CN102296327A - 一种铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法及装置，其方法是用工业内窥镜测量电解槽内高温熔体的运动参数；将工业内窥镜的窥头插入冷却套管内，在冷却套管的端部安装石英玻璃，工业内窥镜的窥头透过石英玻璃观察电解槽内的高温熔体。装置包括工业内窥镜（1）和由内管（2）和外管（3）构成的冷却套管；外管（3）的端部设有石英玻璃（4），工业内窥镜（1）的窥头位于石英玻璃（4）内侧，工业内窥镜（1）电缆从内管（2）另一端穿出，内管（2）的端口与石英玻璃（4）的内侧面之间设有间隙。本发明直观性好，测量时不受熔体温度、化学成分、插入钢棒直径，插入时间等的影响，标定容易，误差小。

Description

一种铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法及装置

技术领域

本发明涉及一种铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法及装置。

背景技术

目前通用的铝电解槽呈一个长方体的箱形，内部装有900～1000℃左右的熔融冰晶石电解液和铝液。现在的电解槽越来越大，电流强度达到400～500kA，大电流必然产生强磁场。槽内的电解质液和铝液都是高温导电流体，在磁场中必然受电磁力，并在电磁力驱动下运动和波动。这种运动对电解过程有重大影响，我们需要了解和检测铝电解槽内熔体的运动和波动。

现有技术检测铝电解槽内熔体的运动和波动是采用钢棒侵蚀法，即把钢棒插进电解槽熔体，一定时间后取出，测量钢棒受熔体侵蚀的量和方向，以此决定熔体的流动速度和方向。这种方法是间接测量法，受熔体温度、化学成分、插入钢棒直径，插入时间等的影响大，标定困难，误差大。目前还没有电解槽高温熔体内的可视化检测方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法及装置。它在测量时，不受熔体温度、化学成分、插入钢棒直径，插入时间等的影响，标定容易，误差小。

本发明的技术方案：一种铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法，该方法用工业内窥镜测量电解槽内高温熔体的运动参数；将工业内窥镜的窥头插入冷却套管内，在冷却套管的端部安装石英玻璃，工业内窥镜的窥头透过石英玻璃观察电解槽内的高温熔体。

前述的铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法中，在所述石英玻璃前端周围涂一圈炭粉与沥青的混合物，炭粉颗粒在高温下显示出比熔液更亮的点，在流动的熔体冲刷下，高亮的炭粉颗粒从石英玻璃前划过，根据炭粉颗粒从石英玻璃前划过的方向和速度可测得熔体在石英玻璃前的流动方向和速度。

前述的铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法中，所述冷却套管为双层管，窥头从内管插至石英玻璃后端，同时将压缩空气也从内管的孔中吹入，直接吹在石英玻璃上然后从内管与外管之间的间隙排出，对冷却套管和石英玻璃进行冷却。

前述的铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法中，在所述冷却套管外套有氧化铝陶瓷管，防止冷却套管的铁质溶入电解槽降低所铝液的纯度。

前述的铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法用的装置，包括工业内窥镜；还包括由内管和外管构成的冷却套管；外管的端部设有石英玻璃，工业内窥镜的窥头位于石英玻璃内侧，工业内窥镜电缆从内管另一端穿出，内管的端口与石英玻璃的内侧面之间设有间隙。

前述的装置中，所述的内管与外管之间设有支架。

前述的装置中，所述内管的另一端口设有三通，三通与内管的端口密封连接，三通另两个端口一个与压缩空气连接，另一个为工业内窥镜的电缆穿出孔。

前述的装置中，所述外管外部设有氧化铝陶瓷管。

与现有技术相比，本发明采用工业内窥镜测量电解槽内高温熔体的运动参数，直观性好，同时在测量时，不受熔体温度、化学成分、插入钢棒直径，插入时间等的影响，标定容易，误差小。为电解槽内高温熔体的可视化检测进行了开创性的探索。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图中的标记为：1-工业内窥镜，2-内管，3-外管，4-石英玻璃，5-支架，6-三通，7-氧化铝陶瓷管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的实施例：本发明的装置结构示意如图1所示，本发明的一种铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法为，该方法用工业内窥镜1测量电解槽内高温熔体的运动参数；将工业内窥镜的窥头插入冷却套管内，在冷却套管的端部安装石英玻璃，工业内窥镜的窥头透过石英玻璃观察电解槽内的高温熔体。在所述石英玻璃前端周围涂一圈炭粉与沥青的混合物，炭粉颗粒在高温下显示出比熔液更亮的点，在流动的熔体冲刷下，高亮的炭粉颗粒从石英玻璃前划过，根据炭粉颗粒从石英玻璃前划过的方向和速度可测得熔体在石英玻璃前的流动方向和速度。所述冷却套管为双层管，窥头从内管插至石英玻璃后端，同时将压缩空气也从内管的孔中吹入，直接吹在石英玻璃上然后从内管与外管之间的间隙排出，对冷却套管和石英玻璃进行冷却。在所述冷却套管外套有氧化铝陶瓷管，防止冷却套管的铁质溶入电解槽降低所铝液的纯度。

本发明的铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法用的装置包括工业内窥镜1；还包括由内管2和外管3构成的冷却套管；外管3的端部设有石英玻璃4，工业内窥镜1的窥头位于石英玻璃4内侧，工业内窥镜1电缆从内管2另一端穿出，内管2的端口与石英玻璃4的内侧面之间设有间隙。内管2与外管3之间设有支架5。内管2的另一端口设有三通6，三通6与内管2的端口密封连接，三通6另两个端口一个与压缩空气连接，另一个为工业内窥镜1的电缆穿出孔。外管3外部设有氧化铝陶瓷管7。

本发明的实施过程及原理如下：

由于本发明要测量的对象是铝电解槽内的高温熔液，其温度在900～1000℃之间，并具有强侵蚀性，能溶解钢铁。高温熔液中的熔融冰晶石还可以溶解最常用的耐火材料氧化铝。因此本发明要解决问题主要有两点，首先要解决耐高温问题，其次要解决如何看清楚高温熔液流动方向和速度的问题。

本发明所用的工业内窥镜1是成熟产品，型号为Kn-Ⅵ超便携工业电子内窥镜，工业内窥镜1端头是电子摄像头，连接有电缆，两者都不耐高温。因此耐高温是要解决的首要问题，本发明是在工业内窥镜1外设置冷却套管，冷却套管为双层钢管，在钢套管的端头安装一块石英玻璃，可以透过玻璃观察槽内的高温熔体。工业内窥镜1插入内管2。压缩空气也通入内管2，形成持续的空气流，直接吹在石英玻璃4上，然后反折回来从内管2和外管3之间的间隙排出，以冷却石英玻璃4和工业内窥镜的窥头和电缆。为了降低保护套管插入熔体后的升温速度，增强冷却保护效果，在外钢管外再套一根氧化铝陶瓷管，因为陶瓷管传热慢，同时在测量观测的时候，也可防止冷却套管会被高温熔液溶解，溶出的铁杂质进入电解槽会降低铝溶液的纯度，氧化铝进入电解槽不会降低铝的纯度。

 900～1000℃左右的熔融冰晶石电解液和铝液是红热的液体，不透明。透过内窥镜看到的可能只是一片红色，可能会看不出熔体的流动。为了看清楚熔体的流动方向和速度，本发明的方法是，在冷却套管顶端的石英玻璃片周边，涂一圈炭粉拌沥青的混合物，炭粉被红热的熔液冲刷下来，随熔液流动，炭粉颗粒更红亮，可由此判定熔液的流速。

为了保证测量数据的准确性，要尽量减少测量管对熔体的流动的影响。因此，要选择最细的内窥镜，冷却套管也尽可能小。因为冷却套管插进槽子会改变熔体的流动，而偏离原来的流速，同时要保证压缩空气的流量足够冷却内窥镜。

工业内窥镜镜头的摄像头得到的图像可同步对实时图像进行录制、储存、回放等，还可与计算机连接，对实现回放、冻结、局部放大、存储、打印等功能。以便于对测得的数据进行分析处理。

Claims (8)

1.一种铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法，该方法用工业内窥镜测量电解槽内高温熔体的运动参数；其特征在于：将工业内窥镜的窥头插入冷却套管内，在冷却套管的端部安装石英玻璃，工业内窥镜的窥头透过石英玻璃观察电解槽内的高温熔体。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法，其特征在于：在所述石英玻璃前端周围涂一圈炭粉与沥青的混合物，炭粉颗粒在高温下显示出比熔液更亮的点，在流动的熔体冲刷下，高亮的炭粉颗粒从石英玻璃前划过，根据炭粉颗粒从石英玻璃前划过的方向和速度可测得熔体在石英玻璃前的流动方向和速度。

3.根据权利要求1所述的铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法，其特征在于：所述冷却套管为双层管，窥头从内管插至石英玻璃后端，同时将压缩空气也从内管的孔中吹入，直接吹在石英玻璃上然后从内管与外管之间的间隙排出，对冷却套管和石英玻璃进行冷却。

4.根据权利要求3所述的铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法，其特征在于：在所述冷却套管外套有氧化铝陶瓷管，防止冷却套管的铁质溶入电解槽降低所铝液的纯度。

5.根据权利要求1～4任一权利要求所述的铝电解槽高温熔体内的可视化检测方法用的装置，包括工业内窥镜（1）；其特征在于：还包括由内管（2）和外管（3）构成的冷却套管；外管（3）的端部设有石英玻璃（4），工业内窥镜（1）的窥头位于石英玻璃（4）内侧，工业内窥镜（1）电缆从内管（2）另一端穿出，内管（2）的端口与石英玻璃（4）的内侧面之间设有间隙。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的内管（2）与外管（3）之间设有支架（5）。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述内管（2）的另一端口设有三通（6），三通（6）与内管（2）的端口密封连接，三通（6）另两个端口一个与压缩空气连接，另一个为工业内窥镜（1）的电缆穿出孔。

8.根据权利要求5～7任一权利要求所述的装置，其特征在于：所述外管（3）外部设有氧化铝陶瓷管（7）。

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