CN102853928B - 一种初晶温度的测量装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所要解决的问题是提供一种测量结果准确、成本低的初晶温度测量装置及使用方法。为了解决上述问题，本发明所提供的技术方案是：一种初晶温度的测量装置，包括测量部分和取样部分，所述的测量部分和取样部分相互分离，所述的测量部分包括连杆、温度仪、导线、热电偶，连杆的一端与热电偶的一端固定连接，温度仪与连杆固定连接，温度仪和热电偶之间通过导线连接；所述的取样部分包括取样器和取样器手柄，取样器和取样器手柄固定连接。本发明还提供了一种测量方法。本发明的有益效果在于：1.测量结果准确。2.该装置的制造成本低，从而也降低了测量成本；3.使用方便，效率高。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种铝电解用现场实时上测量初晶温度的装置及方法。
背景技术
铝电解生产中，初晶温度是指电解质凝固或是熔化过程中，第一滴液相或是固相生成时的温度，过热度是指电解的实际温度与初晶温度之差。初晶温度和过热度是非常重要的参数，它们直接影响电解槽的稳定性和铝电解生产的能耗指标，因此，快速准确掌握电解槽初晶温度和过热度对与铝电解生产控制意义重大。
但由于铝电解生产中，电解质熔体温度高、腐蚀性强、成分变化快，难以现场测量。国内企业往往都是通过化验室化验得出的分子比和氧化铝浓度进行理论推算初晶温度，得出的结果与实际值相差较大，指导意义不强。现有的测量设备主要存在以下缺陷：1.测量成本高；2.测量准确度低，重复性差、误差大。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种测量结果准确、成本低的初晶温度测量装置及其使用方法。
为了解决上述问题，本发明所提供的技术方案是：
一种初晶温度的测量装置，包括测量部分和取样部分，所述的测量部分和取样部分相互分离，所述的测量部分包括连杆、温度仪、导线、热电偶，热电偶包括热电偶本体和热电偶探头，连杆的一端与热电偶无探头的一端固定连接，温度仪与连杆固定连接，温度仪和热电偶之间通过导线连接；所述的取样部分包括取样器和取样器手柄，取样器和取样器手柄固定连接。
优选的，所述的热电偶本体为弯曲状，夹角为85度至95度。
优选的，所述的取样器内壁有保温层。
优选的，所述取样器的开口上有卡槽。
本发明号提供了一种初晶温度的测量方法，包括以下步骤：
(1)测量热电偶的校正温度，即取氯化物50～1000克，放入石墨坩埚，加热，当加热后的温度大于氯化物熔点时，使用所述热电偶测量加热后的氯化物的初晶温度，计算氯化物初晶温度的平均值，氯化物初晶温度的平均值减去氯化物的熔点即为热电偶的校正温度；
(2)测量电解槽槽温，即在氧化铝下料之后下次下料之前测量电解槽槽温；
(3)预热热电偶，即将热电偶伸入电解质中预热；
(4)预热取样器，即先将取样器伸至出铝口的上方，预热至100℃以上；再用取样器舀取电解质，然后倒出，重复次数为3-6次；；
(5)取电解质，即取电解质的时间在氧化铝下料之后下次下料之前，取电解质时先清理电解质表面的悬浮物，取电解质，取得电解质后将取样器放置在电解槽内；
(6)测量初晶温度，即将热电偶探头插入电解质的中部，当电解质温度减去槽温的值＜4，且电解质冷却速度小于0.1℃/秒时，开始记录测量结果；
(7)读取原始初晶温度，即电解质冷却过程中，温度停留持续时间超过15秒的温度值，或者出现反弹的某一温度值。
优选的，所述的氯化物包括氯化纳，氯化钾，氯化钙；所述的测量电解槽槽温是在氧化铝下料25秒之后下次下料之前测量电解槽槽温；所述的预热热电偶，将热电偶伸入电解质中预热至900℃～980℃；所述的取电解质是在氧化铝下料25秒之后下次下料之前，取得的电解质的量约为取样器容积的2/3～9/10；取样后将取样器放置在电解槽内的保温料上；所述的电解质的中部是取样器内液面高度的1/3～2/3处，且位于热电偶探头所处液面的中心区域。
本发明的有益效果在于：1.测量结果准确。(1)将热电偶和取样器分离，缩短了热电偶在电解质中侵泡的时间，最大限度避免了电解质对热电偶的腐蚀程度，从而确保了测量结果的准确性；(2)在取样器内壁增加了保温层，降低了电解质的冷却速率，降低了电解质曲线的变化速度，从而可以清新看到电解质温度变化曲线，准确读取初晶温度值；(3)在测量之前对热电偶进行校正，避免出现误差；(4)取样器开口上的卡槽可以稳定热电偶，防止热电偶晃动，以确保初晶温度的准确性；2.该装置的的制造成本低，从而也降低了测量成本；3.使用方便，效率高。该装置可以在电解现场随时随地使用，符合工业生产的特点和高效的需求。
附图说明
图1初晶温度测量装置使用状态图
图2热电偶结构示意图
1连杆2测温仪3导线4热电偶5取样器手柄6取样器7保温层8热电偶本体9热电偶探头10卡槽
具体实施方式
实施例1
一种初晶温度的测量装置，包括测量部分和取样部分，测量部分和取样部分相互分离，所述的测量部分包括连杆1、温度仪2、导线3、热电偶4，热电偶包括热电偶本体8和热电偶探头9，所述的热电偶本体为弯曲状，形成的夹角夹角为85度，热连杆的一端与热电偶无探头的一端固定连接，温度仪与连杆固定连接，温度仪和热电偶之间通过导线连接；取样部分包括取样器6和取样器手柄5，取样器和取样器手柄固定连接。
实施例2
一种初晶温度的测量装置，包括测量部分和取样部分，测量部分和取样部分相互分离，所述的测量部分包括连杆1、温度仪2、导线3、热电偶4，热电偶包括热电偶本体8和热电偶探头9，所述的热电偶本体为弯曲状，形成的夹角夹角为88度，连杆的一端与热电偶无探头的一端固定连接，温度仪与连杆固定连接，温度仪和热电偶之间通过导线连接；取样部分包括取样器和取样器手柄，取样器和取样器手柄固定连接。
实施例3
一种初晶温度的测量装置，包括测量部分和取样部分，测量部分和取样部分相互分离，所述的测量部分包括连杆1、温度仪2、导线3、热电偶4，热电偶包括热电偶本体8和热电偶探头9，所述的热电偶本体为弯曲状，形成的夹角夹角为90度，连杆的一端与热电偶无探头的一端固定连接，温度仪与连杆固定连接，温度仪和热电偶之间通过导线连接；取样部分包括取样器6和取样器手柄5，所述的取样器内壁有保温层7，取样器和取样器手柄固定连接。
实施例4
一种初晶温度的测量装置，包括测量部分和取样部分，测量部分和取样部分相互分离，所述的测量部分包括连杆1、温度仪2、导线3、热电偶4，热电偶包括热电偶本体8和热电偶探头9，所述的热电偶本体为弯曲状，形成的夹角夹角为93度，连杆的一端与热电偶无探头的一端固定连接，温度仪与连杆固定连接，温度仪和热电偶之间通过导线连接；取样部分包括取样器6和取样器手柄5，所述的取样器内壁有保温层7，取样器的开口上有卡槽，取样器和取样器手柄固定连接。
实施例5
一种初晶温度的测量装置，包括测量部分和取样部分，测量部分和取样部分相互分离，所述的测量部分包括连杆1、温度仪2、导线3、热电偶4，热电偶包括热电偶本体8和热电偶探头9，所述的热电偶本体为弯曲状，形成的夹角夹角为95度，连杆的一端与热电偶无探头的一端固定连接，温度仪与连杆固定连接，温度仪和热电偶之间通过导线连接；取样部分包括取样器6和取样器手柄5，所述的取样器内壁有保温层7，取样器的开口上有卡槽，取样器和取样器手柄固定连接。
实施例6
一种初晶温度的测量方法，包括以下步骤：
(1)测量热电偶的校正温度，即取氯化钠50克，放入石墨坩埚，加热，当加热后的温度至810℃时，使用所述热电偶测量加热后的氯化钠的初晶温度，计算氯化钠初晶温度的平均值，氯化钠初晶温度的平均值减去氯化钠的熔点即为热电偶的校正温度；
(2)测量电解槽槽温，即在氧化铝下料5秒之后下次下料之前测量电解槽槽温；
(3)预热热电偶，即将热电偶伸入电解质中预热；
(4)预热取样器，即先将取样器伸至出铝口的上方，预热至100℃；再用取样器舀取电解质，然后倒出；
(5)取电解质，即取电解质的时间在氧化铝下料之后下次下料之前，取电解质时先清理电解质表面的悬浮物，取电解质，取得电解质后将取样器放置在电解槽内；
(6)测量初晶温度，即将热电偶探头插入电解质的中部，当电解质温度减去槽温的值等于1.5时，且电解质冷却速度小于0.05℃/秒时，开始记录测量结果；
(7)读取原始初晶温度，即电解质冷却过程中，温度停留持续时间超过17秒的温度值，或者出现反弹的某一温度值。
实施例7
一种初晶温度的测量方法，包括以下步骤：
(1)测量热电偶的校正温度，即取氯化钠100克，放入石墨坩埚，加热，当加热后的温度至820℃，使用所述热电偶测量加热后的氯化钠的初晶温度，计算氯化钠初晶温度的平均值，氯化钠初晶温度的平均值减去氯化物的熔点即为热电偶的校正温度；
(2)测量电解槽槽温，即在氧化铝下料15秒之后下次下料之前测量电解槽槽温；
(3)预热热电偶，即将热电偶伸入电解质中预热；
(4)预热取样器，即先将取样器伸至出铝口的上方，预热至120℃；再用取样器舀取电解质，然后倒出；
(5)取电解质，即取电解质的时间在氧化铝下料之后下次下料之前，取电解质时先清理电解质表面的悬浮物，取电解质，取得电解质后将取样器放置在电解槽内；
(6)测量初晶温度，即将热电偶探头插入电解质的中部，当电解质温度减去槽温的值等于1时，且电解质冷却速度小于0.01℃/秒时，开始记录测量结果；
(7)读取原始初晶温度，即电解质冷却过程中，温度停留持续时间超过17秒的温度值，或者出现反弹的某一温度值。
实施例8
一种初晶温度的测量方法，包括以下步骤：
(1)测量热电偶的校正温度，即取氯化钙200克，放入石墨坩埚，加热，当加热后的温度至780℃时，使用所述热电偶测量加热后的氯化钙的初晶温度，计算氯化钙初晶温度的平均值，氯化钙初晶温度的平均值减去氯化物的熔点即为热电偶的校正温度；
(2)测量电解槽槽温，即在氧化铝下料25秒之后下次下料之前测量电解槽槽温；
(3)预热热电偶，即将热电偶伸入电解质中预热；
(4)预热取样器，即先将取样器伸至出铝口的上方，预热至130℃；再用取样器舀取电解质，然后倒出；
(5)取电解质，即取电解质的时间在氧化铝下料之后下次下料之前，取电解质时先清理电解质表面的悬浮物，取电解质，取得电解质后将取样器放置在电解槽内；
(6)测量初晶温度，即将热电偶探头插入电解质的中部，当电解质温度减去槽温的值等于2时，且电解质冷却速度小于0.1℃/秒时，开始记录测量结果；
(7)读取原始初晶温度，即电解质冷却过程中，温度停留持续时间超过15秒的温度值，或者出现反弹的某一温度值。
实施例9
一种初晶温度的测量方法，包括以下步骤：
(1)测量热电偶的校正温度，即取氯化钙500克，放入石墨坩埚，加热，当加热后的温度至790℃时，使用所述热电偶测量加热后的氯化钙的初晶温度，计算氯化钙初晶温度的平均值，氯化钙初晶温度的平均值减去氯化钙的熔点即为热电偶的校正温度；
(2)测量电解槽槽温，即在氧化铝下料45秒之后下次下料之前测量电解槽槽温；
(3)预热热电偶，即将热电偶伸入电解质中预热；
(4)预热取样器，即先将取样器伸至出铝口的上方，预热至140℃；再用取样器舀取电解质，然后倒出；
(5)取电解质，即取电解质的时间在氧化铝下料之后下次下料之前，取电解质时先清理电解质表面的悬浮物，取电解质，取得电解质后将取样器放置在电解槽内；
(6)测量初晶温度，即将热电偶探头插入电解质的中部，当电解质温度减去槽温的值等于3时，且电解质冷却速度小于0.08℃/秒时，开始记录测量结果；
(7)读取原始初晶温度，即电解质冷却过程中，温度停留持续时间超过16秒的温度值，或者出现反弹的某一温度值。
实施例10
一种初晶温度的测量方法，包括以下步骤：
(1)测量热电偶的校正温度，即取氯化镁1000克，放入石墨坩埚，加热，当加热后的温度大于氯化镁熔点时，使用所述热电偶测量加热后的氯化镁的初晶温度，计算氯化镁初晶温度的平均值，氯化镁初晶温度的平均值减去氯化镁的熔点即为热电偶的校正温度；
(2)测量电解槽槽温，即在氧化铝下料65秒之后下次下料之前测量电解槽槽温；
(3)预热热电偶，即将热电偶伸入电解质中预热；
(4)预热取样器，即先将取样器伸至出铝口的上方，预热至150℃；再用取样器舀取电解质，然后倒出；
(5)取电解质，即取电解质的时间在氧化铝下料之后下次下料之前，取电解质时先清理电解质表面的悬浮物，取电解质，取得电解质后将取样器放置在电解槽内；
(6)测量初晶温度，即将热电偶探头插入电解质的中部，当电解质温度减去槽温的值等于4时，且电解质冷却速度小于0.03℃/秒时，开始记录测量结果；
(7)读取原始初晶温度，即电解质冷却过程中，温度停留持续时间超过15秒的温度值，或者出现反弹的某一温度值。
Claims (4)
1.一种初晶温度的测量装置，包括测量部分和取样部分，其特征在于：所述的测量部分和取样部分相互分离，所述的测量部分包括连杆、温度仪、导线、热电偶，热电偶包括热电偶本体和热电偶探头，连杆的一端与热电偶无探头的一端固定连接，温度仪与连杆固定连接，温度仪和热电偶之间通过导线连接；所述的取样部分包括取样器和取样器手柄，取样器和取样器手柄固定连接，
所述的热电偶本体为弯曲状，夹角为85度至95度，
所述的取样器内壁有保温层。
2.根据权利要求1所述的一种初晶温度测量装置，其特征在于：所述取样器的开口上有卡槽。
3.一种使用权利要求1-2中任一项所述的初晶温度测量装置的电解质初晶温度的测量方法，其特征在于：所述的初晶温度测量方法包括以下步骤：
(1)测量热电偶的校正温度，即取氯化物50～1000克，放入石墨坩埚，加热，当加热后的温度大于氯化物熔点时，使用所述热电偶测量加热后的氯化物的初晶温度，计算氯化物初晶温度的平均值，氯化物初晶温度的平均值减去氯化物的熔点即为热电偶的校正温度；
(2)测量电解槽槽温，即在氧化铝下料之后下次下料之前测量电解槽槽温；
(3)预热热电偶，即将热电偶伸入电解质中预热；
(4)预热取样器，即先将取样器伸至出铝口的上方，预热至100℃以上；再用取样器舀取电解质，然后倒出，重复次数为3-6次；
(5)取电解质，即取电解质的时间在氧化铝下料之后下次下料之前，取电解质时先清理电解质表面的悬浮物，取电解质，取得电解质后将取样器放置在电解槽内；
(6)测量初晶温度，即将热电偶探头插入电解质的中部，当电解质温度减去槽温的值＜4，且电解质冷却速度小于0.1℃/秒时，开始记录测量结果；
(7)读取原始初晶温度，即电解质冷却过程中，温度停留持续时间超过15秒的温度值，或者出现反弹的某一温度值。
4.根据权利要求3所述的一种电解质初晶温度的测量方法，其特征在于：
所述的氯化物包括氯化纳，氯化钾，氯化钙；
所述的测量电解槽槽温是在氧化铝下料15秒之后下次下料之前测量电解槽槽温；
所述的预热热电偶，将热电偶伸入电解质中预热至900℃～980℃；
所述的取电解质是在氧化铝下料15秒之后下次下料之前，取得的电解质的量约为取样器容积的2/3～9/10；取样后将取样器放置在电解槽内的保温料上；
所述的电解质的中部是取样器内液面高度的1/3～2/3处，且位于热电偶探头所处液面的中心区域。
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