CN110184629A - 一种低能耗阴极固定升降设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低能耗阴极固定升降设备，该设备主要由阴极臂、水冷装置、阴极臂固定框、旋转装置、光电开关、标尺、引丝升降装置、屏显控制装置、低速电动机等构成；其中，阴极臂固定装框内部有绝缘电木。本发明的优点在于：电解过程中，屏显控制器通过光电开关控制引丝升降装置来精确调节阴极插入电解槽的深度，可以显著提高电流效率，降低电耗；同时，阴极臂采用水冷，底部拥有防漏导流槽，可降低阴极臂的电耗，提高安全性。该设备采用引丝升降装置，结构紧凑、体积小，占用空间小，升降灵活，成功解决了引丝升降带动阴极旋转的问题，而且操作简单，自动化程度高，大大节省人力，显著提高了生产自动化。

Description

一种低能耗阴极固定升降设备
技术领域
本发明涉及一种低能耗阴极固定升降设备，主要应用于稀土电解行业，用于生产稀土金属单质和合金。另外，该设备也可应用于其他行业。
背景技术
在稀土电解行业，稀土金属及合金主要采用上插阴极的电解槽进行生产，采用的槽型主要有两种，5000A左右的中型槽和万安培以上的大型槽。而目前阴极的固定升降设备，5000A左右的中型槽一般采用手摇式滑轮升降机，万安培的大型槽一般采用手动式液压剪叉式升降机。
虽然这两种设备结构简单，易于制造，成本低，但是缺陷明显，主要有：体积大，占用空间多，妨碍电解操作；人工手摇或手压操作设备，阴极升降速度慢，劳动强度大；结构稳固性差，升降距离无法确定，不能精准调节阴极插入电解槽熔盐中的深度；阴极臂温度高，耗能多。
稀土电解过程中，熔盐表面温度在1050℃左右，热辐射严重，电解槽周围温度在100℃以上，若设备占用过多空间，会导致操作不便，带来安全隐患，增大操作难度，同时增加工人的劳动强度，特别是夏季车间温度高，除了电解操作外，工人再人工方式操作升降设备，会加大劳动强度。虽然这两种设备也可采用电动方式升降阴极，节省人力，但是结构会变复杂，体积变大，占用空间更大，更加不利于电解操作。阴极在熔盐中的插入深度，对电流效率影响较大。在稀土电解过程中，阴极保持合理的插入深度，与金属收集器的距离在合理范围内，有利于提高电流效率，降低电耗，提高产品质量。同时，阴极臂温度过高，会导致电阻增大，增加电耗，不利于节能降耗。可见，研制新型低能耗的阴极固定升降设备具有重要意义。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种体积小、占用空间小，安全性高，阴极臂水冷，可以精准阴极插入电解槽的深度，在保证生产安全的同时能够保证熔盐电解质循环流动、使电解更加充分，能够提升产品质量和生产效益的新型低能耗阴极固定升降设备。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种低能耗阴极固定升降设备，包括阴极固定装置、转动装置、引丝升降装置和控制装置，其特征在于，所述的阴极固定装置的阴极臂表面两侧上固定有水冷装置，所述阴极臂的底部有防漏导流槽，所述的转动装置上部设有阴极臂固定框，所述的阴极臂固定框设在旋转台上，所述的阴极臂固定框通过承重轴与电动转动机构相连接，所述的引丝升降装置底部设有电动机，所述的引丝升降装置通过引丝套筒上的传动轴与引丝连接，所述引丝升降装置上部设有承重平台，所述的控制装置的屏显控制器通过控制线与光电开关连接。
优选地，所述的水冷装置采用不锈钢材质，内部是往复式水冷通道，所述水冷装置中间设有起分离和支撑作用的水冷通道隔板，所述的水冷装置上设有冷却水进口和冷却水出口，冷却水在冷却水进口和冷却水出口之间进出水冷装置从而达到冷却阴极臂的目的。
优选地，所述水冷装置的外侧设有不锈钢材质的倾斜设计的导流槽，所述的导流槽靠近电解槽一侧闭合，另一端开放，所述的导流槽中间设有起支撑作用，防止变形损坏的防漏导流槽隔板。
优选地，所述的阴极臂固定框内部附有用于将阴极臂绝缘，防止短路的绝缘板，所述的阴极臂固定框通过外壳上的固定螺丝将绝缘板加紧固定在阴极固定装置上。
优选地，所述的阴极臂固定框底部有滑块和水平排布的齿轮，所述的阴极臂固定框安装在转动装置上部的旋转台上的滑道上。
优选地，所述的转动装置上部的旋转台的滑道前部设有齿轮孔和微型齿轮，所述的微型齿轮与滑块上的齿轮匹配，所述的阴极臂固定框底部设有控制所述微型齿轮旋转的转动摇把，所述微型齿轮旋转从而带动滑块前进后退，带动阴极固定装置水平移动，从而能够水平调节阴极位置。
优选地，所述的转动装置下部的电动旋转机构安装在所述的承重平台上，通过屏显控制器来控制转动，带动上部装置旋转，从而能够左右调节阴极位置，以方便出炉提取金属。
优选地，所述承重平台的底面中央有凹槽，所述承重平台的内部侧面设有与所述引丝的侧面连接的普通轴承，所述承重平台的内部顶部设有与所述引丝顶端连接的推力轴承，承重平台底面中央凹槽两边设有竖直向下的两个防止承重平台旋转的防转板。
优选地，所述的引丝升降装置安装在地面上，所述引丝升降装置底部的电动机通过屏显控制器来控制，带动传动轴使所述引丝旋转升降。
优选地，所述的控制装置的标尺设置在一侧的防转板上，所述的光电开关分别设置在所述标尺的上端和滑块轴上，指针设在滑块轴上。
采用以上结构后，本发明具有如下优点：
1、采用屏显控制器，通过控制线和光电开关控制各装置，精确调节阴极插入电解槽的深度，从而使阴极在电解过程中保持一个合理的深度，有利于促进熔盐电解质的循环流动，电解更加充分，提高电流效率，降低电耗，同时也有利于降低电解质中的碳含量，抑制碳化稀土生成，提高稀土金属的品质；
2、阴极臂两侧采用往复式水冷装置，可显著降低阴极臂的温度，减小电阻，降低电能消耗，节约生产成本，同时底部采用防漏导流槽，解决了冷却水渗漏的安全问题；
3、采用电动方式，升降速度快，操作简单，节省人力，显著提高生产自动化；
4、采用引丝升降装置，成功解决了引丝升降带动阴极旋转的问题，使设备结构更紧凑，稳固性更好，而且体积小，占用空间小，方便电解操作，有利于提高安全生产。
附图说明
图1本发明的结构简图。
图2本发明的阴极臂截面A-A剖视图。
图3本发明的局部放大剖视图B。
图4本发明的截面A-A局部放大图。
图5本发明的引丝装置正视局部放大图。
图6本发明的引丝装置侧视局部放大图。
图中，I.阴极固定装置，II.转动装置，II.引丝升降装置，IV.控制装置，1.电解槽，2.阴极，3.阴极臂，4.水冷装置，5.阴极臂固定框，6.固定螺丝，7.旋转台，8.电动旋转机构，9.防漏导流槽，10.承重平台，11.标尺，12.光电开关，13.滑块轴，14.防转板，15.普通轴承，16.推力轴承，17.引丝套，18.引丝，19.电动机，20.绝缘板，21.水冷通道隔板，22.防漏导流槽隔板，23.齿轮孔，24.滑块，25.齿轮，26.摇把，27.冷却水进口，28.冷却水出口，29.电源连接端，30.屏显控制器。
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。
结合附图，一种低能耗阴极固定升降设备，包括阴极固定装置I、转动装置II、引丝升降装置III和控制装置IV，其特征在于，所述的阴极固定装置I的阴极臂3表面两侧上固定有水冷装置4，所述阴极臂3的底部有防漏导流槽9，所述的转动装置II上部设有阴极臂固定框5，所述的阴极臂固定框5设在旋转台7上，所述的阴极臂固定框5通过承重轴与电动转动机构8相连接，所述的引丝升降装置III底部设有电动机19，所述的引丝升降装置III通过引丝套筒17上的传动轴与引丝18连接，所述引丝升降装置III上部设有承重平台10，所述的控制装置IV的屏显控制器30通过控制线与光电开关12连接。
优选地，所述的水冷装置4采用不锈钢材质，内部是往复式水冷通道，所述水冷装置4中间设有起分离和支撑作用的水冷通道隔板21，所述的水冷装置4上设有冷却水进口27和冷却水出口28，冷却水在冷却水进口27和冷却水出口28之间进出水冷装置4从而达到冷却阴极臂3的目的。
优选地，所述水冷装置4的外侧设有不锈钢材质的倾斜设计的导流槽9，所述的导流槽9靠近电解槽1一侧闭合，另一端开放，所述的导流槽9中间设有起支撑作用，防止变形损坏的防漏导流槽隔板22。
优选地，所述的阴极臂固定框5内部附有用于将阴极臂3绝缘，防止短路的绝缘板20，所述的阴极臂固定框5通过外壳上的固定螺丝6将绝缘板20加紧固定在阴极固定装置I上。
优选地，所述的阴极臂固定框5底部有滑块24和水平排布的齿轮，所述的阴极臂固定框5安装在转动装置II上部的旋转台7上的滑道上。
优选地，所述的转动装置II上部的旋转台7的滑道前部设有齿轮孔23和微型齿轮25，所述的微型齿轮25与滑块24上的齿轮匹配，所述的阴极臂固定框5底部设有控制所述微型齿轮25旋转的转动摇把26，所述微型齿轮25旋转从而带动滑块24前进后退，带动阴极固定装置I水平移动，从而能够水平调节阴极2位置。
优选地，所述的转动装置II下部的电动旋转机构8安装在所述的承重平台10上，通过屏显控制器30来控制转动，带动上部装置旋转，从而能够左右调节阴极2位置，以方便出炉提取金属。
优选地，所述承重平台10的底面中央有凹槽，所述承重平台10的内部侧面设有与所述引丝18的侧面连接的普通轴承15，所述承重平台10的内部顶部设有与所述引丝18顶端连接的推力轴承16，承重平台10底面中央凹槽两边设有竖直向下的两个防止承重平台10旋转的防转板14。
优选地，所述的引丝升降装置III安装在地面上，所述引丝升降装置III底部的电动机19通过屏显控制器30来控制，带动传动轴使所述引丝18旋转升降。
优选地，所述的控制装置IV的标尺11设置在一侧的防转板14上，所述的光电开关12分别设置在所述标尺11的上端和滑块轴13上，指针设在滑块轴13上。
本发明在具体实施时，所述的控制装置的屏显控制器，由控制引丝升降装置和控制转动装置两部分组成，所述的控制引丝升降装置调节阴极上升和下降的高度，设置有升限值和降限值，数值根据实际生产情况调节，所述的控制转动装置调节阴极的左右转动的角度，设置有旋转角度限值，根据实际情况调节。
生产过程中，准备阶段，检查并接通阴极臂的水冷装置，固定好阴极并调节位置，使其位于电解槽正中央，下端与石墨坩埚上部相平，调节控制装置，使屏显控制器各个数据归零，指针指在标尺的零刻度上。
开始阶段，在屏显控制器输入插入深度的数值，按下启动键，光电开关接通，电动机转动带动传动轴，使引丝旋转下降，带动阴极下降到指定位置。
电解阶段，随着石墨阳极不断消耗、极间距增大、熔盐温度上升等因素的影响，电流效率会降低，槽电压会升高，电耗增大，此时可根据实际电解情况和调节阴极插入稀土电解槽的深度，调节屏显控制器，来微调阴极插入的深度处于合理的位置，保持熔盐电解质的循环流动，溶解的稀土氧化物更均匀，有助于提高电流效率，降低电耗，同时促进了电解质中的碳含量氧化消耗，抑制碳化稀土的生成，也保证了阴极不会插入过深引起其他金属杂质升高，有利于提升稀土金属的质量。
稀土金属提取阶段也就是出炉阶段，首先关闭电解电源，然后调节屏显控制器的显示器，输入阴极上升的高度和旋转的角度，使阴极升高到指定高度，在旋转到一定角度到达指定位置，离开稀土电解槽炉口，再快速进行稀土金属提取作业。完毕后，按相应过程，使阴极再插入到相应深度。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低能耗阴极固定升降设备，其特征在于：包括阴极固定装置(I)、转动装置(II)、引丝升降装置(III)和控制装置(IV)，其特征在于，所述的阴极固定装置(I)的阴极臂(3)表面两侧上固定有水冷装置(4)，所述阴极臂(3)的底部有防漏导流槽(9)，所述的转动装置(II)上部设有阴极臂固定框(5)，所述的阴极臂固定框(5)设在旋转台(7)上，所述的阴极臂固定框(5)通过承重轴与电动转动机构(8)相连接，所述的引丝升降装置(III)底部设有电动机(19)，所述的引丝升降装置(III)通过引丝套筒(17)上的传动轴与引丝(18)连接，所述引丝升降装置(III)上部设有承重平台(10)，所述的控制装置(IV)的屏显控制器(30)通过控制线与光电开关(12)连接。
2.根据权利要求1所述的一种低能耗阴极固定升降设备，其特征在于：所述的水冷装置(4)采用不锈钢材质，内部是往复式水冷通道，所述水冷装置(4)中间设有起分离和支撑作用的水冷通道隔板(21)，所述的水冷装置(4)上设有冷却水进口(27)和冷却水出口(28)，冷却水在冷却水进口(27)和冷却水出口(28)之间进出水冷装置(4)从而达到冷却阴极臂(3)的目的。
3.根据权利要求1所述的一种低能耗阴极固定升降设备，其特征在于：所述水冷装置(4)的外侧设有不锈钢材质的倾斜设计的导流槽(9)，所述的导流槽(9)靠近电解槽(1)一侧闭合，另一端开放，所述的导流槽(9)中间设有起支撑作用，防止变形损坏的防漏导流槽隔板(22)。
4.根据权利要求1所述的一种低能耗阴极固定升降设备，其特征在于：所述的阴极臂固定框(5)内部附有用于将阴极臂(3)绝缘，防止短路的绝缘板(20)，所述的阴极臂固定框(5)通过外壳上的固定螺丝(6)将绝缘板(20)加紧固定在阴极固定装置(I)上。
5.根据权利要求1所述的一种低能耗阴极固定升降设备，其特征在于：所述的阴极臂固定框(5)底部有滑块(24)和水平排布的齿轮，所述的阴极臂固定框(5)安装在转动装置(II)上部的旋转台(7)上的滑道上。
6.根据权利要求1或权利要求5所述的一种低能耗阴极固定升降设备，其特征在于：所述的转动装置(II)上部的旋转台(7)的滑道前部设有齿轮孔(23)和微型齿轮(25)，所述的微型齿轮(25)与滑块(24)上的齿轮匹配，所述的阴极臂固定框(5)底部设有控制所述微型齿轮(25)旋转的转动摇把(26)，所述微型齿轮(25)旋转从而带动滑块(24)前进后退，带动阴极固定装置(I)水平移动，从而能够水平调节阴极(2)位置。
7.根据权利要求1所述的一种低能耗阴极固定升降设备，其特征在于：所述的转动装置(II)下部的电动旋转机构(8)安装在所述的承重平台(10)上，通过屏显控制器(30)来控制转动，带动上部装置旋转，从而能够左右调节阴极(2)位置，以方便出炉提取金属。
8.根据权利要求1所述的一种低能耗阴极固定升降设备，其特征在于：所述承重平台(10)的底面中央有凹槽，所述承重平台(10)的内部侧面设有与所述引丝(18)的侧面连接的普通轴承(15)，所述承重平台(10)的内部顶部设有与所述引丝(18)顶端连接的推力轴承(16)，承重平台(10)底面中央凹槽两边设有竖直向下的两个防止承重平台(10)旋转的防转板(14)。
9.根据权利要求1所述的一种低能耗阴极固定升降设备，其特征在于：所述的引丝升降装置(III)安装在地面上，所述引丝升降装置(III)底部的电动机(19)通过屏显控制器(30)来控制，带动传动轴使所述引丝(18)旋转升降。
10.根据权利要求1所述的一种低能耗阴极固定升降设备，其特征在于：所述的控制装置(IV)的标尺(11)设置在一侧的防转板(14)上，所述的光电开关(12)分别设置在所述标尺(11)的上端和滑块轴(13)上，指针设在滑块轴(13)上。
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