CN110501080B - 铝槽熔池探测器、探测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铝槽熔池探测器、探测装置及方法，该探测器包括：检量杆，用于静置在熔池中时获取温度分布数据，还用于在熔池中转动以获取电势分布数据；延伸臂，其首尾两端对应连接检量杆、手柄；延伸臂用于测量该检量杆插入熔池的深度；手柄，其内置处理器，用于综合分析接收的温度分布数据与电势分布数据得到熔池分层厚度；形成温度信息、电势信息与液位信息之间相互映射的熔池探测数据包。本发明综合分析获取的温度分布数据和电势分布数据，两者相互验证分辨出熔池内交界面位置，提供熔池分层内温度信息、电势信息、液位信息相互映射的熔池探测数据包，实现在线自动测量，消除了滞后及人为因素的影响，确保了探测数据的及时性和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及测控技术领域，特别是涉及一种铝槽熔池探测器、探测装置及方法。
背景技术
在电解铝的生产过程中，保持各项工艺参数在生产要求范围内，是至关重要的事情。各项参数满足了技术标准的要求，则电解生产过程就能平稳地进行，产量、质量、能耗等指标就能达到比较理想的水平。
目前，电解铝厂在测量电解槽内温度时，通常采用人工插入热电偶的测量方法，由于无法控制热电偶在槽内位置，并且在热电偶达到热平衡的等待时间上，存在人为因素，另外热电偶在熔融电解质内腐蚀消耗量较大，在准确性方面也存在着差异。
针对电解质水平、铝水平、极距、阴极压降、电解温度五项电解工艺参数，传统的人工测量时，需要使用多种不同的测量工具，由多人分多次才能完成，测量人员的劳动强度大，企业的测量总成本高，测量精度及测量可靠性无法保障。
然而，现有的电解铝生产过程中，无法在线自动测量各项电解工艺参数，采用人工测量存在人为因素所带来的参数滞后性，无法及时、准确地获取到各项电解工艺参数。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种铝槽熔池探测器、探测装置及方法，用于解决现有技术中在测量铝槽熔池无法及时、准确地获取到各项电解工艺参数的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种铝槽熔池探测器，用于探测所述熔池内的参数信息形成熔池探测数据包，包括：
检量杆，用于静置在熔池中时获取温度分布数据，还用于在熔池中转动以获取电势分布数据；
延伸臂，其首尾两端对应连接所述检量杆、手柄；所述延伸臂用于测量该检量杆插入熔池的深度；
所述手柄，其内置处理器，用于综合分析接收的所述温度分布数据与电势分布数据得到熔池分层厚度；形成温度信息、电势信息与液位信息之间相互映射的熔池探测数据包。
本发明的另一目的在于提供一种铝槽熔池探测装置，包括：
上述铝槽熔池探测器和充电通讯桩，其中，所述充电通讯桩为所述探测器充电，且在所述探测器充电过程中传输铝槽熔池的探测数据。
本发明还有一目的在于提供一种铝槽熔池探测方法，包括：
获取探测器的运动轨迹，根据所述运动轨迹得到探测器在所述熔池的深度；
利用探测器静置在熔池时获取熔池的温度分布数据；
改变所述探测器的高度逐层探测电势强度以获取熔池的电势分布数据；
依据温度分布数据与电势分布数据综合分析所述熔池分层厚度，形成温度信息、电势信息与液位信息之间相互映射的熔池探测数据包。
如上所述，本发明的铝槽熔池探测器、探测装置及方法，具有以下有益效果：
本发明利用在熔池中静置、转动两步法探测，分别获取温度分布数据、电势分布数据，两者综合分析相互验证分辨出熔池内交界面位置，提供熔池分层内温度信息、电势信息、液位信息相互映射的熔池探测数据包，实现在线自动测量，消除了滞后及人为因素的影响，确保了探测数据的及时性和准确性。
附图说明
图1显示为本发明提供的一种F形杠杆式探测器装配图；
图2显示为本发明提供的一种F形杠杆转动形式示意图；
图3显示为本发明提供的一种F形杠杆式探测器人工架设在槽帮盖板上示意图；
图4显示为本发明提供的一种F形杠杆式探测器静置感知温度状态图；
图5显示为本发明提供的一种F形杠杆式探测器逐层探测电势操作图；
图6显示为本发明提供的一种检量杆偏斜角度与插入熔池深度关系图；
图7显示为本发明提供的一种插入深度距离熔池底面位置关系图；
图8显示为本发明提供的一种分层温度上升曲线、温升速率形态图；
图9显示为本发明提供的一种分层电势变化状况图；
图10显示为本发明提供的一种充电通讯桩结构功能示意图；
图11显示为本发明提供的一种铝槽熔池的数据探测方法流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
在以下描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第一转向摆动可以被称作第二转向摆动，并且类似地，第二转向摆动可以被称作第一转向摆动，而不脱离各种所描述的实施例的范围。
一种铝槽熔池探测器，用于探测所述熔池内的参数信息形成熔池探测数据包，包括：
检量杆，用于静置在熔池中时获取温度分布数据，还用于在熔池中转动以获取电势分布数据；
延伸臂，其首尾两端对应连接所述检量杆、手柄；所述延伸臂用于测量该检量杆插入熔池的深度；
所述手柄，其内置处理器，用于综合分析接收的所述温度分布数据与电势分布数据得到熔池分层厚度；形成温度信息、电势信息与液位信息之间相互映射的熔池探测数据包。
在本实施例中，所述铝槽熔池包括铝溶液与电解质，其中，熔池底面包括熔池底部为槽壳钢板，以及在槽壳钢板上方依次设有阴极钢棒与阴极碳砖；所述铝溶液盛放在该阴极碳砖砌成的槽内，所述电解质上方依次设有阳极炭块与阳极钢爪。而检量杆、延伸臂与手柄可成直线型设置，例如，延伸臂还可呈L型，或其他形状，另外，延伸臂还可呈机械臂形式，只要能够确保探测器能够正常工作即可。
另外，该探测器除了可探测铝槽熔池的探测数据包，但还可应用在其它金属冶炼时，探测熔池的相应数据包。
请参阅图1，为本发明提供的一种F形杠杆式探测器装配图，在上述实施例基础上还包括：
安装于所述延伸臂下方的支撑座，所述延伸臂以所述支撑座为中心做杠杆运动，升降所述检量杆在熔池内的高度；具体地，所述延伸臂可呈直线型或L型，该支撑座用于支撑延伸臂运动，方便用户利用手柄操作检量杆。
在一实施例中，所述检量杆连接在所述延伸臂下方且与所述支撑座和手柄构成F形杠杆式探测器，其中，检量杆、支撑座和延伸臂、手柄，通过卡套或螺纹、插销等连接方式装配而成，以支撑座为支点，着力末端手柄，通过延伸臂，以杠杆形式带动前端的检量杆，在熔池探测过程中作升降运动。
在另一实施例中，所述检量杆包括测温集杆和电势探头部件，所述电势探头部件设在所述检量杆的底端(检量杆端头)用于检测熔池的电势信息；所述测温集杆设在所述检量杆的上端用于采集熔池的温度信息，即在铝槽熔池中从上往下，测温集杆和电势探头部件依次连接而成。
具体地，所述电势探头部件为多支相互绝缘隔离的外露钨电极，形成冗余设置防止外露钨电极损坏无法正常测量电势。
具体地，所述测温集杆内壁嵌有(贴装)多支温度计；所述温度计纵向排列且同一高度冗余分布在所述测温集杆内壁。
其中，由于熔池的最上层为电解质冷凝壳体的参数，对生产而言，重要度低，而越往铝槽熔池内下走探测的数据越重要，因此，多列冗余设置的温度计由上而下按照先稀疏后密集的方式纵向排列在所述测温集杆内壁，一方面可防止部分温度计损坏造成无法正常测量熔池内温度的状况，另一方面，温度计稀疏密集的分布设计能够保持重要温度数据的采集。
在另一实施例中，所述延伸臂呈L型，其前端设有测量所述检量杆偏斜角度的偏斜度仪，其中，所述偏斜角度与该检量杆插入熔池的深度成函数关系。
具体地，所述延伸臂设有调整所述探测器重心且沿该延伸臂可滑动的平衡提柄，延伸臂上设置有偏斜度仪，监测检量杆在探测工作状态时，垂直或水平角度；还有调整F形杠杆重心、可滑移的平衡提柄，方便人工携带搬运。
具体地，所述延伸臂呈空心管状其内敷设电缆或光纤，利用空心管内铺设有线传输方式将检量杆与偏斜度仪各自采集的数据传输到相连的处理器，相对无线传输方式，传输更可靠、稳定。
具体地，所述延伸臂的尾端嵌有供用户查看熔池探测状态的显示屏，例如，在延伸臂的尾端表面开槽，嵌入显示操作屏，观察探测过程状态。
在另一实施例中，所述支撑座包括转动铰链与支撑底座，所述延伸臂固定在所述支撑底座上以转动铰链为圆心转动所述探测器。
具体地，转动铰链作为F形杠杆转动圆心，支撑底座为F形杠杆式探测器提供支撑力。
在另一实施例中，所述手柄套设有防滑且隔热的护套，便于手持操作。
所述手柄末端嵌有基准电极导线，其中，尾端部引出基准电极裸导线，在F形杠杆式探测器工作时，自然坠地与电解车间地面平台相通，作为处理器电路工作接地极，通讯时也兼作无线传输的通讯天线。
在其他实施例中，所述手柄内安装有用于供处理器、通讯模块以及延伸臂内的显示屏供电的电源模块，可电源模块可充电。而处理器采集同一瞬时的温度、电势和偏斜度信号，经计算分析后储存为熔池探测数据包，且具备对外传输数据包功能。
请参阅图2，F形杠杆转动形式示意图所示，应用杠杆原理，通过人工施力于手柄，以支撑座为支点，转动延伸臂，以杠杆形式带动前端的检量杆，按固定圆周轨迹，在熔池中作上下运动。
请参阅图3，F形杠杆式探测器人工架设在槽帮盖板上示意图，显示操作屏上设置槽号位置后，利用出铝打壳留下的排气孔洞，首先，就近在电解铝槽帮盖板上，由人工寻找支撑座位置，然后，转动F形杠杆式探测器，下移前端检量杆，通过打壳排气孔洞，直接插入至电解铝槽熔池中，冷态检量杆静置时，感知温度分布；工作状态如图4，F形杠杆式探测器静置感知温度状态图所示，等待显示操作屏，发出声光提示后，表明静置感知温度分布采集过程完成；
接着缓慢反向转动，提升检量杆，逐层探测电势强度分布，工作状态如图5，F形杠杆式探测器逐层探测电势操作图所示，等待显示操作屏，发出声光提示后，表明逐层探测电势强度分布采集完成，或提示重新作提升动作，直到提示完成操作为止。
通过打壳排气孔洞，检量杆插入熔池的深度，与F形杠杆式探测器外形和偏斜角度，存在密切关联。
请参阅图4，为F形杠杆式探测器静置感知温度状态图，电解铝槽在设计、制作时，槽帮盖板与电解铝槽之间距离，图中尺寸标识为A是固定且已知的；F形杠杆的支撑座高度B在制作完成后，尺寸也是固定且已知的。即通过查阅图纸，甚至实测等方式，可以获得熔池底面与F形杠杆转动圆心之间距离A+B尺寸。
另外，请参阅图6，为检量杆偏斜角度与插入熔池深度关系图，F形杠杆转动以支撑座为圆心点，按固定半径为R的圆周轨迹移动，为了方便说明，图中举例任意截取三个点：
位置1，偏斜度为0°时，检量杆以F形杠杆转动圆心为起点、外露钨电极为终点的插入深度a；
位置2，偏斜度为15°时，检量杆插入深度b；
位置3，偏斜度为25°时，检量杆插入深度c；以此类推……
通过几何推算，或者实测偏斜角度α与abc……丈量参数再拟合算式等多种途径，容易获得插入深度l＝f(α,R)函数，即偏斜角度α和轨迹圆半径R与插入熔池深度的关系式。
在已知总高度A+B尺寸、插入深度l＝f(α,R)关系式情况下，如图7所示，为插入深度距离熔池底面位置关系图，电解铝槽熔池底面距检量杆外露钨电极高度：
L＝总高度-插入深度＝(A+B)-f(α,R)；式中偏斜角度α为变量，其它皆为固定常数值，映射出检量杆距池底面的位置高度L。
换句话说，建立起检量杆偏斜角度α与检量杆插入熔池深度的关系函数，当实测到偏斜角度α后，即可换算知道检量杆在熔池中所处位置高度L。随后：检量杆静置感知温度分布时，能够修正人工架设、静置感知温度分布时，出现的轻微倾斜偏差；提升电极逐层探测电势强度分布时，能够实时映射检量杆位置高度。
众所周知，电解铝槽熔池中，分为底层①金属铝熔液、中层②熔融电解质液和上层③电解质冷凝壳体，三种物质形态不同，其温度、电势特征也互不相同。
请参阅图8，分层温度上升曲线、温升速率形态图所示，冷态的检量杆，插入高温熔池后，位于均质的底层①金属铝熔液中部分，由于金属导热性好，探测温度上升至约1000℃的曲线和温升速率形态，皆基本维持光滑抛物线形态。
处于中层②熔融电解质液的部分，由于熔盐的表面粘结性，冷态的检量杆表面凝固物，将经历：变厚、稳定、减薄、熔化过程，凝固物熔化完后瞬间折跳点，即初晶温度，其探测温度上升至约1000℃的曲线和温升速率形态，皆表现为不光滑的、具有折跳点的抛物线形态。
置于上层③电解质冷凝壳体的其它段，以温度低于700℃作为大致标识依据。
当上、中、下三层温升速率趋于零时，采集静置时，含偏斜角度信息的感知温度分布数据。
按温度上升曲线、温升速率形态上，能够区分出每只温度计，是处于①金属铝熔液中、或是②熔融电解质液中，以及③电解质冷凝壳体中。
在实测到偏斜角度α后，再通过L＝(A+B)-f(α,R)换算，获取检量杆在熔池中所处高度L情况下，也能明确表达多支温度计沿纵向排列的稀疏密集的分布设计具体位置高度(深度)，进而映射①金属铝熔液、②熔融电解质液的厚度，尤其确定交界面大致位置后，分层收集储存金属铝熔液温度、熔融电解质液温度、初晶温度。
接着电极作提升运动，请参阅图9，分层电势变化状况图所示，钨电极位于均质的底层①金属铝熔液中，金属的电势均匀，图中显示，平均电压约3.4V；
端头电极逐步提升进入中层②熔融电解质液中，半导体特质的熔盐中电势会逐步衰减，从高电压3.4V逐渐降至低电压0.7V，显著对应3.4V和0.7V这两个拐折点。
电极再进一步穿越上层③电解质冷凝壳体中，一直处于平均低电压0.7V，基本维持不变。
同样地，电极逐层穿越熔池，采集转动时，含偏斜角度信息的感知电势分布数据，进而依据电势强度变化、拐折点，映射①金属铝熔液、②熔融电解质液的厚度，尤其确定交界面大致位置后，分别记录储存金属铝熔液电势、熔融电解质液电势、电解质冷凝壳体电势强度。
需要特别说明，同一高度冗余布置的温度计和布置在检量杆端头的多支钨电极，获取冗余参数中，仅提留高选值，确保温度、电势测量值不受偶然干扰。界面分层辨识依据，①金属铝熔液、②熔融电解质液之间界面位：既对应温度上升曲线、温升速率形态变异，又对应熔池电势从3.4V开始衰减的拐折点；②熔融电解质液、③电解质冷凝壳体之间界面位：既要满足温度低于700℃条件，还要满足低平台电压0.7V条件。
因此，在界面分层辨识问题上，存在温度、电势双组参数相互印证环境条件，经容错式综合分析，能够提供更为可信的界面分层厚度数据，提高数据的准确性和可靠性。
总结起来讲，温度信息包括静置时，采集到的经偏斜角度修正的冗余温度分布数据，如金属铝熔液温度、熔融电解质液温度、初晶温度；电势信息包括逐层探测时，采集到的通过偏斜角度换算成距熔池底面高度的冗余电势强度分布数据，如金属铝熔液电势、熔融电解质液电势、电解质冷凝壳体电势强度；两组原始数据再经内置于手柄内的处理器，容错式综合分析后，进一步提供液位信息含①金属铝熔液、②熔融电解质液、③电解质冷凝壳体三者之间界面分层厚度数据，最后映射成包含温度、电势、液位信息的熔池探测数据包。
探测结束后，人工携带F形杠杆式探测器，搬运至相对安全工位，平衡提柄对准挂接定位钉，挂接在充电通讯桩机架上，
请参阅图10，一种杠杆式铝槽熔池探测装置，包括上述的铝槽熔池探测器和充电通讯桩，其中，所述充电通讯桩为所述探测器充电，且在所述探测器充电过程中传输铝槽熔池的探测数据。
在一实施例中，所述充电通讯桩包括挂接机架、充电管理器、通讯模块与状态提示灯；所述探测器利用挂接定位钉安放在所述挂接机架上；所述充电管理器用于管理所述探测器充电；所述通讯模块用于该探测器联网传输探测数据；所述状态提示灯用于显示所述探测器充电和通讯状态。
具体地，以检量熔池的F形杠杆式探测器为例，配合可传输信息的充电通讯桩，两种标准配置设备构成；其中，多台F形杠杆式探测器与多台充电通讯桩之间，可任意搭配组合使用。
在本实施例中，充电通讯桩结构功能示意图所示，无线通讯路由器将自动搜寻F形杠杆式探测器处理器通讯链路，借助基准电极天线，建立通讯对接互联；信号转换隔离器将熔池探测数据包，转换成现场总线格式，上传到电解熔池管理系统中，同时下载配置参数，如更新L＝(A+B)-f(α,R)函数中常数项系数等。
同时，无线充电管理器启动向F形杠杆式探测器充电，进行电量补给，充电管理器具有快速充电、常规充电管理功能，如获取电池参数，进行状态预测、安全评估、电池更换预报等。
所述挂接机架的一侧安装有用于降低所述探测器检量杆表面温度的冷却吹扫设备，冷却吹扫设备可为水冷吹扫冷却设施或空气吹扫冷却设施，在此优选空气吹扫冷却设施，一旦挂接到位，即刻开始前端检量杆降温，创造冷态的检量杆，插入高温熔池，重复使用的条件。
此时，充电通讯桩自动搜寻链接中、数据包传输过程、充电管理状态、吹扫冷却开启，皆由面板上状态提示灯显示。
请参阅图11，为本发明提供的一种铝槽熔池的数据探测方法流程，包括：
步骤S1，获取探测器的运动轨迹，根据所述运动轨迹得到探测器在所述熔池的深度；
其中，步骤S1具体包括：
所述探测器以支撑座为圆心做圆周轨迹移动，建立偏斜角度与其插入熔池的深度的函数关系；利用所述函数关系根据探测器探测的偏斜角度反向计算所述探测器在熔池的深度。
步骤S2，利用探测器静置在熔池时获取熔池的温度分布数据；
步骤S3，改变所述探测器的高度逐层探测电势强度以获取熔池的电势分布数据；
步骤S4，依据温度分布数据与电势分布数据综合分析所述熔池分层厚度，形成温度信息、电势信息与液位信息之间相互映射的熔池探测数据包。
依据温度分布数据中温度上升曲线、温度速率形态和电势分布数据中电势强度变化与拐折点，综合分析所述熔池界面的分层厚度；形成温度信息、电势信息与液位信息之间相互映射的熔池探测数据包。
在本实施例中，以人工架设的F形杠杆式探测器为例，首先，建立偏斜度与检量杆插入深度函数，当实测到偏斜角度后，通过换算，即可知道检量杆在熔池中所处位置(深度或液位信息)；其次，冷态检量杆插入电解铝槽高温熔池中，静置感知温度分布；接着转动提升检量杆，逐层探测电势强度分布；然后，依据温度分布中温度上升曲线、温升速率形态，结合电势强度分布中的电势强度变化、拐折点，综合分析后提供熔池界面分层厚度，映射成包含温度、电势、液位信息的熔池探测数据包。
探测结束后，最后，可将F形杠杆式探测器，挂接在充电通讯桩机架上，一方面将熔池探测数据包传输到电解熔池管理系统中；另一方面进行电量补给和管理维护。
综上所述，第一，装配成F形杠杆式探测器，利用在熔池中静置、转动两步法探测，分别获取温度、电势分布数据，经相互验证、分辨出熔池内交界面位置，提供分层的温度、电势、液位综合信息，熔池探测效率高；第二，F形杠杆式探测器和充电通讯桩，两种标准化定制设备，有利于保证探测过程的一致性，冗余配备采集和印证分析数据，进而增强数据可信度和可比性；第三，实现电量补给和数据包传输一体化，流程简单、互换性好。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (16)
1.一种铝槽熔池探测器，其特征在于，用于探测所述熔池内的参数信息形成熔池探测数据包，包括：
检量杆，用于静置在熔池中时获取温度分布数据，还用于在熔池中转动以获取电势分布数据；其中，所述检量杆包括测温集杆和电势探头部件，所述电势探头部件设在所述检量杆的底端用于检测熔池的电势信息；所述测温集杆设在所述检量杆的上端用于采集熔池的温度信息；
延伸臂，其首尾两端对应连接所述检量杆、手柄；所述延伸臂用于测量该检量杆插入熔池的深度；安装于所述延伸臂下方的支撑座，所述延伸臂以所述支撑座为中心做杠杆运动，升降所述检量杆在熔池内的高度；所述检量杆连接在所述延伸臂下方且与所述支撑座和手柄构成F形杠杆式探测器；所述延伸臂呈L型，其前端设有测量所述检量杆偏斜角度的偏斜度仪，其中，所述偏斜角度与该检量杆插入熔池的深度成函数关系；
所述手柄，其内置处理器，用于综合分析接收的所述温度分布数据与电势分布数据得到熔池分层厚度；形成温度信息、电势信息与液位信息之间相互映射的熔池探测数据包。
2.根据权利要求1所述的铝槽熔池探测器，其特征在于，所述电势探头部件为多支相互绝缘隔离的外露钨电极。
3.根据权利要求2所述的铝槽熔池探测器，其特征在于，所述测温集杆内壁嵌有多支温度计；所述温度计纵向排列且冗余分布在所述测温集杆内壁。
4.根据权利要求3所述的铝槽熔池探测器，其特征在于，所述温度计由上而下按照先稀疏后密集的方式纵向排列在所述测温集杆内壁。
5.根据权利要求1所述的铝槽熔池探测器，其特征在于，所述延伸臂设有调整所述探测器重心且沿该延伸臂可滑动的平衡提柄。
6.根据权利要求5所述的铝槽熔池探测器，其特征在于，所述延伸臂呈空心管状其内敷设电缆或光纤。
7.根据权利要求5所述的铝槽熔池探测器，其特征在于，所述延伸臂的尾端嵌有供用户查看熔池探测状态的显示屏。
8.根据权利要求1所述的铝槽熔池探测器，其特征在于，所述支撑座包括转动铰链与支撑底座，所述延伸臂固定在所述支撑底座上以转动铰链为圆心转动所述探测器。
9.根据权利要求1所述的铝槽熔池探测器，其特征在于，所述手柄套设有防滑且隔热的护套。
10.根据权利要求1或9所述的铝槽熔池探测器，其特征在于，所述手柄末端嵌有基准电极导线。
11.一种铝槽熔池探测装置，其特征在于，包括：采用权利要求要求1至10中任一所述的铝槽熔池探测器和充电通讯桩，其中，所述充电通讯桩为所述探测器充电，且在所述探测器充电过程中传输铝槽熔池的探测数据。
12.根据权利要求11所述的铝槽熔池探测装置，其特征在于，所述充电通讯桩包括挂接机架、充电管理器、通讯模块与状态提示灯；所述探测器利用挂接定位钉安放在所述挂接机架上；所述充电管理器用于管理所述探测器充电；所述通讯模块用于该探测器联网传输探测数据；所述状态提示灯用于显示所述探测器充电和通讯状态。
13.根据权利要求12所述的铝槽熔池探测装置，其特征在于，所述挂接机架的一侧安装有用于降低所述探测器检量杆表面温度的冷却吹扫设备。
14.一种铝槽熔池的探测方法，其特征在于，采用权利要求要求11至13中任一所述的铝槽熔池探测装置，所述方法包括：
获取探测器的运动轨迹，根据所述运动轨迹得到探测器在所述熔池的深度；
利用探测器静置在熔池时获取熔池的温度分布数据；
改变所述探测器的高度逐层探测电势强度以获取熔池的电势分布数据；
依据温度分布数据与电势分布数据综合分析所述熔池分层厚度，形成温度信息、电势信息与液位信息之间相互映射的熔池探测数据包。
15.根据权利要求14所述的铝槽熔池的探测方法，其特征在于，所述获取探测器的运动轨迹，根据所述运动轨迹得到探测器在所述铝槽熔池的深度的步骤，包括：
所述探测器以支撑座为圆心做圆周轨迹移动，建立偏斜角度与其插入熔池的深度的函数关系；
利用所述函数关系根据探测器探测的偏斜角度反向计算所述探测器在熔池的深度。
16.根据权利要求14所述的铝槽熔池的探测方法，其特征在于，所述依据温度分布数据与电势分布数据综合分析所述熔池分层厚度，映射成包含温度信息、电势信息与液位信息的熔池探测数据包的步骤，包括：
依据温度分布数据中温度上升曲线、温度速率形态和电势分布数据中电势强度变化与拐折点，综合分析所述熔池界面的分层厚度；形成温度信息、电势信息与液位信息之间相互映射的熔池探测数据包。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4448661A (en) * | 1982-04-02 | 1984-05-15 | Swiss Aluminium Ltd. | Device for measuring the bath temperature in a fused salt electrolytic cell used for the production of aluminum |
| US4919543A (en) * | 1988-06-20 | 1990-04-24 | Reynolds Metals Company | Molten metal temperature probe |
| JPH09243470A (ja) * | 1996-03-13 | 1997-09-19 | Nkk Corp | 溶湯容器の溶湯レベル測定方法及び装置 |
| US6065867A (en) * | 1994-12-09 | 2000-05-23 | Aluminium Pechiney | Method and device for measuring the temperature and the level of the molten electrolysis bath in cells for aluminum production |
| CN101008094A (zh) * | 2006-01-24 | 2007-08-01 | 兰州铝业股份有限公司 | 一种预焙铝电解槽工艺参数测量方法及其装置 |
| CN104480496A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-04-01 | 中南大学 | 一种测量铝电解槽熔体高度和炉底压降的装置和方法 |
| CN205157472U (zh) * | 2015-10-29 | 2016-04-13 | 郑州经纬科技实业有限公司 | 铝电解质初晶温度快速检测装置 |
| CN210774394U (zh) * | 2019-09-06 | 2020-06-16 | 中冶赛迪重庆信息技术有限公司 | 铝槽熔池探测器、探测装置 |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4448661A (en) * | 1982-04-02 | 1984-05-15 | Swiss Aluminium Ltd. | Device for measuring the bath temperature in a fused salt electrolytic cell used for the production of aluminum |
| US4919543A (en) * | 1988-06-20 | 1990-04-24 | Reynolds Metals Company | Molten metal temperature probe |
| US6065867A (en) * | 1994-12-09 | 2000-05-23 | Aluminium Pechiney | Method and device for measuring the temperature and the level of the molten electrolysis bath in cells for aluminum production |
| JPH09243470A (ja) * | 1996-03-13 | 1997-09-19 | Nkk Corp | 溶湯容器の溶湯レベル測定方法及び装置 |
| CN101008094A (zh) * | 2006-01-24 | 2007-08-01 | 兰州铝业股份有限公司 | 一种预焙铝电解槽工艺参数测量方法及其装置 |
| CN104480496A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-04-01 | 中南大学 | 一种测量铝电解槽熔体高度和炉底压降的装置和方法 |
| CN205157472U (zh) * | 2015-10-29 | 2016-04-13 | 郑州经纬科技实业有限公司 | 铝电解质初晶温度快速检测装置 |
| CN210774394U (zh) * | 2019-09-06 | 2020-06-16 | 中冶赛迪重庆信息技术有限公司 | 铝槽熔池探测器、探测装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 基于无线网的铝电解槽电流分布在线监测系统设计与实现;铁军;赵仁涛;张志芳;李月恒;王晓纯;赵新亮;;材料与冶金学报(第S1期);全文 * |
| 铝电解槽连续测温方法研究;张全法, 何金田, 陈渝仁, 施松新;工业仪表与自动化装置(第04期);全文 * |
| 铝电解质初晶温度测量方法的实验研究;王紫千;刘凯;王耀武;武小雷;冯乃祥;;节能(第10期);全文 * |
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