면이 있고 n은

에서

사이 값이고, 각 라이저의 제1요소(25)(26)은 상부 콜렉터의 중앙부(17), (18)의 일점에서 시작하여 상부 탱크(13)의 밑을 지나 상부 가로대(21)에서 끝나고, 제2 요소(27) 또는 (28)은 하부 콜렉터의 상대적인 요소(15) 또는 (16)에서 시작하여 하부 가로대(22)에서 끝이남을 특징으로 하는 횡렬식 가열전해탱크에 전류를 공급하는 장치.A negative collector composed of two elements, the front of the upper tank 13 and the rear of the other, consists of a riser symmetrically 2 x 2 with respect to the common symmetry plane XX of the tank. In the apparatus for supplying current to the horizontal heating electrolytic tank connected to the crossbars 21 and 22 in the above, each element of the upper collector has a central portion 17 or 18 and a distal portion 19 or 20 Four risers on the other hand, two end risers, one rear face 23 and the other front face 24, the outer portion 19 of the upper collector of the upper tank 13 has the ends of the Two elements connected to the end of the upper rung 21 of the lower tank 14 and each of the two center risers, one front riser, and one rear riser are located on either side of the two sides parallel to the plane XX ( 25)-(27) and (26)-(28), respectively, the intersections (17)-(19) between the central and distal ends of the two elements of the upper collector, On the opposite side of (18)-(20) there are these planes at positions n and (1-n) of the length of the cathode and n is

in

The first element 25, 26 of each riser starts at one point of the centers 17, 18 of the upper collector and ends at the upper rung 21 past the bottom of the upper tank 13, And the second element (27) or (28) starts at a relative element (15) or (16) of the lower collector and ends at the lower crosspiece (22).

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