CN104818497B - 电解铝用阴极炭块预热装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电解铝用阴极炭块预热装置，包括预热机框架、分别安装在所述预热机框架上的预热机和预热机提升机构、设置在所述预热机下方的轨道以及可沿所述轨道移动的阴极组合块输送车，所述阴极组合块输送车上设置有阴极组合块安装工位，所述预热机与所述阴极组合块输送车配合可形成阴极组合块加热腔，其中，所述阴极组合块安装工位位于所述阴极组合块加热腔内。上述预热装置通过借助提升结构将所述预热机降落至所述阴极组合块输送车上，形成覆盖所述阴极组合块的所述阴极组合块加热腔来实现同时对所述阴极炭块和钢棒进行预热，以达到安全浇筑磷生铁的工艺条件，并减少阴极炭块的开裂。本发明还提供一种上述预热装置的使用方法。
Description
技术领域
本发明涉及电解铝技术领域，具体涉及一种电解铝用阴极炭块预热装置及其使用方法。
背景技术
我国铝电解槽还一直沿用炭糊捣固技术组装阴极炭块，由于受到原材料质量及操作技术水平的影响，捣固后的阴极炭块电阻不均匀且相对较大，且捣固糊需要在电解槽内进行焙烧烧结，而这一过程又难以有效控制，使电解槽阴极电流分布出现偏差，炉底压降偏高（与国外磷铁浇铸阴极相比）。
磷铁浇铸的主要优势是在电解槽使用寿命周期内，阴极压降比较稳定，且整体比普通糊料扎固阴极炭块低约50毫伏左右，节能效果显著；磷铁浇铸的质量稳定，均匀性好，有利于提高电解槽寿命；磷铁在整个生产过程中无损耗，可重复使用，节约了大量的材料成本；磷铁代替糊料，可减少阴极内衬废料的产生，环保效果好；对操作人员的技术依赖小，浇铸所需人员少，产量高。
在常温下进行阴极磷生铁浇筑，由于钢棒与炭块的导热系数不同，例如，钢为50千卡/平方米·时·度，炭块为0.2千卡/平方米·时·度，两者相差250倍，热膨胀系数也不同，当磷生铁水（1300℃左右）注入后，钢棒受热快、膨胀大，同样热量传给热膨胀系数小的炭块，将会造成炭块开裂。炭块的裂纹一般都发生在燕尾槽的端角上，这是因为热应力容易在端角处集中，即所谓“端角效应”。该炭块上槽后会造成电解槽漏槽事故的发生。
因此，要想减少炭块的开裂倾向必须对炭块和阴极钢棒进行预热，而国内外尚没有类似的成熟装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电解铝用阴极炭块预热装置及其使用方法，以解决上述问题。
本发明提供一种电解铝用阴极炭块预热装置，包括预热机框架、分别安装在所述预热机框架上的预热机和预热机提升机构、设置在所述预热机下方的轨道以及可沿所述轨道移动的阴极组合块输送车，所述阴极组合块输送车上设置有阴极组合块安装工位，所述预热机与所述阴极组合块输送车配合可形成阴极组合块加热腔，其中，所述阴极组合块安装工位位于所述阴极组合块加热腔内。
其中，所述预热机提升机构可以是液压式或电动式等结构，其具体结构不限，只要其与所述预热机连接，并能使所述预热机升降且降落至所述阴极组合块输送车上即可。
基于上述预热装置，所述预热机包括有多个沿所述轨道长度方向并排设置的加热结构，每个所述加热结构与所述阴极组合块输送车配合形成一个所述阴极组合块加热腔。
基于上述预热装置，所述阴极组合块输送车上设置有多个所述阴极组合块安装工位，每个所述阴极组合块安装工位与一个所述加热结构对应。其中，所述阴极组合块加热腔覆盖与所述加热结构对应的所述阴极组合块安装工位。所述定位传感器使多个所述加热结构与多个所述阴极组合块安装工位一一对应，确保每个所述阴极组合块加热腔覆盖单个所述阴极组合块安装工位。
基于上述预热装置，所述加热结构包括有安装在所述阴极组合块安装工位上方的加热元件。其中，所述加热元件优选为电加热元件，所述加热元件设置在与安装在所述阴极组合块安装工位中的阴极组合块中的阴极钢棒的正上方。所述加热结构用于间接辐射加热安装在对应的阴极组合块安装工位上的阴极组合块。所述加热元件优选为电阻丝、电阻带或陶瓷加热器等电阻式加热元件。
基于上述预热装置，它还包括控制所述预热机、所述预热机提升机构以及所述阴极组合块输送车的控制器。其中，所述控制器可以控制所述预热机中的加热结构选择性加热，可以控制所述阴极组合块输送车沿所述轨道将其上的阴极组合块移动至所述预加热中的加热结构对应的位置，还可以控制所述预热机提升机构工作，以带动所述预热机做升降运动。
基于上述预热装置，它还包括用于检测所述阴极组合块输送车与所述预热机对准的定位传感器，所述定位传感器与所述控制器连接。其中，所述定位传感器为位置传感器，其主要是为了检测所述预热机与所述阴极组合块输送车上的所述阴极组合块安装工位是否准确对应，并将相应的信息传输给所述控制器，所述控制器控制所述阴极组合块输送车移动，使所述阴极组合块安装工位与所述加热结构对应，以使所述阴极组合块安装工位位于后续形成的所述阴极组合块加热腔中。
基于上述预热装置，所述阴极组合块输送车为电动式、液压式或拖拉式阴极组合块输送车。
本发明提供一种上述预热装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一、将阴极组合块装在所述阴极组合块输送车上的所述阴极组合块安装工位上，再将所述阴极组合块输送车沿所述轨道移动至与所述预热机的下方；
步骤二、控制所述预热机提升机构将所述预热机降落至所述阴极组合块输送车上，形成所述阴极组合块加热腔，且所述阴极组合块位于所述阴极组合块加热腔中；
步骤三、控制所述预热机对所述阴极组合块加热腔中的阴极组合块进行辐射加热，并加热至预定温度；
步骤四、停止所述预热机加热，借助所述预热机提升机构将所述预热机升起，并沿着所述轨道使所述阴极组合块输送车将加热后的所述阴极组合块从所述预热机的下方移出。
基于上述使用方法，当所述预热机包括多个间隔并排设置的加热结构，所述阴极组合块输送车上设置有多个阴极组合块安装工位，所述预热装置包括有定位传感器和控制器时；所述步骤一包括将多个阴极组合块分别装在多个所述阴极组合块安装工位上；再将所述阴极组合块输送车沿所述轨道移动至所述预热机的下方；然后采用所述定位传感器配合所述控制器，通过所述控制器控制所述阴极组合块输送车将多个所述阴极组合块与多个所述加热结构对准。
基于上述使用方法，所述加热结构上安装有加热元件，在所述步骤一中，所述定位传感器与所述阴极组合块输送车配合，使所述阴极组合块中的阴极钢棒位于所述加热元件的正下方，并间隔设置，以实现多个所述阴极组合块与多个所述加热结构对准。其中，由于阴极钢棒的热导率高，所述加热元件位于所述阴极钢棒的正上方，所述阴极钢棒温度会比较容易加热至300～800℃；而所述阴极炭块升温则较慢，当所述阴极钢棒温度较高时，所述控制器会自动调整加热元件的功率，避免钢棒温度过高而浪费电能。
与现有技术相比，本发明提供的电解铝用阴极炭块预热装置中的预热机借助预热机提升机构可降落至阴极组合块输送车上，并形成所述阴极组合块加热腔来对其中的单块阴极组合块进行加热，可以实现同时对所述阴极炭块和钢棒进行预热，以达到安全浇筑磷生铁的工艺条件，并减少阴极炭块的开裂，同时还可以提高所述预热机的加热效率，并提高间接辐射加热所述阴极组合块的温度；其次，所述预热机可以包括一个或多个加热结构，实现同时对一块或多块所述阴极组合块预热；所述加热结构中的加热元件设置于所述阴极组合块安装工位的上方，可以实现在1～5小时内将钢棒的温度由常温加热至300～800℃，而同时将阴极炭块的温度由常温加热至200～550℃，并且热效率相对较高；所述预热装置通过安装所述预热机提升机构来升降所述预热机，方便所述阴极组合块输送车输送或输出所述阴极组合块；因此，本发明提供的电解铝用阴极炭块预热装置具有结构简单、操作方便、节能环保的特点；本发明提供的使用电解铝用阴极炭块预热装置的预热方法可以使所述加热元件位于待加热的阴极组合块中的阴极钢棒的正上方，比较容易实现对阴极组合块加热，使所述阴极钢棒和阴极炭块同时达到预定温度，避免所述钢棒因温度过高而浪费电能，可以同时对多块阴极组合块自动预热，方法比较简单。
附图说明
图1为本发明实施例提供的阴极炭块预热装置结构的立体示意图。
图2为图1所示的阴极炭块预热装置结构的正视图。
图3为图1所示的阴极炭块预热装置结构的侧视图。
图4为图1所示的阴极炭块预热装置结构的俯视图。
其中，图中元件符号1、预热机框架；2、预热机；3、阴极组合块输送车；4、预热机提升机构；5、控制器；6、阴极组合块；7、钢轨；8、阴极炭块；9、阴极钢棒。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
请参阅图1至图4，本发明实施例提供一种电解铝用阴极炭块预热装置，包括有预热机框架1、安装在所述预热机框架1上的预热机2和预热机提升机构4、经过所述预热机1的钢轨7、可沿所述钢轨7运动的电动式阴极组合块输送车3、固定在所述预热机框架1上的控制器5和用于使所述阴极组合块输送车与所述预热机对准的定位传感器（图未示）。
所述预热机框架1包括顶框和用于支撑所述顶框的四个支撑柱。所述预热机2安装在所述顶框的下方。所述预热机提升机构4包括安装在所述顶框上的电机和两个牵引绳，所述牵引绳的一端固定在所述顶框上，另一端连接所述预热机2，使得所述预热机2可以在竖直方向上做升降运动并可降落在所述阴极组合块输送车3上形成阴极组合块加热腔；两个所述牵引绳对称设置，以保持所述预热机提升机构4在工作时处于平衡状态。所述阴极组合块输送车3上设置有四个用于安装阴极组合块6的阴极组合块安装工位。所述钢轨7安装在所述顶框的下方的地面上，且保证所述阴极组合块输送车3沿该钢轨7移动使所述阴极组合块安装工位位于所述预热机2的正下方。
所述预热机2包括有四组沿所述钢轨7的长度方向并联设置的加热结构，且所述加热结构的长度方向与所述阴极组合块安装工位的长度方向相同。每个加热结构中包括有加热元件，该加热元件可与安装在所述阴极组合块安装工位中的阴极组合块上的阴极钢棒正对且间隔设置。每个所述加热结构与所述阴极组合块输送车3形成所述阴极组合块加热腔。四组所述加热结构可与所述阴极组合块输送车配合形成四个所述阴极组合块加热腔，在每个所述阴极组合块加热腔中包含有单个所述阴极组合块安装工位，可以实现所述加热结构密闭辐射加热与安装在所述阴极组合块安装工位上的阴极组合块6，提高加热效率。本实施例中，所述加热结构中的加热元件为电阻丝。
所述控制器5固定安装在所述预热机框架1中一个支撑柱上，主要用于控制所述预热机2的加热温度、加热时间以及加热区域；同时，控制所述阴极组合块输送车3沿所述钢轨7运动，并与所述预热机2中的加热结构准确对应。此外，所述控制器5还控制所述预热机提升机构4使所述预热机2在竖直方向上做升降运动。
所述定位传感器（图未示）安装在所述预热机2的正下方且所述钢轨9的一侧。当所述阴极组合块输送车3行驶到所述预热机2的正下方时，所述定位传感器输出信号至所述控制器5，控制所述阴极组合块输送车3自动停止。其中，所述定位传感器的安装位置直接决定了所述阴极组合块输送车3的行进位置，并具有微调所述阴极组合块输送车3位置使之与所述预热机2正对应的作用。
本实施例提供的上述电解铝用阴极炭块预热装置可以用来对所述阴极组合块6进行预热，其中，该阴极组合块6包括置于所述阴极组合块输送车3的阴极炭块8，所述阴极炭块8的两端沿长度方向分别设置有两个长条形钢棒槽；每个钢棒槽中设置有一个阴极钢棒9，且所述钢棒槽的截面形状与所述钢棒的截面形状相对应；所述阴极钢棒9与其所在的阴极炭块8之间的间隙中填充有石棉绳及耐火砂。
使用本实施例提供的电解铝用阴极炭块预热装置预热所述阴极组合块6的方法包括以下步骤：
步骤一、将所述阴极钢棒9与所述阴极炭块8组合好后，间隙用石棉绳及耐火砂填充，确保阴极钢棒和阴极炭块间缝隙均匀，形成所述阴极组合块6；然后将四块所述阴极组合块6吊装载到所述阴极组合块输送车3上的阴极组合块安装工位上，随后通过所述控制器5控制所述阴极组合块输送车3沿着所述钢轨7行进至上述预热机2的下方；由所述定位传感器自动控制所述阴极组合块输送车3，使其上的四块阴极组合块6与预热机2中的四组所述加热结构分别一一对应，位于所述加热结构的正下方，且所述加热结构中的加热元件位于对应的阴极组合块6中的阴极钢棒9的正上方；
步骤二、通过所述控制器5控制所述预热机提升机构4将所述预热机2降落在所述阴极组合块输送车3上，使四组所述加热结构与所述阴极组合块输送车3形成四个阴极组合块加热腔，每个阴极组合块加热腔中容纳有对应的单块阴极组合块6，该阴极组合块6中的钢棒位于所述加热结构中的加热元件的正下方，且该阴极组合块6与所述加热元件间隔设置；
步骤三、所述控制器5自动控制上述预热机2中的加热结构对所述阴极组合块加热腔中的阴极组合块6进行加热，并加热至预定温度，在1～5小时内将所述阴极钢棒9的温度由常温加热至300～800℃，将所述阴极炭块8的温度由常温加热至200～550℃；
步骤四、当所述阴极组合块6中的阴极钢棒9及阴极炭块8加热至预定温度时，停止所述预热机2中的加热结构对所述阴极组合块6加热，借助所述预热机提升机构4提升所述预热机2，所述阴极组合块输送车3沿着所述钢轨7将加热后的阴极组合块6从所述预热机2的下方运出。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以进一步说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (8)
1.一种电解铝用阴极炭块预热装置，其特征在于：它包括预热机框架、分别安装在所述预热机框架上的预热机和预热机提升机构、设置在所述预热机下方的轨道以及可沿所述轨道移动的阴极组合块输送车，所述阴极组合块输送车上设置有阴极组合块安装工位，所述预热机与所述阴极组合块输送车配合可形成阴极组合块加热腔，其中，所述阴极组合块安装工位位于所述阴极组合块加热腔内；所述预热机包括有多个沿所述轨道长度方向并排设置的加热结构，每个所述加热结构与所述阴极组合块输送车配合形成一个所述阴极组合块加热腔；所述阴极组合块输送车上设置有多个所述阴极组合块安装工位，每个所述阴极组合块安装工位与一个所述加热结构对应。
2.根据权利要求1所述的预热装置，其特征在于：所述加热结构包括有安装在所述阴极组合块安装工位上方的加热元件。
3.根据权利要求1或2所述的预热装置，其特征在于：它还包括控制所述预热机、所述预热机提升机构和所述阴极组合块输送车的控制器。
4.根据权利要求3所述的预热装置，其特征在于：它还包括用于检测所述阴极组合块输送车与所述预热机对准的定位传感器，所述定位传感器与所述控制器连接。
5.根据权利要求1所述的预热装置，其特征在于：所述阴极组合块输送车为电动式、液压式或拖拉式阴极组合块输送车。
6.一种根据权利要求1～5任一项所述的预热装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一、将阴极组合块装在所述阴极组合块输送车上的所述阴极组合块安装工位上，再将所述阴极组合块输送车沿所述轨道移动至与所述预热机的下方；
步骤二、控制所述预热机提升机构将所述预热机降落至所述阴极组合块输送车上，形成所述阴极组合块加热腔，且所述阴极组合块位于所述阴极组合块加热腔中；
步骤三、控制所述预热机对所述阴极组合块加热腔中的阴极组合块进行辐射加热，并加热至预定温度；
步骤四、停止所述预热机加热，借助所述预热机提升机构将所述预热机升起，并沿着所述轨道使所述阴极组合块输送车将加热后的所述阴极组合块从所述预热机的下方移出。
7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于：当所述预热机包括多个间隔并排设置的加热结构，所述阴极组合块输送车上设置有多个阴极组合块安装工位，所述预热装置包括有定位传感器和控制器时；所述步骤一包括将多个阴极组合块分别装在多个所述阴极组合块安装工位上；再将所述阴极组合块输送车沿所述轨道移动至所述预热机的下方；然后采用所述定位传感器配合所述控制器，通过所述控制器控制所述阴极组合块输送车将多个所述阴极组合块与多个所述加热结构对准。
8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于：所述加热结构上安装有加热元件，在所述步骤一中，所述定位传感器与所述阴极组合块输送车配合，使所述阴极组合块中的阴极钢棒位于所述加热元件的正下方，并间隔设置，以实现多个所述阴极组合块与多个所述加热结构对准。
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2015
- 2015-04-17 CN CN201510183085.6A patent/CN104818497B/zh active Active
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