157243. lajstromszámú szabadalom • Katódszerkezet aluminium elektrolizáló kádakhoz

3 157243 4 kinthető biztonságosnak, ha a horony sarok nem éles derékszögű, hanem lekerített kivitelű. Az ismertetett konstrukció másik fő hátránya negatív kihatása a katódfenék élettartamára. Ezzel kapcsolatban ismeretes, hogy az alumínium elektrolizáló kádat általában akkor kapcsolják ki katódbélés felújítás céljából, amikor •az olvadt alumínium az áramvezető acél síneket vagy a kád acél szerkezetét oly mértékben támadja meg, hogy a termelt alumínium vastartalma tartósan az előírt határérték fölé emelkedik. Ez , általában 3—5 éves katódfenék élettartamnál következik be, megfigyeléseink szerint legtöbb esetiben oly módon, hogjr. a szén katódfenékben keletkezett repedéseken vagy üregeken keresztül behatoló olvadt alumínium az égetett blokkokból álló többé-kevésbé monolit szénfenék réteg alá kerül, ott szétterjed és az acél katódsíneket alsó, szabad — megfelelően égetett és jó üzemeltetési tulajdonságú szénréteggel nem védett — lapjain keresztül támadja meg. Az ismertetett konstrukció hiányosságai szembetűnnek egy olyan gondolat alkalmazási lehetőségeinek vizsgálatánál, mely szerint az acél katódsínt ellenállásának csökkentésére részben vagy egészben kisebb elektromos ellenállású anyaggal — pl. alumíniummal vagy rézzel — lenne célszerű helyettesíteni. Az alumínium ellen szól az, hogy alacsony olvadáspontja következtében a katádszén-hornyon belüli részben megolvadna, ami az ismertetett konstrukciónál elfolyását és az áramvezetés megszakadását eredményeznie. A réz ellen szól az, hogy az olvadt alumínium behatolása a katódszén tömbök alá és közé az ismertetett nyílt hornyú konstrukciónál a réz oldódását eredményezi, mivel nemcsak az áram hozzávezetés megy rövid idő alatt tönkre, hanem a termelt alumínium is megengedhetetlenül szennyeződik. Az elmondottak vonatkoznak a szabadalmi irodalomból ismert azon megoldásra is, amelynél az alul nyitott horonyban az acél katódsín alumínium vagy réz sínnel együttesen, esetleg azzal összehegesztve van elhelyezve. Ez esetben hasonlóképpen megvan az alumínium megolvadásának és elfolyásának, valamint a réz oldódásának és katód alumíniumba jutásának lehetősége. Az ismertetett hátrányok kiküszöbölésére javasoljuk, hogy az acél katódsínt egy oldalán nyitott horony helyett a katódszén belsejében kiképzett és a katódsín hossz tengelyére merőleges síkban minden oldalról zárt hossz irányú üreg, vagy furat foglalja magába. Célszerű, ha a katódsínt magában foglaló üreg lényegében körikeresztmetszetű, vagy célszerűen választott alakos furat. E javasolt megoldással megváltoznak a katódszén igénybevételi viszonyai. Hajlító erők helyett nyomó • erők lépnek fel, melyeknek a rideg testek közismerten jobban ellenállnak. Ennek következtében a most már üreg vagy furat falvastagságának nevezhető szénkeresztrnetszetí méretek, az előbbiekhez viszonyítva csökkenthetők, azaz adott keresztmetszetű katódszénbe nagyobb keresztmetszetű Katódsín helyezhető el. Ezzel a katód elektromos ellenállása jelentősen csökkenthető. A zárt kivitelű üreg vagy furat másik előnye az, hogy a katódsín a szénblokkok alá hatoló alumínium számára alulról is nehezen hozzáférhetővé válik, ami előnyösen hat a katódfenék élettartamára. Ugyanezen körülmény lehetővé teszi alumínium vagy réz sínnek, illetve sín elemnek biztonságos alkalmazását is. Az így biztonságosan alkalmazható alumíniumot és/vagy rezet felhasználó megoldás tovább tökéletesíthető úgy, hogy az alumíniumot vagy rezet az acél katódsín belsejében helyezzük el, mely utóbbi tehát olyan zárt üreget vagy csövet alkot, amelynek belseje jobb elektromos vezetőképességű fémmel van kitöltve. Ily módon a katód alumínium behatására érzékeny, belső fém magot az azt körülvevő acél anyag valamint a mindezt körülvevő szénanyag kettősen tehát megbízhatóan és tartósan védi. A találmány példaképpeni kiviteli alakját a rajzok segítségével részletesen ismertetjük: 1. ábra ismert kivitelű katódszénbe ágyazott katódsín keresztmetszete, ahol 1. a katódszén blokk; 2. ágyazó réteg; 3. acél katódsín. 2. ábra találmány szerinti katódszénbe ágyazott katódsín keresztmetszete, ahol 1'. a katódszén blokk; zárt körkeresztmetszetű furattal; 2'. ágyazó réteg; 3'. körkeresztmetszetű acél katódsín. 3. ábra 2. ábra szerinti kiviteli alak fentiekben ismertetett változatának keresztmetszete, ahol 1". a katódszén blokk zárt körkeresztmetszetű furattal; 2". ágyazó réteg; 4". üreges vagy furatos acélcső; 5". réz vagy alumínium mag. 4. ábra 3. ábra szerinti katádszénbe ágyazott katódsín hossz metszete. A javasolt megoldás különösen hatásosan alkalmazható nagy (15% feletti) grafit tartalmú katódszeneknél, melyek az alumínium elektrolízis viszonyai között kevésbé roncsolódnak, ezért hatásosabban védik a zárt horonyban elhelyezkedő katódsíneket. A javasolt megoldás további előnyét jelenti az, hogy a körkeresztmetszetű katódsín felület/keresztmetszet aránya kisebb, mint a négyszögletes keresztmetszetűé. Ennek eredményeképpen pl. megegyező áramerősség mellett a körkeresztmetszetű katódsín katódszekrényből kinyúló részének hővesztesége mintegy 20%-kal kisebb lesz, mint az alumíniumkohászatunkban jelenleg használatos négyszögletes keresztmetszetű síneké. A javasolt megoldás további előnyeként említhető az a körülmény, hogy a döngölő masszás katódsín beágyazásnál és a kádakba beépített állapotban alul nyitott katódszén horony alkalmazásánál a beágyazó massza kiégetése során elkerülhetetlenül fellépő lágyu-JO 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3