專利名稱：通過熱電解生產(chǎn)鋁的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過Hall-Héroult熱電解方法生產(chǎn)鋁的工廠。本發(fā)明還特別涉及所述工廠中使用的搬運設(shè)備。
背景技術(shù)：
通過熱電解進行金屬鋁的工業(yè)生產(chǎn)，即通過熟悉的Hall-Héroult方法在一個叫做電解液的熔化冰晶石液體中電解溶液狀態(tài)的鋁。電解液裝在一些包括一些鋼質(zhì)箱子和一組位于槽底部的陰極的槽中，鋼質(zhì)箱子內(nèi)部覆蓋一種耐火和/或絕緣材料。一些碳材料的陽極部分浸在電解液中。每個槽和它的陽極形成一個電解單元。通過陽極和陰極零件在電解液以及在液態(tài)鋁層中流動的電解電流進行鋁的還原反應(yīng)，并且還可以通過焦耳效應(yīng)使電解液的溫度保持在950℃左右。
這些工廠包括大量在叫做電解車間的建筑物中排列成線的電解單元，并且這些電解單元通過連接導(dǎo)線串聯(lián)連接，以便優(yōu)化工廠占地。電解單元一般形成二個或多個平行的生產(chǎn)線，這些生產(chǎn)線之間通過末端導(dǎo)線互相電連接。因此電解電流階梯式地從一個單元通向下一個單元。
運行時，一個電解廠需要一些在電解單元上進行的作業(yè)，在這些作業(yè)中特別要提出的是用新的陽極更換用過的陽極、取出電解單元的液態(tài)金屬、以及取出或加入電解質(zhì)。最先進的工廠裝有一個起重和搬運的裝置(常常用“龍門吊車”或“行車”表示)，這種裝置可以在電解單元以上并沿著電解單元移動，并且還帶有一些搬運和操作的機構(gòu)(常常叫做“工具”)，如鏟子和滑輪。
申請人注意到，盡管活動行車對電解槽上的作業(yè)有許多優(yōu)點，但是它們的多功能特征導(dǎo)致為它們配備的不同裝置使用不足，這無效地加重了運行成本。
因此申請人尋求降低已知設(shè)備的投資和運行成本的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標是一種用于通過熱電解生產(chǎn)鋁的電解設(shè)備，這種設(shè)備包括一個車間、多個在車間內(nèi)排列成生產(chǎn)線的電解單元、一條位于車間內(nèi)并且與所述電解單元生產(chǎn)線平行的流通通道(也叫做“服務(wù)通道”)、和至少一個第一活動起重和搬運組元，叫做“行車”，這個起重和搬運組元位于一個與電解單元生產(chǎn)線的主軸平行的第一運行通道上，并且能夠在所述電解單元生產(chǎn)線以上并在所述第一運行通道上移動。
符合本發(fā)明的電解設(shè)備的特征在于，該設(shè)備另外包括至少一個第二活動起重和搬運組元，叫做“橫向龍門吊車”，和一個與電解單元生產(chǎn)線的主軸平行并與第一運行通道無關(guān)的第二運行通道，所述第二起重和搬運組元位于所述第二運行通道上，并且能夠在第一行車的下面在所述第二運行通道上沿所述電解單元生產(chǎn)線移動，使二個起重和搬運組元能夠獨立移動，并且所述第二起重和搬運組元能夠吊起和搬運液態(tài)金屬包和/或電解液包。
申請人在尋求對提出問題的解決方法時，實際上產(chǎn)生了根據(jù)在電解單元上進行的每個作業(yè)的移動要求將搬運和起重機構(gòu)(或“工具”)分開的想法。更確切地說，申請人產(chǎn)生了把需要使所述工具在電解車間的一個很大部分面積上移動的作業(yè)如更換陽極與限制在車間的明顯更特殊的區(qū)域中的作業(yè)如取出液態(tài)金屬分開的想法，取出液態(tài)金屬只需要在沿著電解單元的其中一端的一個比較窄的帶子上移動。
申請人還有一個給電解車間裝備至少一個獨立于第一起重和搬運組元之外并且在第一起重和搬運組元下面移動的第二起重和搬運組元的想法，并且第二起重和搬運組元專門用于只要求一個沿電解單元端部的活動度的作業(yè)。二個起重和搬運組元可以一個在另一個的上面通過，使這二個裝置互相獨立地運動。
本發(fā)明的目標還在于使用符合本發(fā)明的設(shè)備生產(chǎn)鋁。
本發(fā)明的目標還在于使用一臺符合本發(fā)明的設(shè)備生產(chǎn)鋁。
本發(fā)明的目標還在于一個包括至少一個符合本發(fā)明的電解設(shè)備的生產(chǎn)廠。


通過附圖和下面的詳細描述可以更好地了解本發(fā)明。
圖1表示現(xiàn)有技術(shù)的生產(chǎn)鋁的電解設(shè)備。
圖2表示一臺符合本發(fā)明的生產(chǎn)鋁的電解設(shè)備。
圖3表示符合本發(fā)明的電解鋁生產(chǎn)設(shè)備的一個變型。
圖4表示一個符合本發(fā)明的生產(chǎn)電解鋁的設(shè)備的一個側(cè)向起重和搬運組元的一個實施例。
圖5表示符合本發(fā)明的側(cè)向起重和搬運組元的典型移動限制。
圖6表示一個在一個取出液態(tài)金屬位置的符合本發(fā)明的生產(chǎn)電解鋁的設(shè)備的側(cè)向起重和搬運組元。
具體實施例方式
用于生產(chǎn)鋁的電解工廠包括一個生產(chǎn)液態(tài)鋁的區(qū)域，該區(qū)域包括一個或幾個電解車間1。這些車間容納一些排列成基本線性的生產(chǎn)線的電解單元2，每個生產(chǎn)線一般包括一百以上的電解單元。每個車間一般容納一條或二條電解單元生產(chǎn)線。
一些用于運輸設(shè)備、陽極和液態(tài)鋁的流通通道分布在工廠中。特別是電解車間1的周圍有一些外部流通通道和機動車16能夠出入的進出裝置4、5。
每個車間還包括至少一個與電解單元生產(chǎn)線平行的內(nèi)部流通通道15，叫做“服務(wù)通道”。這個通道可以使機動車16和操作者17流動，并臨時存放材料(如陽極)或設(shè)備。服務(wù)通道15一般高于地面3，這就需要在服務(wù)通道與外圍流通通道之間設(shè)置出入斜坡5。
如圖1所示，一個電解車間1一般包括一個一般為金屬的構(gòu)架6、一個建筑物護板7、和至少一個用于進行槽上作業(yè)的起重和搬運組元(或“行車”)8。
行車8包括一個橫梁9和至少一個(一般為二個)能夠沿橫梁移動的滑車10、11。每個滑車10、11一般設(shè)有起重裝置12和/或工具13(如一個鏟子)。行車8位于一個運行通道14上，并且在運行通道14上移動，運行通道14一般包括二個行進裝置14a、14b，如軌道，它們互相平行并且與車間的主軸(和電解單元生產(chǎn)線)平行。行進裝置14a、14b一般可以引導(dǎo)行車8的移動。運行通道14一般全部高于服務(wù)通道15。對應(yīng)的行進裝置14a、14b一般固定在車間的構(gòu)架6上。行車8一般可以沿車間的主軸從車間的一端向另一端移動。橫梁9沿車間的移動和滑車10、11沿橫梁的移動結(jié)合可以到達所有電解單元2和服務(wù)通道15。
行車8一般能夠進行諸如更換陽極、充填電解單元的研磨電解質(zhì)和AlFc3的料斗、以及起吊和搬運電解槽的零件。
根據(jù)本發(fā)明，用于通過熱電解生產(chǎn)鋁的電解設(shè)備包括一個車間1、多個位于車間1內(nèi)并形成至少一個具有主軸A的生產(chǎn)線的電解單元2、一條與所述電解單元生產(chǎn)線平行并且位于車間1內(nèi)的服務(wù)通道15、和至少一個叫做“行車”的第一活動起重和搬運組元8，行車8位于一個與生產(chǎn)線的主軸A平行的第一運行通道14上，并且可以在所述電解單元生產(chǎn)線以上在所述第一運行通道14上移動，該電解設(shè)備的特征在于另外包括至少一個叫做“橫向龍門吊車”的第二活動起重和搬運組元20和一個與生產(chǎn)線的主軸A平行并且與第一運行通道14無關(guān)的第二運行通道21，所述第二起重和搬運組元20位于所述第二運行通道21上，并且能夠在第一起重和搬運組元8的下面在所述第二運行通道21上沿所述電解單元2生產(chǎn)線移動，使二個起重和搬運組元獨立移動，所述第二起重和搬運組元20可以吊起和搬運液態(tài)金屬包(也叫做“澆鑄包”)和/或液態(tài)電解液包(也叫做“電解液包”)。
液態(tài)金屬包用于取出一個電解單元的液態(tài)金屬。與此類似，液態(tài)電解液包用于取出一個電解單元的液態(tài)電解液。橫向龍門吊車20的起重能力一般至少為10噸，以便可以起吊和搬運裝滿的包。
另外，主要用于起吊和搬運液態(tài)金屬包或液態(tài)電解液包的橫向龍門吊車20也可以使所述包定位，以便取出一個電解單元的液體。另外，作為選項，也可以吊起和搬運位于服務(wù)通道15的其它零件和材料。
橫向龍門吊車20一般可以從車間1的一端向另一端移動。為了能夠使行車8和橫向龍門吊車20交叉，橫向龍門吊車的總高度H一般小于行車8低處的高度Hm。
橫向龍門吊車20包括能夠在所述第二運行通道21上移動的運行裝置22a、22b。橫向龍門吊車20一般包括至少一個最好基本水平并與主軸A垂直的橫梁23、23a、23b。
橫向龍門吊車20一般設(shè)有一個能夠在一個最好與電解單元生產(chǎn)線的主軸A基本垂直的方向移動的滑車25。滑車25一般沿至少一個橫梁23、23a、23b移動。
橫向龍門吊車20的作業(yè)區(qū)主要限于服務(wù)通道15的表面和電解單元2的服務(wù)端18。需要到達位于電解單元以上的區(qū)域中的起重和搬運的作業(yè)可以由行車8保證?；?5的行程最好限于一個等于或小于服務(wù)通道15寬度Lo的值?！靶谐獭币辉~表示滑車的主軸B在一個與電解單元生產(chǎn)線的主軸A垂直的方向可能移動的最大延伸。所述行程最好為，無論所述滑車的位置如何，滑車25的主軸B都懸垂在服務(wù)通道上。換句話說，滑車25的行程L最好一方面最多延伸到服務(wù)通道的外邊緣15a，另一方面最多延伸到服務(wù)通道的內(nèi)邊緣15b。
滑車25一般設(shè)有一個起重裝置26和一個抓取裝置27。抓取裝置27一般包括一個或幾個固定裝置28，用于固定被起吊和搬運的物體(如一個零件或材料)。抓取裝置27可以安裝在一個轉(zhuǎn)動支座29上，以便可以使它所支撐的零件或材料圍繞一個軸B轉(zhuǎn)動。
在一個液態(tài)金屬包或電解液包40的情況下，固定裝置28可以嵌在所述包40的相應(yīng)固定裝置41中。在這種情況下，固定裝置28和41可以使所述包繞一個一般與服務(wù)通道平行的軸C轉(zhuǎn)動?；囘€可以設(shè)有一個用于固定在包40上的虹吸管43，更準確地說是固定在包40的蓋子44上。這樣可以簡化包40的搬運和運輸。
取出液態(tài)金屬的作業(yè)(通常叫做澆鑄作業(yè))可以按照一種包括以下步驟的方法進行-將一個澆鑄包40安放在一個確定電解單元2的對面；-使橫向龍門吊車20面對所述電解單元；-使抓取裝置27下降(帶有處于等待位置a的虹吸管43)；-把澆鑄包裝在抓取裝置27上；-把虹吸管43固定在澆鑄包40上-起吊澆鑄包40，直到一個第一高位；
-轉(zhuǎn)動澆鑄包，使虹吸管43指向一個確定電解單元2的方向(取出位置b)；-向所述電解單元的方向移動滑車25，以便接近所述電解單元的包；-使包下降到第二個高位，并可使包繞軸C轉(zhuǎn)動(或擺動)，以便使虹吸管的端部進入到電解單元中；-取出金屬。
用于被行車8或橫向龍門吊車20吊起和運輸?shù)碾娊鈫卧慵筒牧先珀枠O或液態(tài)金屬包可以輸送到底托42上，并儲存在服務(wù)通道15中。
工作臺50全部或部分圍繞電解單元2。操作者一般通過固定或活動臺階到達這些工作臺。
在本發(fā)明的一個變型中，服務(wù)通道15最好位于與車間1以外地面3相同的第一水平位上，工作臺50至少位于一個比第一水平位高出一個確定高度Hb的第二水平位上。高度Hb一般在0.5m到4m之間。這種設(shè)置可以簡化建筑物的土木工程，并且使建筑物更經(jīng)濟。
在本發(fā)明的這個變型中，工作臺50可以還包括一個在服務(wù)通道15旁邊的服務(wù)臺51，這個服務(wù)臺也可以對所有電解單元2是共同的。由于安全的原因，服務(wù)臺51最好包括一個掩體52。
當工作臺50包括一個服務(wù)臺51(寬度為Bo)時，滑車25的行程L為滑車25的主軸B也可以懸垂在所述服務(wù)臺上。在這種情況下，行程L可以達到大于服務(wù)通道15的寬度Lo的值，但是最好仍小于服務(wù)通道的外邊緣15a與服務(wù)臺的內(nèi)邊緣51a之間的距離Do，使得無論滑車的位置如何，它只懸垂在服務(wù)通道15和服務(wù)臺51上。換句話說，滑車25的行程L最好一方面至多延伸到服務(wù)通道的外邊緣15a，另一方面至多延伸到服務(wù)臺的內(nèi)邊緣51a。
工作臺50最好包括在電解單元之間的底板53。當工作臺50包括一個服務(wù)臺51時，服務(wù)臺51最好與電解單元之間的所述底板53在同一個水平上。
在本發(fā)明的一個推薦實施例中，第二運行通道21包括一個高于服務(wù)通道15的第一行進裝置21a和一個低于第一行進裝置21a的第二行進裝置21b。第二行進裝置21b最好靠近服務(wù)通道15或者在服務(wù)通道15上。特別是，第二行進裝置21b可以直接位于服務(wù)通道15上，如圖2所示，或者位于一個比所述服務(wù)通道高出一個確定高度Ha的平臺19上，如圖3所示。高度Ha一般在0.2-2.5m之間。第二運行裝置21b直接就在服務(wù)通道15上，因此覆蓋一個確定的流通帶，這樣可以大大簡化設(shè)備。在這些變型中，運行裝置22a、22b一般包括地面運行的裝置(22b)，如位于第二行進裝置21b上(或者在所述平臺上，或者在服務(wù)通道15上的)的輪子或輪系。在本發(fā)明的這個實施例中，橫向龍門吊車叫做“半龍門吊”，因為只有運行通道的一部分在高處。
位于高處的行進裝置21a上的運行裝置22a一般位于橫梁23、23a、23b的一端。地面運行裝置22b可以通過立柱24固定在橫梁23、23a、23b上。
比服務(wù)通道15高的行進裝置21a位于一個一般大于3m的確定高度上，以便保留一個足以使車輛16通過和在服務(wù)通道15中存放電解槽的零件和材料的空間。位于高處的行進裝置21a最好固定在車間1的構(gòu)架6上，這樣可以穩(wěn)定龍門吊車20的側(cè)向位置，因此可以使龍門吊車20自動運行，而無需求助于可能對磁場敏感的引導(dǎo)系統(tǒng)。
第二行進裝置21b距服務(wù)通道的內(nèi)邊緣15b(即服務(wù)通道在電解單元旁邊的邊緣)的距離最好小于0.5m，或者達到所述邊緣15b，以便不阻塞服務(wù)通道15。
當工作臺50包括一個在服務(wù)通道15旁邊的服務(wù)臺51時，第二行進裝置21b可以就是服務(wù)臺51，或者位于一個固定在服務(wù)臺51上的平臺上。
車間1還可以包括二個或幾個平行的電解單元生產(chǎn)線。在這種情況下，可以每個電解單元作業(yè)線或每組電解單元作業(yè)線設(shè)置一個行車，并且每個電解單元生產(chǎn)線設(shè)置至少一個橫向龍門吊車。
數(shù)字標記表1電解車間2電解單元3地面4進入裝置5進入斜坡6構(gòu)架7建筑物的護板8行車9橫梁10第一起重和搬運滑車11第二起重和搬運滑車12起重裝置13工具14行車的運行通道14a、14b行車的行進裝置15服務(wù)通道15a服務(wù)通道的外邊緣15b服務(wù)通道的內(nèi)邊緣16機動車17操作者18電解單元的服務(wù)端19行進平臺20橫向龍門吊車21橫向龍門吊車的運行通道21a、21b橫向龍門吊車的行進裝置22a、22b運行裝置23、23a、23b橫梁24立柱
25滑車26、26’起重裝置27抓取裝置28固定裝置29轉(zhuǎn)動支座30平行梁40液態(tài)金屬包或液態(tài)電解液包41一個包上的固定裝置42底托43虹吸管44蓋子50工作臺51服務(wù)臺51a服務(wù)臺的內(nèi)邊緣52掩體53電解單元之間的工作臺
權(quán)利要求
1.用于通過熱電解生產(chǎn)鋁的電解設(shè)備，其包括一車間(1)；多個電解單元(2)，其位于所述車間(1)內(nèi)，以便形成至少一個具有一主軸A的生產(chǎn)線；一“服務(wù)”通道(15)，其與所述電解單元的生產(chǎn)線平行，并位于所述車間(1)內(nèi)；和至少一個叫做“行車”的第一活動起重和搬運組元(8)，所述第一活動起重和搬運組元(8)停靠在一個與所述生產(chǎn)線的主軸A平行的第一運行通道(14)上，并且能夠在所述電解單元生產(chǎn)線以上在所述第一運行通道上移動，所述設(shè)備的特征在于另外包括至少一個叫做“橫向龍門吊車”的第二活動起重和搬運組元(20)；和一第二運行通道(21)，其與所述生產(chǎn)線的主軸A平行并且獨立于所述第一運行通道(14)；所述第二起重和搬運組元(20)?？吭谒龅诙\行通道(21)上，并且能夠在所述第一起重和搬運組元(8)的下面、在所述第二運行通道(21)上沿所述電解單元(2)的生產(chǎn)線移動，從而使這兩個起重和搬運組元能夠獨立移動；并且，所述第二起重和搬運組元(20)能夠起吊和搬運液態(tài)金屬包和/或液態(tài)電解液包。
2.如權(quán)利要求1所述的電解設(shè)備，其特征在于，橫向龍門吊車(20)配設(shè)有一滑車(25)，所述滑車(25)能夠在一個與所述主軸A基本垂直的方向移動。
3.如權(quán)利要求2所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述滑車(25)配設(shè)有一起重裝置(26)和一抓取裝置(27)。
4.如權(quán)利要求3所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述抓取裝置(27)包括一個或多個固定裝置(28)，用于固定要被吊起和搬運的物體。
5.如權(quán)利要求2或3所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述抓取裝置(27)安裝在一轉(zhuǎn)動支座(29)上，以使它支撐的零件或材料可以繞一軸B轉(zhuǎn)動。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述橫向龍門吊車(20)包括至少一基本水平并垂直于所述主軸A的橫梁(23、23a、23b)；并且所述滑車(25)在所述橫梁(23、23a、23b)上移動。
7.如權(quán)利要求2至6中任一項所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述滑車(25)的行程為無論所述滑車的位置如何，它的垂直主軸B只懸垂在所述服務(wù)通道上。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述電解單元(2)由所述工作臺(50)全部或部分圍繞。
9.如權(quán)利要求8所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述服務(wù)通道(15)位于第一水平位處，并且，所述工作臺(50)位于至少一第二水平位處，所述第二水平位相對于所述第一水平位高出一確定的高度Hb。
10.如權(quán)利要求9所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述高度Hb在0.5m到4m之間。
11.如權(quán)利要求9或10所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述第一水平位大致在所述車間(1)外部(3)的地面水平位處。
12.如權(quán)利要求8至11中任一項所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述工作臺(50)包括一在所述服務(wù)通道(15)旁邊的服務(wù)臺(51)。
13.如權(quán)利要求12所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述服務(wù)臺(51)對所有電解單元(2)是共同的。
14.如權(quán)利要求12或13所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述工作臺(50)包括在所述電解單元之間的底板(53)；并且，所述服務(wù)臺(51)與所述電解單元之間的底板(53)處于同一水平上。
15.如權(quán)利要求12至14中任一項所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述滑車(25)的行程L使得所述滑車的主軸B也能懸垂于所述服務(wù)臺(51)之上。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述第二運行通道(21)包括一個相對于所述服務(wù)通道(15)的水平位高出的第一行進裝置(21a)和一個直接在所述服務(wù)通道(15)上的第二行進裝置(21b)。
17.如權(quán)利要求1至15中任一項所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述第二運行通道(21)包括一個相對于所述服務(wù)通道(15)的水平位高出的第一行進裝置(21a)和一個位于一平臺(19)上的第二行進裝置(21b)，所述平臺(19)相對于所述服務(wù)通道(15)具有一確定的高度Ha。
18.如權(quán)利要求17所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述高度Ha在0.2m至2.5m之間。
19.如權(quán)利要求12至15中任一項所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述第二運行通道(21)包括一個相對于所述服務(wù)通道(15)的水平位高出的第一行進裝置(21a)、和一個第二行進裝置(21b)——其直接在所述服務(wù)臺(51)上或者位于固定在所述服務(wù)臺(51)上的一個平臺上。
20.如權(quán)利要求16至19中任一項所述的電解設(shè)備，其特征在于，所述高出的行進裝置(21a)固定在所述車間(1)的構(gòu)架(6)上。
21.使用如權(quán)利要求1至20中任一項所述的電解設(shè)備生產(chǎn)鋁。
22.生產(chǎn)鋁的工廠，其特征在于，包括至少一個如權(quán)利要求1至20中任一項所述的電解設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通過熱電解生產(chǎn)鋁的電解設(shè)備。本發(fā)明的設(shè)備包括一個車間(1)、多個位于車間(1)內(nèi)并排列成一個生產(chǎn)線的電解單元(2)、一個與所述電解單元生產(chǎn)線平行并位于車間(1)內(nèi)的“服務(wù)”通道(15)、和至少一個第一活動起重和搬運組元(8)，第一活動起重和搬運組元(8)位于一個與生產(chǎn)線的主軸A平行的第一運行通道(14)上，并且能夠在所述電解單元生產(chǎn)線以上在所述第一運行通道上移動。本發(fā)明的特征在于另外包括至少一個第二活動起重和搬運組元(20)和一個與生產(chǎn)線的主軸A平行并且與第一運行通道(14)無關(guān)的第二運行通道(21)。本發(fā)明的特征還在于所述第二起重和搬運組元(20)位于所述第二運行通道(21)上，并且能夠在所述第一起重和搬運組元(8)的下面在所述第二運行通道(21)上沿所述電解單元生產(chǎn)線移動，使這二個起重和搬運組元能夠獨立移動。最后，本發(fā)明的特征還在于上述第二起重和搬運組元(20)可以用于起吊和搬運液態(tài)金屬包和/或液態(tài)電解液包(40)。
文檔編號B66C17/00GK1659314SQ03813524
公開日2005年8月24日 申請日期2003年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月11日
發(fā)明者C·迪瓦爾 申請人:皮奇尼鋁公司