CN203053598U - 一种测量高温熔体初晶温度和过热度的装置 - Google Patents

Abstract

一种测量高温熔体初晶温度和过热度的装置，包括温度传感器、金属管、手柄、测温模块和记录及显示仪器；所述温度传感器包括固体块和热电偶，热电偶的一端为测温端，另一端为自由端；固体块的垂直中心线位置开有通孔，热电偶的测温端穿过通孔至固体块外，所述热电偶的自由端通过补偿导线与测温模块相连，测温模块输出端连接记录及显示仪器；所述金属管套在热电偶外部，金属管的一端与固体块连接，金属管的另一端套有把手。本实用新型的温度传感器能实现对电解质的初晶温度和过热度的快速准确的测量，更换方便。在测量过程中，热电偶暴露在高温熔体中的时间短，热电偶损耗小，本实用新型装置测温速度快、精度高、智能化程度高、使用方便。

Description

一种测量高温熔体初晶温度和过热度的装置

技术领域

本实用新型涉及高温熔体温度测量技术领域，具体涉及一种测量高温熔体初晶温度和过热度的装置。 

背景技术

在铝电解生产过程中，电解温度和电解质的初晶温度之差为过热度，通常过热度为10℃左右。电解铝生产过程中要保持电解槽高效稳定的运行，需要保持一定的电解温度和过热度。电解温度过高，会增加铝在电解质中的溶解度，增加铝的损失，降低电流效率。如果电解质的过热度过大，炉帮减薄，改变整个炉膛形状，炉帮在某处消失的话，熔融电解质还会腐蚀槽内衬，影响电解槽寿命，过热度过小，电解质粘度增加，流动性不好，不利于阳极气体的排除。在实际生产中，只有电解温度能够进行测定，而电解质熔体的初晶温度只能在实验室内进行，一般测量的周期比较长，不能够实时反映电解槽的实际情况，这对电解槽的生产控制是极为不利的，因此，快速准确的测量电解质熔体的初晶温度和电解温度对于铝电解稳定生产、实时控制是十分必要的。 

现有技术中，对工业电解槽电解质熔体的初晶温度和过热度的测定方法和装置，主要是利用冷的物质突然放入高温熔体中会产生一层结壳，在结壳发生相变时，温度会发生突变的原理来测量初晶温度，但是在此装置为了获得较多的参数（对流系数，初晶温度和氧化铝浓度等），探头必须为金属球，而在此装置中要测量对流系数，按照集总参数分析法，要求探头尽量小，导热系数尽量大，而这种情况下由于探头从室温升高到电解温度的时间很短，升温过快，而热电偶测温的滞后性不能及时反映实际的温度而导致初晶温度的测量结果不准。 

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种测量高温熔体初晶温度和过热度的装置。 

本实用新型的技术方案是： 

一种测量高温熔体初晶温度和过热度的装置，包括温度传感器、金属管、把手、测温模块和记录及显示仪器； 

所述温度传感器包括固体块和热电偶，热电偶的一端为测温端，另一端为自由端；固体块为轴对称体；固体块的垂直中心线位置开有通孔，该通孔孔径为0~3mm，热电偶的测温端穿过通孔至固体块外，距离固体块表面0~5mm；所述热电偶的自由端通过补偿导线与测温模块相连，测温模块输出端连接记录及显示仪器； 

所述金属管套在热电偶外部，金属管的一端与固体块连接，且该端设置有螺纹接口，金属管通过该螺纹接口与固体块进行螺栓连接，便于温度传感器的更换，金属管的另一端套有把手。 

采用本测量装置测量高温熔体初晶温度和过热度时，操作人员握住把手，将冷的固体块迅速完全浸没在高温熔体中，记录和显示仪器显示升温曲线和温度变化率曲线，待升温曲线平稳，即到达电解温度，测量结束。在温度变化率曲线上有个突变，这个温度发生突变的时刻所对应的温度值就为初晶温度，在升温曲线上可以找到所对应的初晶温度点，即可得到高温熔体的初晶温度和过热度。 

有益效果： 

本实用新型的温度传感器形状简单、多样，加工容易，便于携带，能实现对电解质的初晶温度和过热度的快速准确的测量，使用过程中，温度传感器更换方便。在测量过程中，热电偶暴露在高温熔体中的时间短，热电偶损耗小，本实用新型的温度传感器可重复多次使用，成本低廉。本实用新型装置测温速度快、精度高、智能化程度高、使用方便、操作人员经过简单培训即能使用该装置测温。测温时，操作人员只需将固体块放入高温熔体中，等到温度平稳后将探头取出，即可获得相关数据，大大降低了操作人员的工作强度。 

附图说明

图1是本实用新型的具体实施方式的温度传感器的固体块采用球体的装置结构示意图； 

图2 是本实用新型的具体实施方式的温度传感器的固体块采用圆柱体的装置结构示意图； 

图3是本实用新型的具体实施方式的温度传感器的固体块底面为球状的装置结构示意图； 

图4是本实用新型的具体实施方式的温度传感器的固体块为特殊形状的装置结构示意图； 

图5是本实用新型的具体实施方式的固体块为球形的温度传感器结构示意图； 

图6是本实用新型的实施例1的升温曲线和温度变化率曲线图； 

图7是本实用新型的实施例2的升温曲线和温度变化率曲线图； 

其中，1-固体块，2-螺纹接口，3-金属管，4-热电偶，5-把手，6-测温模块，7-记录和显示仪器。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施进行详细说明。 

实施例1 

如图1所示，测量高温熔体初晶温度和过热度的装置包括温度传感器、金属管3、把手5、测温模块6和记录及显示仪器7； 

温度传感器包括固体块1和热电偶4，热电偶4的一端为测温端，另一端为自由端， 

固体块1采用如图5所示的金属球，直径为10~50mm，金属球垂直中心线位置开有通孔，孔径为0~3mm，热电偶4的测温端穿过通孔至固体块1外，该测温端位于固体块1下0~5mm。测温模块6选用型号为NI-9211，热电偶4的自由端通过补偿导线与测温模块6相连，测温模块6通过USB连接记录及显示仪器7，无需外加电源； 

金属管3套在热电偶4外部，避免热电偶和熔盐直接接触，金属管3的一端与固体块1连接，且该端设置有螺纹接口2，金属管3通过该螺纹接口2与固体块1进行螺栓连接，便于温度传感器的更换，金属管3的另一端套有把手5。 

本实施例测量高温熔体NaCl的初晶温度和过热度，将NaCl加热至850℃，将处在室温中的金属球迅速完全浸没在NaCl熔体中，记录及显示仪器7上会显示升温曲线和温度变化率曲线，待升温曲线达到850℃，测量结束，从图6中可以看到温度变化率上有个突变点，产生突变点的时间所对应的升温曲线上的温度值就为NaCl的初晶温度，NaCl的初晶温度的测量结果为800.94℃，测量值与文献中的801℃的结果极为接近，测量结果准确可信，过热度为49.06℃。 

实施例2 

如图2所示，测量高温熔体初晶温度和过热度的装置包括温度传感器、金属管3、把手5、测温模块6和记录及显示仪器7； 

温度传感器包括固体块1和热电偶4，热电偶4的一端为测温端，另一端为自由端； 

固体块1采用如图2所示的金属圆柱体，其底面直径和高均为10~50mm，金属圆柱体垂直中心线位置开有通孔，孔径为0~3mm，热电偶4的测温端穿过通孔至固体块1外，该测温端位于固体块1下0~5mm；  

测温模块6选用型号为NI-9211，热电偶4的自由端通过补偿导线与测温模块6相连，测温模块6通过USB连接记录及显示仪器7，无需外加电源； 

金属管3套在热电偶4外部，避免和熔盐直接接触，金属管3的一端与固体块1连接，且该端设置有螺纹接口2，金属管3通过该螺纹接口2与固体块1进行螺栓连接，便于温度传感器的更换，金属管3的另一端套有把手5。 

本实施例采用的电解质由氟化钠、氟化铝、氟化钙和氧化铝组成，氟化钙占电解质总重量的5%，氧化铝占电解质总重量的2%，其余为氟化钠和氟化铝，氟化钠和氟化铝的摩尔比为2.2:1，按照实施例1所述，将处在室温中的金属球迅速完全浸没在电解质熔体中，将电解 质加热至980℃，如图7所示，记录及显示仪器7上会显示升温曲线和温度变化率曲线，得到此电解质的初晶温度为963.1℃，过热度为16.9℃。 

采用传统的步冷曲线法测得该电解质的初晶温度为962.1℃，本实施例的测量结果与传统实验技术获得的结果近似。 

本实用新型温度传感器的固体块不仅限于实施例1、2所述的金属球和金属圆柱体，还可以采用如图3和图4所示的特殊形状的轴对称体。 

Claims (4)

1.一种测量高温熔体初晶温度和过热度的装置，其特征在于：包括温度传感器、金属管、手柄、测温模块和记录及显示仪器；

所述温度传感器包括固体块和热电偶，热电偶的一端为测温端，另一端为自由端；固体块的垂直中心线位置开有通孔，热电偶的测温端穿过通孔至固体块外，所述热电偶的自由端通过补偿导线与测温模块相连，测温模块输出端连接记录及显示仪器；

所述金属管套在热电偶外部，金属管的一端与固体块连接，且该端设置有螺纹接口，金属管通过该螺纹接口与固体块进行螺栓连接，金属管的另一端套有把手。

2.根据权利要求1所述的测量高温熔体初晶温度和过热度的装置，其特征在于：所述热电偶的测温端距离固体块表面0~5mm。

3.根据权利要求1所述的测量高温熔体初晶温度和过热度的装置，其特征在于：所述固体块为轴对称体。

4.根据权利要求1所述的测量高温熔体初晶温度和过热度的装置，其特征在于：所述固体块的垂直中心线位置的通孔孔径为0~3mm。

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