专利名称：通过热电解生产铝的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过Hall-Héroult热电解方法生产铝的工厂。本发明还特别涉及所述工厂中使用的搬运设备。
背景技术：
通过热电解进行金属铝的工业生产，即通过熟悉的Hall-Héroult方法在一个叫做电解液的熔化冰晶石液体中电解溶液状态的铝。电解液装在一些包括一些钢质箱子和一组位于槽底部的阴极的槽中，钢质箱子内部覆盖一种耐火和/或绝缘材料。一些碳材料的阳极部分浸在电解液中。每个槽和它的阳极形成一个电解单元。通过阳极和阴极零件在电解液以及在液态铝层中流动的电解电流进行铝的还原反应，并且还可以通过焦耳效应使电解液的温度保持在950℃左右。
这些工厂包括大量在叫做电解车间的建筑物中排列成线的电解单元，并且这些电解单元通过连接导线串联连接，以便优化工厂占地。电解单元一般形成二个或多个平行的生产线，这些生产线之间通过末端导线互相电连接。因此电解电流阶梯式地从一个单元通向下一个单元。
运行时，一个电解厂需要一些在电解单元上进行的作业，在这些作业中特别要提出的是用新的阳极更换用过的阳极、取出电解单元的液态金属、以及取出或加入电解质。最先进的工厂装有一个起重和搬运的装置(常常用“龙门吊车”或“行车”表示)，这种装置可以在电解单元以上并沿着电解单元移动，并且还带有一些搬运和操作的机构(常常叫做“工具”)，如铲子和滑轮。
申请人注意到，尽管活动行车对电解槽上的作业有许多优点，但是它们的多功能特征导致为它们配备的不同装置使用不足，这无效地加重了运行成本。
因此申请人寻求降低已知设备的投资和运行成本的方法。
发明内容
本发明的目标是一种用于通过热电解生产铝的电解设备，这种设备包括一个车间、多个在车间内排列成生产线的电解单元、一条位于车间内并且与所述电解单元生产线平行的流通通道(也叫做“服务通道”)、和至少一个第一活动起重和搬运组元，叫做“行车”，这个起重和搬运组元位于一个与电解单元生产线的主轴平行的第一运行通道上，并且能够在所述电解单元生产线以上并在所述第一运行通道上移动。
符合本发明的电解设备的特征在于，该设备另外包括至少一个第二活动起重和搬运组元，叫做“横向龙门吊车”，和一个与电解单元生产线的主轴平行并与第一运行通道无关的第二运行通道，所述第二起重和搬运组元位于所述第二运行通道上，并且能够在第一行车的下面在所述第二运行通道上沿所述电解单元生产线移动，使二个起重和搬运组元能够独立移动，并且所述第二起重和搬运组元能够吊起和搬运液态金属包和/或电解液包。
申请人在寻求对提出问题的解决方法时，实际上产生了根据在电解单元上进行的每个作业的移动要求将搬运和起重机构(或“工具”)分开的想法。更确切地说，申请人产生了把需要使所述工具在电解车间的一个很大部分面积上移动的作业如更换阳极与限制在车间的明显更特殊的区域中的作业如取出液态金属分开的想法，取出液态金属只需要在沿着电解单元的其中一端的一个比较窄的带子上移动。
申请人还有一个给电解车间装备至少一个独立于第一起重和搬运组元之外并且在第一起重和搬运组元下面移动的第二起重和搬运组元的想法，并且第二起重和搬运组元专门用于只要求一个沿电解单元端部的活动度的作业。二个起重和搬运组元可以一个在另一个的上面通过，使这二个装置互相独立地运动。
本发明的目标还在于使用符合本发明的设备生产铝。
本发明的目标还在于使用一台符合本发明的设备生产铝。
本发明的目标还在于一个包括至少一个符合本发明的电解设备的生产厂。
通过附图和下面的详细描述可以更好地了解本发明。
图1表示现有技术的生产铝的电解设备。
图2表示一台符合本发明的生产铝的电解设备。
图3表示符合本发明的电解铝生产设备的一个变型。
图4表示一个符合本发明的生产电解铝的设备的一个侧向起重和搬运组元的一个实施例。
图5表示符合本发明的侧向起重和搬运组元的典型移动限制。
图6表示一个在一个取出液态金属位置的符合本发明的生产电解铝的设备的侧向起重和搬运组元。
具体实施例方式
用于生产铝的电解工厂包括一个生产液态铝的区域，该区域包括一个或几个电解车间1。这些车间容纳一些排列成基本线性的生产线的电解单元2，每个生产线一般包括一百以上的电解单元。每个车间一般容纳一条或二条电解单元生产线。
一些用于运输设备、阳极和液态铝的流通通道分布在工厂中。特别是电解车间1的周围有一些外部流通通道和机动车16能够出入的进出装置4、5。
每个车间还包括至少一个与电解单元生产线平行的内部流通通道15，叫做“服务通道”。这个通道可以使机动车16和操作者17流动，并临时存放材料(如阳极)或设备。服务通道15一般高于地面3，这就需要在服务通道与外围流通通道之间设置出入斜坡5。
如图1所示，一个电解车间1一般包括一个一般为金属的构架6、一个建筑物护板7、和至少一个用于进行槽上作业的起重和搬运组元(或“行车”)8。
行车8包括一个横梁9和至少一个(一般为二个)能够沿横梁移动的滑车10、11。每个滑车10、11一般设有起重装置12和/或工具13(如一个铲子)。行车8位于一个运行通道14上，并且在运行通道14上移动，运行通道14一般包括二个行进装置14a、14b，如轨道，它们互相平行并且与车间的主轴(和电解单元生产线)平行。行进装置14a、14b一般可以引导行车8的移动。运行通道14一般全部高于服务通道15。对应的行进装置14a、14b一般固定在车间的构架6上。行车8一般可以沿车间的主轴从车间的一端向另一端移动。横梁9沿车间的移动和滑车10、11沿横梁的移动结合可以到达所有电解单元2和服务通道15。
行车8一般能够进行诸如更换阳极、充填电解单元的研磨电解质和AlFc3的料斗、以及起吊和搬运电解槽的零件。
根据本发明，用于通过热电解生产铝的电解设备包括一个车间1、多个位于车间1内并形成至少一个具有主轴A的生产线的电解单元2、一条与所述电解单元生产线平行并且位于车间1内的服务通道15、和至少一个叫做“行车”的第一活动起重和搬运组元8，行车8位于一个与生产线的主轴A平行的第一运行通道14上，并且可以在所述电解单元生产线以上在所述第一运行通道14上移动，该电解设备的特征在于另外包括至少一个叫做“横向龙门吊车”的第二活动起重和搬运组元20和一个与生产线的主轴A平行并且与第一运行通道14无关的第二运行通道21，所述第二起重和搬运组元20位于所述第二运行通道21上，并且能够在第一起重和搬运组元8的下面在所述第二运行通道21上沿所述电解单元2生产线移动，使二个起重和搬运组元独立移动，所述第二起重和搬运组元20可以吊起和搬运液态金属包(也叫做“浇铸包”)和/或液态电解液包(也叫做“电解液包”)。
液态金属包用于取出一个电解单元的液态金属。与此类似，液态电解液包用于取出一个电解单元的液态电解液。横向龙门吊车20的起重能力一般至少为10吨，以便可以起吊和搬运装满的包。
另外，主要用于起吊和搬运液态金属包或液态电解液包的横向龙门吊车20也可以使所述包定位，以便取出一个电解单元的液体。另外，作为选项，也可以吊起和搬运位于服务通道15的其它零件和材料。
横向龙门吊车20一般可以从车间1的一端向另一端移动。为了能够使行车8和横向龙门吊车20交叉，横向龙门吊车的总高度H一般小于行车8低处的高度Hm。
横向龙门吊车20包括能够在所述第二运行通道21上移动的运行装置22a、22b。横向龙门吊车20一般包括至少一个最好基本水平并与主轴A垂直的横梁23、23a、23b。
横向龙门吊车20一般设有一个能够在一个最好与电解单元生产线的主轴A基本垂直的方向移动的滑车25。滑车25一般沿至少一个横梁23、23a、23b移动。
横向龙门吊车20的作业区主要限于服务通道15的表面和电解单元2的服务端18。需要到达位于电解单元以上的区域中的起重和搬运的作业可以由行车8保证。滑车25的行程最好限于一个等于或小于服务通道15宽度Lo的值。“行程”一词表示滑车的主轴B在一个与电解单元生产线的主轴A垂直的方向可能移动的最大延伸。所述行程最好为，无论所述滑车的位置如何，滑车25的主轴B都悬垂在服务通道上。换句话说，滑车25的行程L最好一方面最多延伸到服务通道的外边缘15a，另一方面最多延伸到服务通道的内边缘15b。
滑车25一般设有一个起重装置26和一个抓取装置27。抓取装置27一般包括一个或几个固定装置28，用于固定被起吊和搬运的物体(如一个零件或材料)。抓取装置27可以安装在一个转动支座29上，以便可以使它所支撑的零件或材料围绕一个轴B转动。
在一个液态金属包或电解液包40的情况下，固定装置28可以嵌在所述包40的相应固定装置41中。在这种情况下，固定装置28和41可以使所述包绕一个一般与服务通道平行的轴C转动。滑车还可以设有一个用于固定在包40上的虹吸管43，更准确地说是固定在包40的盖子44上。这样可以简化包40的搬运和运输。
取出液态金属的作业(通常叫做浇铸作业)可以按照一种包括以下步骤的方法进行-将一个浇铸包40安放在一个确定电解单元2的对面；-使横向龙门吊车20面对所述电解单元；-使抓取装置27下降(带有处于等待位置a的虹吸管43)；-把浇铸包装在抓取装置27上；-把虹吸管43固定在浇铸包40上-起吊浇铸包40，直到一个第一高位；
-转动浇铸包，使虹吸管43指向一个确定电解单元2的方向(取出位置b)；-向所述电解单元的方向移动滑车25，以便接近所述电解单元的包；-使包下降到第二个高位，并可使包绕轴C转动(或摆动)，以便使虹吸管的端部进入到电解单元中；-取出金属。
用于被行车8或横向龙门吊车20吊起和运输的电解单元零件和材料如阳极或液态金属包可以输送到底托42上，并储存在服务通道15中。
工作台50全部或部分围绕电解单元2。操作者一般通过固定或活动台阶到达这些工作台。
在本发明的一个变型中，服务通道15最好位于与车间1以外地面3相同的第一水平位上，工作台50至少位于一个比第一水平位高出一个确定高度Hb的第二水平位上。高度Hb一般在0.5m到4m之间。这种设置可以简化建筑物的土木工程，并且使建筑物更经济。
在本发明的这个变型中，工作台50可以还包括一个在服务通道15旁边的服务台51，这个服务台也可以对所有电解单元2是共同的。由于安全的原因，服务台51最好包括一个掩体52。
当工作台50包括一个服务台51(宽度为Bo)时，滑车25的行程L为滑车25的主轴B也可以悬垂在所述服务台上。在这种情况下，行程L可以达到大于服务通道15的宽度Lo的值，但是最好仍小于服务通道的外边缘15a与服务台的内边缘51a之间的距离Do，使得无论滑车的位置如何，它只悬垂在服务通道15和服务台51上。换句话说，滑车25的行程L最好一方面至多延伸到服务通道的外边缘15a，另一方面至多延伸到服务台的内边缘51a。
工作台50最好包括在电解单元之间的底板53。当工作台50包括一个服务台51时，服务台51最好与电解单元之间的所述底板53在同一个水平上。
在本发明的一个推荐实施例中，第二运行通道21包括一个高于服务通道15的第一行进装置21a和一个低于第一行进装置21a的第二行进装置21b。第二行进装置21b最好靠近服务通道15或者在服务通道15上。特别是，第二行进装置21b可以直接位于服务通道15上，如图2所示，或者位于一个比所述服务通道高出一个确定高度Ha的平台19上，如图3所示。高度Ha一般在0.2-2.5m之间。第二运行装置21b直接就在服务通道15上，因此覆盖一个确定的流通带，这样可以大大简化设备。在这些变型中，运行装置22a、22b一般包括地面运行的装置(22b)，如位于第二行进装置21b上(或者在所述平台上，或者在服务通道15上的)的轮子或轮系。在本发明的这个实施例中，横向龙门吊车叫做“半龙门吊”，因为只有运行通道的一部分在高处。
位于高处的行进装置21a上的运行装置22a一般位于横梁23、23a、23b的一端。地面运行装置22b可以通过立柱24固定在横梁23、23a、23b上。
比服务通道15高的行进装置21a位于一个一般大于3m的确定高度上，以便保留一个足以使车辆16通过和在服务通道15中存放电解槽的零件和材料的空间。位于高处的行进装置21a最好固定在车间1的构架6上，这样可以稳定龙门吊车20的侧向位置，因此可以使龙门吊车20自动运行，而无需求助于可能对磁场敏感的引导系统。
第二行进装置21b距服务通道的内边缘15b(即服务通道在电解单元旁边的边缘)的距离最好小于0.5m，或者达到所述边缘15b，以便不阻塞服务通道15。
当工作台50包括一个在服务通道15旁边的服务台51时，第二行进装置21b可以就是服务台51，或者位于一个固定在服务台51上的平台上。
车间1还可以包括二个或几个平行的电解单元生产线。在这种情况下，可以每个电解单元作业线或每组电解单元作业线设置一个行车，并且每个电解单元生产线设置至少一个横向龙门吊车。
数字标记表1电解车间2电解单元3地面4进入装置5进入斜坡6构架7建筑物的护板8行车9横梁10第一起重和搬运滑车11第二起重和搬运滑车12起重装置13工具14行车的运行通道14a、14b行车的行进装置15服务通道15a服务通道的外边缘15b服务通道的内边缘16机动车17操作者18电解单元的服务端19行进平台20横向龙门吊车21横向龙门吊车的运行通道21a、21b横向龙门吊车的行进装置22a、22b运行装置23、23a、23b横梁24立柱
25滑车26、26’起重装置27抓取装置28固定装置29转动支座30平行梁40液态金属包或液态电解液包41一个包上的固定装置42底托43虹吸管44盖子50工作台51服务台51a服务台的内边缘52掩体53电解单元之间的工作台
权利要求
1.用于通过热电解生产铝的电解设备，其包括一车间(1)；多个电解单元(2)，其位于所述车间(1)内，以便形成至少一个具有一主轴A的生产线；一“服务”通道(15)，其与所述电解单元的生产线平行，并位于所述车间(1)内；和至少一个叫做“行车”的第一活动起重和搬运组元(8)，所述第一活动起重和搬运组元(8)停靠在一个与所述生产线的主轴A平行的第一运行通道(14)上，并且能够在所述电解单元生产线以上在所述第一运行通道上移动，所述设备的特征在于另外包括至少一个叫做“横向龙门吊车”的第二活动起重和搬运组元(20)；和一第二运行通道(21)，其与所述生产线的主轴A平行并且独立于所述第一运行通道(14)；所述第二起重和搬运组元(20)停靠在所述第二运行通道(21)上，并且能够在所述第一起重和搬运组元(8)的下面、在所述第二运行通道(21)上沿所述电解单元(2)的生产线移动，从而使这两个起重和搬运组元能够独立移动；并且，所述第二起重和搬运组元(20)能够起吊和搬运液态金属包和/或液态电解液包。
2.如权利要求1所述的电解设备，其特征在于，横向龙门吊车(20)配设有一滑车(25)，所述滑车(25)能够在一个与所述主轴A基本垂直的方向移动。
3.如权利要求2所述的电解设备，其特征在于，所述滑车(25)配设有一起重装置(26)和一抓取装置(27)。
4.如权利要求3所述的电解设备，其特征在于，所述抓取装置(27)包括一个或多个固定装置(28)，用于固定要被吊起和搬运的物体。
5.如权利要求2或3所述的电解设备，其特征在于，所述抓取装置(27)安装在一转动支座(29)上，以使它支撑的零件或材料可以绕一轴B转动。
6.如权利要求2至5中任一项所述的电解设备，其特征在于，所述横向龙门吊车(20)包括至少一基本水平并垂直于所述主轴A的横梁(23、23a、23b)；并且所述滑车(25)在所述横梁(23、23a、23b)上移动。
7.如权利要求2至6中任一项所述的电解设备，其特征在于，所述滑车(25)的行程为无论所述滑车的位置如何，它的垂直主轴B只悬垂在所述服务通道上。
8.如权利要求1至7中任一项所述的电解设备，其特征在于，所述电解单元(2)由所述工作台(50)全部或部分围绕。
9.如权利要求8所述的电解设备，其特征在于，所述服务通道(15)位于第一水平位处，并且，所述工作台(50)位于至少一第二水平位处，所述第二水平位相对于所述第一水平位高出一确定的高度Hb。
10.如权利要求9所述的电解设备，其特征在于，所述高度Hb在0.5m到4m之间。
11.如权利要求9或10所述的电解设备，其特征在于，所述第一水平位大致在所述车间(1)外部(3)的地面水平位处。
12.如权利要求8至11中任一项所述的电解设备，其特征在于，所述工作台(50)包括一在所述服务通道(15)旁边的服务台(51)。
13.如权利要求12所述的电解设备，其特征在于，所述服务台(51)对所有电解单元(2)是共同的。
14.如权利要求12或13所述的电解设备，其特征在于，所述工作台(50)包括在所述电解单元之间的底板(53)；并且，所述服务台(51)与所述电解单元之间的底板(53)处于同一水平上。
15.如权利要求12至14中任一项所述的电解设备，其特征在于，所述滑车(25)的行程L使得所述滑车的主轴B也能悬垂于所述服务台(51)之上。
16.如权利要求1至15中任一项所述的电解设备，其特征在于，所述第二运行通道(21)包括一个相对于所述服务通道(15)的水平位高出的第一行进装置(21a)和一个直接在所述服务通道(15)上的第二行进装置(21b)。
17.如权利要求1至15中任一项所述的电解设备，其特征在于，所述第二运行通道(21)包括一个相对于所述服务通道(15)的水平位高出的第一行进装置(21a)和一个位于一平台(19)上的第二行进装置(21b)，所述平台(19)相对于所述服务通道(15)具有一确定的高度Ha。
18.如权利要求17所述的电解设备，其特征在于，所述高度Ha在0.2m至2.5m之间。
19.如权利要求12至15中任一项所述的电解设备，其特征在于，所述第二运行通道(21)包括一个相对于所述服务通道(15)的水平位高出的第一行进装置(21a)、和一个第二行进装置(21b)——其直接在所述服务台(51)上或者位于固定在所述服务台(51)上的一个平台上。
20.如权利要求16至19中任一项所述的电解设备，其特征在于，所述高出的行进装置(21a)固定在所述车间(1)的构架(6)上。
21.使用如权利要求1至20中任一项所述的电解设备生产铝。
22.生产铝的工厂，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至20中任一项所述的电解设备。
全文摘要
本发明涉及一种用于通过热电解生产铝的电解设备。本发明的设备包括一个车间(1)、多个位于车间(1)内并排列成一个生产线的电解单元(2)、一个与所述电解单元生产线平行并位于车间(1)内的“服务”通道(15)、和至少一个第一活动起重和搬运组元(8)，第一活动起重和搬运组元(8)位于一个与生产线的主轴A平行的第一运行通道(14)上，并且能够在所述电解单元生产线以上在所述第一运行通道上移动。本发明的特征在于另外包括至少一个第二活动起重和搬运组元(20)和一个与生产线的主轴A平行并且与第一运行通道(14)无关的第二运行通道(21)。本发明的特征还在于所述第二起重和搬运组元(20)位于所述第二运行通道(21)上，并且能够在所述第一起重和搬运组元(8)的下面在所述第二运行通道(21)上沿所述电解单元生产线移动，使这二个起重和搬运组元能够独立移动。最后，本发明的特征还在于上述第二起重和搬运组元(20)可以用于起吊和搬运液态金属包和/或液态电解液包(40)。
文档编号B66C17/00GK1659314SQ03813524
公开日2005年8月24日 申请日期2003年7月9日 优先权日2002年7月11日
发明者C·迪瓦尔 申请人:皮奇尼铝公司