173658. lajstromszámú szabadalom • Katódelem elektrolizáló, különösen aluminiumelektrolizáló cellákhoz
3 173658 4 mértékben) a horony oldalfalai és a horony alja között repedés jön létre, amely adott esetben a tuskó teljes hosszán végighúzódik. Ez a jelenség a széntuskót használhatatlanná teszi. Annak érdekében, hogy ezt a hátrányt kiküszöböljük, szokás úgy eljárni, hogy a horony kiöntése előtt a széntuskót felmelegítik. Lehűléskor az öntöttvassal körülvett acélrúd a széntuskóhoz képest jobban összezsugorodik, s így az acélrúd és a széntuskó között — igen csekély mértékben — bizonyos játék jön létre. Ha a termikus paramétereket jól választottuk meg, akkor ez a játék az elektrolizáló cella üzembevétele után kiegyenlítődik, anélkül, hogy a széntuskóban kialakított horony vagy furat falaira túlzott igénybevételek hatnának. A keresztirányú repedések — ugyanúgy, mint a hosszirányban húzódó repedések — az öntés alkalmával keletkezhetnek. E keresztirányú repedések keletkezése azonbap főleg az elektrolizáló cella üzembevétele utáni időre esik. A keresztirányú repedések is annál az oknál fogva jönnek létre, hogy az öntöttvassal körülvett acélrúd hőtágulási együtthatója ötször akkora, mint a széné. Ha az acélrúd és a széntuskó : anyag közötti súrlódás túl nagy, akkor az acélrúd nem tud a horonyban elcsúszni, a széntúskóra tehát húzóigénybevétel fog hatni. Ez az igénybevétel túllépheti a törésszilárdsági értékét és ennek következtében keresztirányú repedések jönnek létre. A keresztirányú repedések képződésének veszélye annál nagyobb, minél hosszabbak a túskók és minél nagyobb nyomás alakul ki az elektrolizáló cella belsejében, amely azután áttételeződik a széntuskó falára, illetve igen jelentős súrlódó erőt hoz létre. Ez a nyomás úgy keletkezik, hogy a merev öntésburok az elektrolizáló cella hőmérsékletének emelkedésekor fellépő hőtágulást - amely a széntúskó oldalfalára merőleges irányban hat - megakadályozza. A legnagyobb súrlódó erők abban a tartományban ébrednek, amely a széntúskók végének a közelében van. Tekintettel arra, hogy a vas öntésekor szükséges előmelegítési feltételek gyakran olyanok, hogy az öntöttvas dermedésekor az acélrudak ezekben a tartományokban valamivel hidegebbek, így az ezt követő összehúzódás valamivel kisebb, mint az acélrúd többi részében. Ez a már régóta ismert hátrány a katódelem hosszúságának növelésével mindig jobban érvényesül. Korábban is kísérleteztek azzal, hogy a széntuskókban létrejövő keresztirányú repedéseket - amelyek a horony kiöntésekor jönnek létre — elkerüljék. E célra a 2 175 657 lajstromszámú francia szabadalmi leírásban olyan műszaki intézkedéseket javasol bejelentő. hogy a széntúskókat és az acélrudakat a vasolvadékkal történő kiöntés előtt pontosan, előre megállapított hőmérsékleti feltételek között előmelegítsék. A 2 175 658 lajstromszámú francia szabadalmi leírásból pedig olyan tanítás ismerhető meg, amely szerint a széntúskókat az öntés tartama alatt a széntuskókra hosszirányban ható nyomásnak vetik alá. Mindkét eljárás révén mód van arra, hogy a vasolvadékkal történő kiöntés alkalmával a repedések keletkezését elkerüljük, azt azonban nem lehet elérni, hogy elejét lehessen venni a későbbi repedések kialakulásának. Ismert továbbá a 327 580 lajstromszámú osztrák szabadalom is, amely szerint a széntuskóban lévő horony szélén két szőkébb hornyot alakítanak ki, amelyekben a vasolvadék kiöntése alkalmával az acélrúd burkolatában nyúlványok jönnek létre. Ezek az öntöttvas-nyúlványok megakadályozzák azt, hogy az acélrúd helyéről elmozdulhasson. E műszaki intézkedés foganatosítása azonban nem tudja megakadályozni azt, hogy az acélrúd a horonyból tengelyével azonos irányban kimozduljon, illetve elcsússzon, mivel a járulékos hornyok a főhoronnyal párhuzamosak. A találmány szerinti megoldás segítségével tehát azt a feladatot kell megoldani, hogy a bevezetőben röviden leírt, széntúskóból és acélrúdból álló katódelemben akár az előállítás alkalmával, akár az elektrolizáló cella üzeme közben létrejövő repedések okozta károsodásokat elkerüljük. Ezt a feladatot a találmány szerinti megoldásnak megfelelően úgy oldottuk meg, hogy mindenegyes horonyban egy vagy több rögzítőhelyet alakítottunk ki, amelyek a széntuskó végének a közelében vannak, és fémolvadékkal vannak kiöntve, további jellemzője intézkedésünknek az, hogy mindenegyes acélrúd a széntuskó közepe táján végződik, s így a horonyban szabad tér marad a hosszirányú tágulás számára. A találmány azon a meglepő eredménnyel járó megfigyelésen, ill. gondolaton alapul, hogy a széntuskók hornyaiban az acélrudakat rögzítő helyeket eleve kell kimunkálni és ügyelni arra, hogy az előnyösen öntött vasolvadékkal körülvett acélrudak a széntuskók hornyaiban a rögzítési helytől kiindulva lényegében szabadon el tudjanak mozdulni. A rögzítési helyeket pontosan azokban a tartományokban alakítottuk ki, amelyekben a súrlódó erők a legnagyobbak, tehát a tuskó két végén. A rögzítési helyek között, a széntuskó közepének közelében az acélrúd meg van szakítva, úgyhogy bizonyos értelemben félrudak vannak a tüskön belül elhelyezve, amelyek a horonyban vagy furatban - de mindig a hozzá tartozó rögzítési helytől, vagy helyektől kiindulva — a széntuskó közepének irányában a hőtágulási együtthatók közötti különbség mértékének megfelelő útszakaszon elcsúszhatnak anélkül, hogy akadályba ütköznének és káros feszültséget okoznának. Kívánatos emellett az, hogy az egymással szomszédos széntuskókból eredő és a horony falára keresztirányban ható nyomóerők az acélrudaknak a szén tüskök középső tartományában történő elcsúszását ne hátráltassák. E cél érdekében — a találmány szempontjából lényeges jellemző szerint — a széntúskók belső szerkezeti felépítését oly módon erősítettük meg, hogy az acélrudakat befogadó teret a széntúskók közepének a közelében egy adott hosszúságban megszakítottuk. Ez a megszakítás, vagyis egy tömör belső tartomány meghagyása megakadályozza azt, hogy a belső tér oldalfalai — e középső tartomány közelében — a széntuskó belsejének irányában ne táguljanak, vagy berepedezzenek, de ezen túlmenően azt is megakadályozza, hogy ezen belső tér falai a széntuskók egész hosszúságában feszültség alá kerüljenek. Ennek a tömör tartománynak a mérete a széntúskók körvonalméretéhez és az elektrolizáló cella általános szerkezeti kialakításához igazodik és természetesen különböző az egyes széntúskók vonatkozásában. Ha például egy olyan széntuskóról van szó, amelynek hosszúsága nagyságrendben 3—4 méter, elegendő egy olyan tömör tartományt hagyni, amelynek hossza kb. 100—500 mm és amely körülbelül a széntuskó közepén helyezkedik el. Természetesen nem állítjuk azt, hogy erre a tömör tartományra feltétlenül szükség van. Lehetsé5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
