CN106017088B - 用于太阳能冶金装置的石墨坩埚 - Google Patents

用于太阳能冶金装置的石墨坩埚 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于太阳能冶金装置的石墨坩埚，包括坩埚本体和坩埚底座，所述坩埚本体和坩埚底座均为中空结构，且所述坩埚本体和坩埚底座的中空结构导通，其导通的中空结构内腔添加导电熔融盐。本发明提供的用于太阳能冶金装置的石墨坩埚，通过采用中空结构并在其内腔内添加导电熔融盐，配合加入装置，可以实现当温度快速升高时，熔融盐融化，导热对坩埚做工，当阳光突然消失，熔融盐开始固化释放热量，以达到保持坩埚的温度，而达到冶金的效果。

Description

用于太阳能冶金装置的石墨坩埚
技术领域
本发明涉及石墨坩埚，更具体地说，本发明涉及一种用于太阳能冶金装置的石墨坩埚。
背景技术
太阳能作为一种清洁的可再生能源得到越来越多的应用，塔式太阳能冶金是利用太阳能定日镜系统反射的太阳光线对接收塔上的冶金容器进行加热，从而达到冶炼金属的目的，这种方法太阳能的利用率高，比起传统的利用太阳能发电后在利用电能冶金，可以大幅度简化设备和工艺流程，且占地面积小。
石墨坩埚具有良好的热导性和耐高温性，在高温使用过程中，热膨胀系数小，对急热、急冷具有一定的抗应变性能。对酸、碱溶液的抗腐蚀性较强，具有良好的化学稳定性。在冶金、铸造、机械、化工工业部门，被广泛用于合金工具钢的冶炼和有色金属及合金的熔炼，并有着较好的技术经济效果。
目前市场上的坩埚主要分为高窄型和矮宽型，又高又窄的石墨坩埚由于开口小，无法加入大型金属料，且已造成上下温差较大而导致坩埚的损坏，而又窄又宽的坩埚则受热面积小，且目前的坩埚为实心结构，在太阳能冶金技术中，作为冶金容器使用时，由于太阳源的间歇性、可见性以及不能全时照射，对冶金材料的质量产生严重的影响。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种用于太阳能冶金装置的石墨坩埚，通过采用中空结构并在其内腔内添加导电熔融盐，配合加入装置，可以实现当温度快速升高时，熔融盐融化，导热对坩埚做功，当阳光突然消失，熔融盐开始固化释放热量，以达到保持坩埚的温度，而达到冶金的效果。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明通过以下技术方案实现：一种用于太阳能冶金装置的石墨坩埚，包括坩埚本体和坩埚底座，所述坩埚本体和坩埚底座均为中空结构，且所述坩埚本体和坩埚底座的中空结构导通，其导通的中空结构的内腔添加导电熔融盐。
优选的是，所述坩埚底座外侧面上连接有喇叭状聚光板。
优选的是，喇叭状聚光板的底部大圆端的外径大于所述冶金装置的外径。
优选的是，喇叭状聚光板的内侧安装由经钢化处理的1.1～1.6mm厚的超薄超白玻璃制成的镜面为微弧平面的凹面镜。
优选的是，所述石墨坩埚还包括与石墨坩埚相匹配的石墨坩埚盖。
优选的是，所述坩埚本体呈倒置圆台形状，所述坩埚本体包括坩埚开口一家坩埚壁，所述坩埚开口较大，为大圆型结构，所述坩埚底座为小圆型结构，所述坩埚壁倾斜，与所述坩埚开口平面的夹角为60°，与所述坩埚底座水平面的夹角为120°。
优选的是，所述石墨坩埚的大小根据需要进行定制。
优选的是，还包括加热装置，所述加热装置包括自动控制电路、电动调压器以及传感器，所述自动控制电路通过光纤传输信号，控制电动调压器的输入端进行调压，电动调压器的输入端连接电源，电动调压器的输出端连接导电熔融盐，所述传感器安装在石墨坩埚的外壁，用以检测导电熔融盐的温度。
本发明至少包括以下有益效果：
1)本发明在石墨坩埚的底壁的外侧面上连接有喇叭状聚光板，且喇叭状聚光板的内侧安装经钢化处理的1.1～1.6mm厚的超薄超白玻璃制成的镜面为微弧平面的凹面镜，可以提高太阳光的利用率，进行加热间温度1500℃从而达到冶金技术；
2)本发明考虑到太阳源的间歇性，可见性，不能全时照射，所以在石墨坩埚采用中空结构，在其内腔内添加导电熔融盐来保持衡温，当温度快速升高时，熔融盐融化，导热对石墨坩埚做工，当阳光突然消失，熔融盐开始固化释放热量，以达到保持坩埚的温度，而达到冶金的效果；
3)本发明考虑到阴雨天较多的地区以及光照不足的地区，添加了加热装置，利用太阳能配有的朗肯发电系统(中低温发电)产生的电源，对石墨坩埚内的导电熔融盐加热，从而对石墨坩埚加热，可以充分利用太阳能并提高石墨坩埚冶金的效率；
4)本发明提供具有特殊结构的石墨坩埚，其开口大，底座小，相对于现有普通的由窄又高的石墨坩埚，不仅能保证坩埚的大的受热面积，同时有利于坩埚上缘部分内金属的预热，加快溶解速度，而且，该结构的坩埚上下温差小，避免了因温差大而导致坩埚损坏的问题，提高坩埚的使用寿命，具有一定的经济效益。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的石墨坩埚结构示意图；
图2为本发明所述的一种实施方式的石墨坩埚结构示意图；
图3为本发明所述的石墨坩埚加热装置示意图；
图中，1-坩埚本体，2-坩埚底座，3-导电熔融盐，4-喇叭状聚光板，5-凹面镜，6-电动控制电路，7-电动调压器，8-传感器，9-电源。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本发明提供一种用于太阳能冶金装置的石墨坩埚，包括坩埚本体1和坩埚底座2，所述坩埚本体1和坩埚底座2均为中空结构，且所述坩埚本体1和坩埚底座2的中空结构导通，其导通的中空结构的内腔添加导电熔融盐3。
在上述技术方案中，所述坩埚底座2外侧面上连接有喇叭状聚光板4，所述喇叭状聚光板4的轴线与所述石墨坩埚的轴线重合，且喇叭状聚光板4的底部大圆端的外径大于所述石墨坩埚的外径，在所述喇叭状聚光板4的内侧安装由经钢化处理的1.1～1.6mm厚的超薄超白玻璃制成的镜面为微弧平面的凹面镜5，能让喇叭状聚光板4更好的吸收定日镜反射的太阳光，提高太阳光的利用率。
在上述技术方案中，所述石墨坩埚还包括与石墨坩埚相匹配的石墨坩埚盖(图中未示出)。
作为本发明的一个实施方式，如图2所述，所述坩埚本体呈倒置圆台形状，所述坩埚本体1包括坩埚开口以及坩埚壁，所述坩埚开口较大，为大圆型结构，所述坩埚底座为小圆型结构，所述坩埚壁倾斜，与所述坩埚开口平面的夹角为60°，与所述坩埚底座水平面的夹角为120°，该结构的石墨坩埚，其开口大，底座小，相对于现有普通的由窄又高的石墨坩埚，不仅能保证坩埚的大的受热面积，同时有利于坩埚上缘部分内金属的预热，加快溶解速度，而且，该结构的坩埚上下温差小，避免了因温差大而导致坩埚损坏的问题，提高坩埚的使用寿命，具有一定的经济效益。
在上述技术方案中，所述石墨坩埚的大小根据需要进行定制。
作为本发明的另一个实施方式，还包括加热装置，所述加热装置包括自动控制电路6、电动调压器7以及传感器8，所述自动控制电路6通过光纤传输信号，控制电动调压器7的输入端进行调压，电动调压器7的输入端连接电源，电动调压器7的输出端连接导电熔融盐3，所述传感器8安装在石墨坩埚1的外壁，用以检测导电熔融盐的温度；本案利用利用太阳能配有的朗肯发电系统(中低温发电)产生的电源9，对导电熔融盐3进行加热，可以充分的利用太阳能并提高石墨坩埚冶金的效率。
所述的传感器8采用热电偶传感器，将热电偶传感器检测到导电熔融盐3的实际温度与自动控制电路6给出的设定温度比较，当热电偶传感器测得的熔融盐管道3的温度低于自动控制电路6的设定值，自控控制电路6内的比较器输出信号控制自动控制电路6的继电器吸合通电，继电器吸合通电使得电动调压器7的驱动电机通电转动，由驱动电机带动电动调压器7进行调压。本自动控制电路6的热电偶是利用光纤进行传输的，利用光纤进行传输的信号抗干扰能力强，输出的信号精度高。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种用于太阳能冶金装置的石墨坩埚，包括坩埚本体和坩埚底座，其特征在于，所述坩埚本体和坩埚底座均为中空结构，且所述坩埚本体和坩埚底座的中空结构导通，其导通的中空结构内腔添加导电熔融盐；
其中，所述坩埚底座外侧面上连接有喇叭状聚光板；喇叭状聚光板的底部大圆端的外径大于所述冶金装置的外径；喇叭状聚光板的内侧安装由经钢化处理的1.1～1.6mm厚的超薄超白玻璃制成的镜面为微弧平面的凹面镜。
2.权利要求1所述的用于太阳能冶金装置的石墨坩埚，其特征在于，所述石墨坩埚还包括与石墨坩埚相匹配的石墨坩埚盖。
3.如权利要求1所述的用于太阳能冶金装置的石墨坩埚，其特征在于，所述坩埚本体呈倒置圆台形状，所述坩埚本体包括坩埚开口一家坩埚壁，所述坩埚开口较大，为大圆型结构，所述坩埚底座为小圆型结构，所述坩埚壁倾斜，与所述坩埚开口平面的夹角为60°，与所述坩埚底座水平面的夹角为120°。
4.如权利要求3所述的用于太阳能冶金装置的石墨坩埚，其特征在于，所述石墨坩埚的大小根据需要进行定制。
5.如权利要求1所述的用于太阳能冶金装置的石墨坩埚，其特征在于，还包括加热装置，所述加热装置包括自动控制电路、电动调压器以及传感器，所述自动控制电路通过光纤传输信号，控制电动调压器的输入端进行调压，电动调压器的输入端连接电源，电动调压器的输出端连接导电熔融盐，所述传感器安装在石墨坩埚的外壁，用以检测导电熔融盐的温度。
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