CN103791723B - 具有优异隔热功能的高温炉及其炉盖 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种炉盖，包括隔热体和用于与所述炉体固定连接的连接件，所述隔热体与连接件固定连接所述隔热体包括筒形内层和筒形外层，所述筒形外层与筒形内层之间还具有若干层锥形隔热屏，所述锥形隔热屏的上端与筒形内层固定，下端与筒形外层固定，这种炉盖主要通过隔热体中的锥形隔热屏对加热炉中产生的热辐射不断的进行发射，设置有这种炉盖的具有优异隔热功能的高温炉中的热辐射难以散发至炉盖，从而减少热量的散失，节能降耗；炉盖的温度维持在较低范围，提高了日常操作维护时是安全性，消除了安全隐患，同时也提高了整个设备的使用寿命。

Description

具有优异隔热功能的高温炉及其炉盖
技术领域
本发明涉及金属制备技术领域，尤其涉及一种采用金属氯化物，特别是Ti、Zr、Hf、V、W、Cr、Ta的氯化物为原料，使用熔盐电解法生产金属的具有优异隔热功能的高温炉及其炉盖。
背景技术
使用电沉积技术提炼出金属和非金属是一个较为常见的材料提炼技术，以往都偏好于使用水溶液电沉积，但水溶液电沉积最大的局限性就是水溶液电解质的电化学窗口较小，只有少数金属可从水溶液中电沉积出来，例如：Mn、Ni、Zn等。但是铝、镁、锂、稀土、难熔金属钛、钒、钼以及一些非金属的生产，采用水溶液电沉积无法有效提取，工业上一般采用熔盐电解法进行提取。熔盐电解反应一般要求反应锅(或反应炉)有封盖，便于提供稳定的环境以及收取电解反应产生的气体。
专利申请公布号为CN103014762A的专利中提出了一种熔盐电解法生产金属的装置，该装置主要特征在于其结构包括：电解反应锅，间隙居中位于电解反应锅内的隔离筒，居中位于隔离筒内的电解阴极，穿过电解反应锅顶盖、出料口位于电解反应锅中的进料通管。该装置采用金属氯化物，特别是Ti、Zr、Hf、V、W、Cr、Ta的氯化物为原料，用熔盐电解法直接生产出金属。这种熔盐电解法生产金属的装置，随着电解反应锅升温以及保温的进行，加热炉所产生的热量不断向电解反应锅顶盖散发，需要不断进行加热保证电解反应的进行，热量不断散发无疑会增加能耗，提高生产成本，而且炉盖上层表面温度过高，不利于日常的操作维护，存在一定的安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中，熔盐电解法生产金属的装置对于炉盖的设计存在缺陷，导致加热炉产生的热量通过炉盖散发出去，增加了生产能耗，炉盖也因此温度过高，日常维护时存在一定的安全隐患，本发明提供了一种具有优异隔热功能的高温炉及其炉盖，对炉盖结构进行了改进，尽量减少热量的散发来解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种炉盖，包括隔热体和用于与所述炉体固定连接的连接件，所述隔热体与连接件固定连接所述隔热体包括筒形内层和筒形外层，所述筒形外层与筒形内层之间还具有若干层锥形隔热屏，所述锥形隔热屏的上端与筒形内层固定，下端与筒形外层固定，所述锥形隔热屏对加热炉中产生的热辐射不断的进行发射，令热辐射难以通过隔热体散发至炉盖，锥形的结构有利于增大热反射面积，增强隔热效果，多层锥形隔热屏形成多道屏障，层与层之间形成空气隔热层，切断热量的传播，隔热效果极佳。
所述筒形外层与每层所述锥形隔热屏的连接处开设有若干个气孔，所述若干个气孔沿筒形外层周向均匀分布，所述气孔不仅有利于热空气的循环，而且使锥形隔热屏内部的杂物被及时清理，防止杂物的堆积对隔热效果的影响。
为了进一步强化隔热效果，所述锥形隔热屏的厚度为1.8～2.2mm，所述锥形隔热屏的母线与高成角40°～50°，所述锥形隔热屏设置上述的倾角角度有利于增大热反射面的最大面积，所述若干层锥形隔热屏沿筒形内层的轴向均匀排列。
将所述炉盖与加热炉的连接方式具体化，选择一种既方便实施又保证连接可靠性较高的结构，所述连接件为平法兰，所述筒形内层的上端和筒形外层的上端均与平法兰焊合固定。
作为优选，所述筒形外层、筒形内层和锥形隔热屏的材料为不锈钢，但不仅限于不锈钢，凡是具有与不锈钢同样的耐高温，在熔融电解质所处的温度下不易变形；耐盐腐蚀，在熔盐环境下，不易被腐蚀；延展性较好，能加工成薄层；经济价格较低，利于控制成本，适于投入生产等性质的材料均可以用于制造筒形外层、筒形内层和锥形隔热屏。
一种设置有上述炉盖的具有优异隔热功能的高温炉，用于通过电解法生产金属，包括电解反应锅和用于对电解反应锅加热的加热炉，所述电解反应锅包括具有上端敞口的筒形锅体，所述炉盖盖设在所述上端敞口上，其特征在于：所述连接件与电解反应锅固定连接，所述连接件开设有通孔，所述隔热体从上端敞口伸入到所述电解反应锅中，所述筒形内层与所述通孔连通提供进料管从外部进入到筒形锅体内的通道，所述筒形外层的外径小于筒形锅体的内径。
所述筒形外层的外径略小于筒形锅体的内径，这样设计的目的是在不妨碍到隔热体伸入筒形锅体中的同时，尽量减少筒形外层与筒形锅体之间的孔隙，最大程度的减少热量的散失。
具体的，所述连接件为平法兰，所述通孔居中开设在平法兰上，所述筒形内层的上端和筒形外层的上端均与平法兰焊合固定，所述筒形内层的内径与所述通孔的内径相等。
具体的，所述筒形外层、筒形内层和锥形隔热屏的材料为不锈钢。
作为优选，所述平法兰与电解反应锅之间还设置有密封环，所述平法兰上表面上还焊接有冷却水循环管道，既有效保护所述密封环，而且减小了水冷幅面，避免了因为水泄露流入反应锅而引起炸锅的危险。
本发明的有益效果是，这种炉盖主要通过隔热体中的锥形隔热屏对加热炉中产生的热辐射不断的进行发射，设置有这种炉盖的具有优异隔热功能的高温炉中的热辐射难以散发至炉盖，从而减少热量的散失，节能降耗；炉盖的温度维持在较低范围，提高了日常操作维护时是安全性，消除了安全隐患，同时也提高了整个设备的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明使用熔盐电解法生产金属的高温炉最优实施例的结构示意图。
图中：1、电解反应锅，2、加热炉，3、进料管，4、平法兰，5、筒形外层，6、筒形内层，7、锥形隔热屏，8、密封环，9、加热炉丝，10、熔盐电解质。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本发明提供了一种具有优异隔热功能的高温炉，包括电解反应锅1和用于对电解反应锅1加热的加热炉2，加热炉2中安装有加热炉丝9，电解反应锅1包括具有上端敞口的筒形锅体，熔盐电解质10盛放在筒形过体中，上端敞口上设置有炉盖，炉盖包括用于与电解反应锅1固定连接的平法兰4和隔热体，通孔居中开设在平法兰4上，隔热体包括筒形内层6和筒形外层5，筒形内层6的内径与通孔的内径相等，并且它们连通提供于进料管3从外部进入到筒形锅体内的通道，筒形内层6的上端和筒形外层5的上端均与平法兰4焊合固定，筒形内层6和筒形外层5的下端均与熔盐电解质10的液面保持一定距离，筒形外层5的外径略小于筒形锅体的内径，筒形外层5与筒形内层6之间还具有若干层锥形隔热屏7，锥形隔热屏7的上端与筒形内层6固定，下端与筒形外层5固定，筒形外层5与每层锥形隔热屏7的连接处开设有若干个气孔，若干个气孔沿筒形外层5周向均匀分布，锥形隔热屏7的厚度为2mm，锥形隔热屏7的母线与高成角45°，若干层锥形隔热屏7沿筒形内层6的轴向均匀排列，筒形外层5、筒形内层6和锥形隔热屏7的材料为不锈钢，平法兰4与电解反应锅1之间还设置有密封环8，平法兰4上表面上还焊接有冷却水循环管道。
通过热电偶测量加热温度，用红外测温仪测量炉盖固定位置的温度，对比炉盖改进前后的温度检测结果，如表1所示：
表1
加热温度(℃) 改善前的温度(℃) 改善后的温度(℃)
100 50 23
200 134 30
300 193 47
400 285 68
500 376 97
600 456 147
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种炉盖，其特征在于：包括隔热体和用于与炉体固定连接的连接件，所述隔热体与连接件固定连接，所述隔热体包括筒形内层（6）和筒形外层（5），所述筒形外层（5）与筒形内层（6）之间还具有若干层锥形隔热屏（7），所述锥形隔热屏（7）的上端与筒形内层（6）固定，下端与筒形外层（5）固定；
所述筒形外层（5）与每层所述锥形隔热屏（7）的连接处开设有若干个气孔，所述若干个气孔沿筒形外层（5）周向均匀分布。
2.如权利要求1所述的炉盖，其特征在于：所述锥形隔热屏（7）的厚度为1.8～2.2mm，所述锥形隔热屏（7）的母线与高成角40°～50°，所述若干层锥形隔热屏（7）沿筒形内层（6）的轴向均匀排列。
3.如权利要求1所述的炉盖，其特征在于：所述连接件为平法兰（4），所述筒形内层（6）的上端和筒形外层（5）的上端均与平法兰（4）焊合固定。
4.如权利要求1所述的炉盖，其特征在于：所述筒形外层（5）、筒形内层（6）和锥形隔热屏（7）的材料为不锈钢。
5.一种设置有如上述权利要求1～4任意一项所述炉盖的具有优异隔热功能的高温炉，用于通过电解法生产金属，包括电解反应锅（1）和用于对电解反应锅（1）加热的加热炉（2），所述电解反应锅（1）包括具有上端敞口的筒形锅体，所述炉盖盖设在所述上端敞口上，其特征在于：所述连接件与电解反应锅（1）固定连接，所述连接件开设有通孔，所述隔热体从上端敞口伸入到所述电解反应锅（1）中，所述筒形内层（6）与所述通孔连通提供进料管（3）从外部进入到筒形锅体内的通道，所述筒形外层（5）的外径小于筒形锅体的内径。
6.如权利要求5所述的高温炉，其特征在于：所述筒形外层（5）的外径略小于筒形锅体的内径。
7.如权利要求5所述的高温炉，其特征在于：所述连接件为平法兰（4），所述通孔居中开设在平法兰（4）上，所述筒形内层（6）的上端和筒形外层（5）的上端均与平法兰（4）焊合固定，所述筒形内层（6）的内径与所述通孔的内径相等。
8.如权利要求7所述的高温炉，其特征在于：所述平法兰（4）与电解反应锅（1）之间还设置有密封环（8），所述平法兰（4）上表面上还焊接有冷却水循环管道。
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