182914. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagy áramerősségű elektrolizáló kemencék sorozatában a szomszédos vonalak által indukált mágneses tér kompenzálására
1 182 914 2 ellentétes, a szomszédos vonal által (S, Tl, U, V, W, ... kemence) keltett terével, amelynek erőssége hozzávetőlegesen hiperbolikus görbe szerint változik a B = 1 ßijd értéktől, ahol a B a mágneses indukció 10“4 tesla (T) egységekben, i az áramerősség kA-ben, d a kompenzáló vezeték és a B mágneses indukcióval jellemzett mérési pont közötti távolság méretekben, míg p a mágneses permeabilitás. Ez a kompenzáló tér, amelynek indukciója a belső oldalról a külső felé a 3. ábra G görbéje szerint változik. A kompenzáló tér mind a 7, mind pedig a neki megfelelő 7' kompenzáló vezeték esetében ugyanolyan lefutású. A 7, 7' kompenzáló vezetékeket egyenárammal táplálva az F görbe szerinti értékek az előbb említett G görbe szerinti értékekkel összegeződnek és eredőként a H görbe szerinti változás adódik, amelynek szintje mindenütt kisebb, mint az F görbéé. A 4. ábra arra az esetre vonatkozik, amikor csak a külső oldalon elhelyezett 8, 8' kompenzáló vezetékek kapnak áramot. A kompenzáláshoz például 22 kA erősségű áramot használunk, ennek iránya az adott vonal elektrolizáló áramával ellentétes, vagyis a kompenzáló áram a szomszédos vonal elektrolizáló áramával azonos irányban folyik. A 8 kompenzáló vezetékben folyó áram minden mellette levő A, Bl, C, D, E kemencében függőleges teret hoz létre, amelynek iránya állandó és ellentétes a szomszédos vonal S, Tl, U, V, W kemencéi által keltett tér irányával. Indukciója közelítően hiperbolikus görbe mentén B = 2pi/d értéktől kiindulva változik a kemence külső oldalától belső oldala felé haladva. Ez a kompenzáló tér mind a 8, mind pedig a vele analóg 8’ kompenzáló vezeték esetében ugyanolyan, indukciója pedig a 4. ábra J görbéje szerint változik. Itt K görbe, mint az előzőekben meghatározott F görbe és 8, 8' kompenzáló vezeték hatásának megfelelő J görbe algebrai összege, az eredő indukciót mutatja. Az 5. ábra arra az esetre vonatkozik, amikor a 9 csatlakozón át összekötött 7, 7' és 8, 8' kompenzáló vezetékeket egyidejűleg tápláljuk, továbbá az áramirányok bennük az előző két esetben ismertetekkel azonosak. A kompenzáláshoz alkalmazott áramerősség 13 kA. Ezek a vezetékek a kemencében függőleges irányú kompenzáló te'ret hoznak létre, amelynek iránya állandó és ellentétes az adott vonal által keltett térrel. Indukciója (5. ábra, L görbe) valamivel nagyobb a kemence középpontjában (az x-tengelyen), mint az oldaléleken. Ezt a teret az egyik kemencevonal melletti 7, 8 kompenzáló vezetékek, továbbá a szomszédos vonal melletti 7', 8’ kompenzáló vezetékek hozzák létre. Az előzőekben meghatározott F görbe szerinti indukciójú mágneses teret kompenzáló tér indukciója az 5. ábra L görbéje szerint változik és így eredőként N görbe szerinti változás adódik. A jobb áttekinthetőség kedvéért az 5. ábrán a 3. és 4. ábrához viszonyítva nagyobb fügfőleges léptéket alkalmaztunk. A 7, 7', 8, 8' kompenzáló vezetékek táplálásához szükséges áramerősséget a kompenzálás optimuma alapján kell meghatározni. A gyakorlatban már megfelelő kompenzálás hozható létre az elektrolizáló áram 20%-át nem túllépő áramerősséggel. Mivel a kompenzáló vezetékek gyakorlatilag végtelennek tekinthetők, az általuk a kemence M pontjában létrehozott tér indukciója közelítőleg független az M pont abszcisszájától. Ha Bj-(M) az adott vonal által M pontban indukált teret és Bc(M) a kompenzáló vezetékek által az M pontban keltett mágneses indukciót jelenti, akkor a Bj(M) teljes mágneses indukció az előző két indukció összege: Bt(M) = Bp (M) + Bç (M). A 7, 7', 8, 8' kompenzáló vezetékekben folyó áram i erőssége úgy választható meg, hogy a kemence nagytengelye mentén a Bj teljes mágneses indukció átlagértéke 0 legyen, a B = 2 jeti/d összefüggésnek megfelelően. A 3., 4. és 5. ábrán az eredő mágneses indukciót rendre a H, K és N görbék adják meg. A jelen találmány szerinti eljárás megvalósításának három lehetősége attól függően valósul meg, hogy az áram egy vagy kettő kompenzáló vezetéket táplál. Az 1. változatnak tekinthető megvalósítási mód (3. ábra) esetében a Bj teljes mágneses indukció átlagértéke a belső oldalon a Bp mágneses indukcióval ellentétes, a külső oldalon pedig azzal azonos előjelű. A 2. változatnak tekinthető megvalósítási mód (4. ábra) esetében a Bj teljes mágneses indukció ugyanolyan előjelű a belső oldalon, mint a Bp, míg a külső oldalon azzal ellentétes előjelű. A 3. változatnak tekinthető megvalósítási mód (5. ábra) esetében a Bj teljes mágneses indukció mindenütt nagyon kicsi marad. Tekintsünk most egy kemencét önmagában a szomszédos vonalak nélkül: a kemencét tápláló vezetékek és maga a kemence is az xz-síkra szimmetrikusan vannak elrendezve. A tér függőleges összetevője a szomszédos vonalak hiányában az y-tengelyre antiszimmetrikus, vagyis az y értékét -y értékre változtatva Bz értéke -Bz értékre változik. Ha a kemencét a keresztirányú tengelye mentén felvágva tekintjük, az egyik oldalán (például a negatív y-tengely oldalán) a Bz átlagértékei abszolút értékben azonosnak adódnak, mint a másikon, de a két érték előjele ellentétes. Jól ismert, hogy a kemence működésének egyik alapvető feltétele a Bz mágneses indukció átlagértékének lehető legkisebb volta. A találmány szerinti eljárás három megvalósítási módja között a következő módon választhatunk: A sorozatban a kemence függőleges irányú terének átlagos indukcióját a belső félrészre vonatkozó Bi és a külső félrészre vonatkozó Be értékként külön-külön megméijük (ez a kemence + szomszédos vonalegyüttesnek felel meg). A számítások szerint ennek egyenlőnek kell lennie a szomszédos vonal nélküli átlagértékkel, amelyeket B'i és Be jelöl (kemence két félrésze szomszédos vonalak nélkül). Az ellenőrzésnek azt kell mutatnia, hogy a B'i/B'e értékek aránya -1-től alig különbözik. A három változat közül a megfelelőt annak alapján kell kiválasztani, hogy a szomszédos vonalak jelenlétében a kompenzáló vezetékek alkalmazásának hatására a mágneses indukció függőleges összetevőjének átlagértéke abszolút értékben, a kemencének mind a külső, mind a belső félrészében a lehető legkisebb legyen. Ez azt jelenti, hogy ha a B'i érték ugyanolyan előjelű, mint a szomszédos vonal által keltett tér esetében, az első változatot választjuk (3. ábra). Ha a B'i előjele ellenkező, mint a szomszédos tér által keltett indukció, a második változatot választjuk (4. ábra).__ Ha a B'i érték kicsi, például a szomszédos tér által keltett indukciónak legfeljebb egytizede, a harmadik változat lehet a legelőnyösebb. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
