CN204269580U - 无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置 - Google Patents
无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204269580U CN204269580U CN201420361789.9U CN201420361789U CN204269580U CN 204269580 U CN204269580 U CN 204269580U CN 201420361789 U CN201420361789 U CN 201420361789U CN 204269580 U CN204269580 U CN 204269580U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crucible
- temperature
- unit
- measures
- full
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置，所述装置包括样品输送单元和测量单元，以及用于控制测量单元中的加热炉内温度的控温单元、用于控制样品输送单元和测量单元传动结构的运动控制单元和用于温度数据采集和处理的数据采集处理单元。该装置适用于各种成分的铝电解质初晶温度测量，高灵敏、抗干扰、实现实时变化温度的ms级响应测量，测量使用耗材少，同时能极大限度的减少人员安排，解放劳动力。
Description
技术领域
本发明涉及电解质冶炼技术，特别是涉及一种无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置。
背景技术
铝电解质电解温度和初晶温度是铝电解生产中重要的工艺参数。电解温度和初晶温度之间的差热(过热度)与电解过程的电解槽热平衡有很密切的关系。如果能够准确得到每个电解槽的初晶温度，就能准确把握电解温度，对每个电解槽的耗电量就能定量控制，电解槽温度每降低10℃，电流效率可提高2％，对节能降耗有很大帮助。目前国内有厂家生产测量电解质初晶温度的设备，其设备原理是采用自然冷却曲线法，因此加热炉需要不断升温-降温才能进行多个铝电解质试样初晶温度的测量，测量效率不高。且每个试样的测量过程需要人工手动操作上料、测量、卸料，人工劳动强度大，危险系数高，增加了生产成本、装置维护，效率较低。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置，该装置能够在无人值守的情况下自动的完成测量，并能实时的将测量数据传送到生产线，指导生产工作，适用于各种成分的铝电解质初晶温度测量，高灵敏、抗干扰、实现实时变化温度的ms级响应测量。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置，所述装置包括样品输送单元和测量单元，所述样品输送单元包括料槽18，所述料槽18内叠加放置若干个坩埚3，若干个坩埚3中任一坩埚的底部设置隔热垫19，所述叠加放置的若干个坩埚3形成坩埚柱，所述坩埚柱顶部放置自重块17；
所述样品输送单元还包括可开合的第一卡环15和第二卡环16，所述第一卡环15用于卡住坩埚柱底部的第一个坩埚，所述第二卡环16用于卡住坩埚柱底部的第二个坩埚；
所述样品输送单元还包括一用于测量自重块17的限位传感器20，所述限位传感器20设置于料槽18的底部并与运动控制单元相连。
进一步地，所述测量单元包括内有空腔10的加热炉5，加热炉5顶端轴心处设置与空腔10相通的小孔11，加热炉5下方设置可放入空腔10的托架7，所述托架7底部设置密封圈12，用于托架7放入空腔10时封闭空腔10，所述托架7设置在高度调节器8上，所述高度调节器8由相连的第一传动结构2和第二传动结构4协同驱动进行高度调节和旋转；
所述测量单元还包括第三传动结构6，所述第三传动结构6驱动上料摆臂9，将放置在上料摆臂9运动端的坩埚3放置在托架7上，从而使坩埚进入空腔10进行加热；
所述测量单元还包括非接触式温度传感器1，所述非接触式温度传感器1设置在小孔11上方，用于测量坩埚3中铝电解质样品的温度；
所述装置还包括控温单元14、运动控制单元和数据采集处理单元，所述控温单元控制空腔10内的温度，所述运动控制单元用于控制传动结构的传动、非接触式温度传感器1的移动和卡环的开合，所述数据采集单元用于电解质温度数据采集和处理。
优选地，所述非接触式温度传感器1为红外温度仪，本领域技术人员可以根据需要选择其他非接触式温度传感器的种类。
优选地，所述空腔10内设置有保温内胆13。
优选地，所述加热炉5、非接触式温度传感器1和托架7同轴设置。
优选地，所述第一传动结构2、第二传动结构4和第三传动结构6中的任一个传动结构为气动装置驱动的直线运动和旋转运动机构，或电机驱动的滚珠丝杠直线运动和旋转运动机构。
优选地，所述限位传感器20为接近开关或光电传感器。但不限于此
优选地，所述料槽18为筒壁开口的圆筒。但不限于此。
优选地，所述自重块17为铁块。本领域技术人员还可以选择其他能被磁性材料吸附的金属块。
优选地，所述隔热垫19的制作材料为保温棉或石棉。但不限于此。
优选地，所述第一卡环15和第二卡环16均为气动装置驱动的直线运动和旋转运动机构，或电机驱动的滚珠丝杠直线运动和旋转运动机构。但不限于此。
优选地，所述坩埚3为不锈钢坩埚或石墨坩埚，但不限于此。
本发明装置的各单元部件固定在机架上。
本发明还提供了一种无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的方法，所述方法包括以下步骤：
1)开始测量工作时，将铝电解质样品置于坩埚3中，若干个坩埚3置于料槽18中，此时，第一卡环15处于闭合夹紧状态，第二卡环16处于打开状态；
2)按下“启动”按钮后，上料摆臂9运动至料槽18轴线下方的“等待上料位”，此时，第一卡环15处于打开状态，第二卡环16处于闭合夹紧状态，将料槽18底部的第一个坩埚置于上料摆臂9工位上，进行第一个坩埚内铝电解质初晶温度的测量，料槽18底部的第一个坩埚上样后，料槽18底部的第二个坩埚下降成为第一个坩埚；
3)一次测量完成后，托架7将坩埚3传送至卸料位，上料摆臂9实现坩埚3的自动卸料，卸料后上料摆臂9返回到“等待上料位”进行步骤2)的上料和测量过程；
4)当限位传感器20检测到自重块17时，停止上料过程，并继续完成最后一次测量过程。
本发明中铝电解初晶温度的测量过程为：上料摆臂9通过第三传动结构6由“等待上料位”旋转或移动到“上料位”，托架7由第二传动结构4上升至“取料位”后托住坩埚3，上料摆臂9回到“等待上料位”，接下来第一传动结构2将托架7与坩埚3一同传送至加热炉5的空腔10内的“测量位”，“测量位”可通过高度调节器8调节托架7从而进行微调，托架7底部的密封圈12将空腔10封住形成封闭；
坩埚3进入加热炉5后，加热炉5由控温单元14控制开始升温，将电解质样品加热至电解质熔融温度，恒温，然后以5-10℃/min的匀速降温到待机温度，在电解质达到熔融温度及降温到待机温度过程中，非接触式温度传感器1监测电解质温度的变化，并通过数据采集处理单元建立温度-时间关系曲线，数据采集处理单元自动识别和判定曲线拐点，曲线拐点处温度即为铝电解质初晶温度；
本发明的升温过程采用PID控制加热温度的方法实现。
本发明中电解质选用CR＝2.72的铝电解质，电解质熔融温度为980℃，待机温度为880℃，初晶温度为954.7℃。
本发明适用于各种成分的铝电解质初晶温度测量，也适用于除铝电解质以外的其他电解质的初晶温度的测量。本发明采用的温度传感器，高灵敏、抗干扰、实现实时变化温度的ms级响应测量，降低了变化温度中热电偶测量的延迟误差，同时避免了热电偶作为耗材更换的浪费性。
本发明采用全自动的上料-卸料整体传动机构，一次完成上料，全程无需管理，自动检测试样坩埚结束时报警提醒，高效可靠，不需要人员干预，解放劳动力，消除人员在高温操作的安全隐患。
本发明的装置具有测量结果准确，结构简单，重复性和再现性稳定，便于操作,从而有效保证铝电解生产的平稳运行，最大限度地发挥其电能效率，最终达到进一步推动铝电解生产的管理水平和技术进步，并能为提高铝电解效率，改进铝电解工艺具有重要意义。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图；
图2为本发明装置中样品输送单元的分解结构示意图；
图3为本发明装置中测量单元的结构示意图；
图4为本发明装置中测量单元的工作状态示意图；
图5为本发明实施例2的温度-时间曲线；
附图标记：1、非接触式温度传感器；2、第一传动结构；3、坩埚；4、第二传动结构；5、加热炉；6、第三传动结构；7、托架；8、高度调节器；9、上料摆臂；10、空腔；11、小孔；12、密封圈；13、保温内胆；14、控温单元；15、第一卡环；16、第二卡环；17、自重块；18、料槽；19、隔热垫；20、限位传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地介绍，但不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1和图2所示，一种无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置，所述装置包括样品输送单元，所述样品输送单元包括料槽18，所述料槽18内叠加放置若干个坩埚3，若干个坩埚3中任一坩埚的底部设置隔热垫19，所述叠加放置的若干个坩埚3形成坩埚柱，所述坩埚柱顶部放置自重块17；
所述样品输送单元还包括可开合的第一卡环15和第二卡环16，所述第一卡环15用于卡住坩埚柱底部的第一个坩埚，所述第二卡环16用于卡住坩埚柱底部的第二个坩埚；
所述样品输送单元还包括一用于测量自重块17的限位传感器20，所述限位传感器20设置于料槽18的底部并与运动控制单元相连。
如图1、图3、图4所示，所述装置还包括测量单元，所述测量单元包括内有空腔10的加热炉5，加热炉5顶端轴心处设置与空腔10相通的小孔11，加热炉5下方设置可放入空腔10的托架7，所述托架7底部设置密封圈12，用于托架7放入空腔10时封闭空腔10，所述托架7设置在高度调节器8上，所述高度调节器8由相连的第一传动结构2和第二传动结构4协同驱动进行高度调节和旋转；
所述测量单元还包括第三传动结构6，所述第三传动结构6驱动上料摆臂9，将放置在上料摆臂9运动端的坩埚3放置在托架7上，从而使坩埚进入空腔10进行加热；
所述测量单元还包括非接触式温度传感器1，所述非接触式温度传感器1设置在小孔11上方，用于测量坩埚3中铝电解质样品的温度；
所述装置还包括控温单元14、运动控制单元和数据采集处理单元，所述控温单元控制空腔10内的温度，所述运动控制单元用于控制传动结构的传动、非接触式温度传感器1的移动和卡环的开合，所述数据采集单元用于电解质温度数据采集和处理。
所述非接触式温度传感器1为红外温度仪。
所述空腔10内设置有保温内胆13。
所述加热炉5、非接触式温度传感器1和托架7同轴设置。
所述第一传动结构2、第二传动结构4和第三传动结构6中的任一个传动结构为气动装置驱动的直线运动和旋转运动机构，或电机驱动的滚珠丝杠直线运动和旋转运动机构。
所述料槽18为筒壁开口的圆筒。
所述自重块17为铁块。
所述隔热垫19的制作材料为保温棉。
所述第一卡环15和第二卡环16均为为气动装置驱动的直线运动和旋转运动机构，或电机驱动的滚珠丝杠直线运动和旋转运动机构。
所述坩埚3为石墨坩埚。
本实施例中传动机构与运动控制单元连接按照控制单元的指令运动；所述的样品输送单元、测量单元、控温单元、运动控制单元、数据采集处理单元协同工作形成一套完整装置。
本发明的各单元固定在支架上。
实施例2
一种无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的方法，所述方法包括以下步骤：
1)开始测量工作时，将铝电解质样品置于坩埚3中，若干个坩埚3置于料槽18中，此时，第一卡环15处于闭合夹紧状态，第二卡环16处于打开状态；
2)按下“启动”按钮后，上料摆臂9运动至料槽18轴线下方的“等待上料位”，此时，第一卡环15处于打开状态，第二卡环16处于闭合夹紧状态，将料槽18底部的第一个坩埚置于上料摆臂9工位上，进行第一个坩埚内铝电解质初晶温度的测量，料槽18底部的第一个坩埚上样后，料槽18底部的第二个坩埚下降成为第一个坩埚；
3)测量开始时，上料摆臂9通过第三传动结构6由“等待上料位”旋转或移动到“上料位”，托架7由第二传动结构4上升至“取料位”后托住坩埚3，上料摆臂9回到“等待上料位”，接下来第一传动结构2将托架7与坩埚3一同传送至加热炉5的空腔10内的“测量位”，“测量位”可通过高度调节器8调节托架7从而进行微调，托架7底部的密封圈12将空腔10封住形成封闭；
4)坩埚3进入加热炉5后，加热炉5由PID控制升温，将电解质样品加热至980℃，恒温，然后以5-10℃/min的匀速降温到880℃，在电解质达到980℃及降温到880℃过程中，红外温度仪监测电解质温度的变化，并通过数据采集处理单元建立温度-时间关系曲线，如图5所示，数据采集处理单元自动识别和判定曲线拐点，曲线拐点处温度即为电解质初晶温度，由曲线得出电解质的电解温度为972.6℃，初晶温度为954.64℃；
5)一次测量完成后，托架7将坩埚3传送至卸料位，上料摆臂9实现坩埚3的自动卸料，卸料后上料摆臂9返回到“等待上料位”进行步骤2)的上料和测量过程；
6)当限位传感器20检测到自重块17时，停止上料过程，并继续完成最后一次测量过程。
本发明实施例中采用的红外温度仪的测量误差≤1％。
同时采用差热分析法得到的结果，初晶温度为955.3℃。
同时采用传统热电偶测温步冷曲线法测得的结果，初晶温度为954.0℃。
测量结果与其他实验技术获得的结果近似，测量误差在非接触式温度传感器的误差范围内。
实施例3
采用实施例1的装置和实施例2的方法，选取不同的样品进行测定，电解质样品由氟化钠、氟化铝、氟化钙和氧化铝组成，氟化钙占电解质总重量的5％，氧化铝占电解质的总重量5％，其余为氟化钠和氟化铝(分子比为2.4:1)，称样量为20g。
测得电解质初晶温度为951.1℃，同时采用热电偶测温步冷曲线法得到的结果为950.6℃。
测量结果与传统实验技术获得的结果近似，测量误差在非接触式温度传感器的误差范围内。
实施例4
采用实施例1的装置和实施例2的方法，随机选取铝电解质样品，不同点在于：共测量6次，每次称取的电解质质量不一样，分别为10g共2次，20g共2次，30g共2次。测得电解质初晶温度结果如表1所示：
表1同一样品不同重量的测量结果
由表1可以看出本发明的装置测量数据的重复性很好，而传统的热电偶测量受到人员操作方式的影响很大，比如热电偶探头每次插入电解质的深度等。
Claims (7)
1.一种无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置，其特征在于，所述装置包括样品输送单元和测量单元，所述样品输送单元包括料槽(18)，所述料槽(18)内叠加放置若干个坩埚(3)，若干个坩埚(3)中任一坩埚的底部设置隔热垫(19)，所述叠加放置的若干个坩埚(3)形成坩埚柱，所述坩埚柱顶部放置自重块(17)；
所述样品输送单元还包括可开合的第一卡环(15)和第二卡环(16)，所述第一卡环(15)用于卡住坩埚柱底部的第一个坩埚，所述第二卡环(16)用于卡住坩埚柱底部的第二个坩埚；
所述样品输送单元还包括一用于测量自重块(17)的限位传感器(20)，所述限位传感器(20)设置于料槽(18)的底部。
2.根据权利要求1所述的无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置，其特征在于，所述测量单元包括内有空腔(10)的加热炉(5)，加热炉(5)顶端轴心处设置与空腔(10)相通的小孔(11)，加热炉(5)下方设置可放入空腔(10)的托架(7)，所述托架(7)底部设置密封圈(12)，用于托架(7)放入空腔(10)时封闭空腔(10)，所述托架(7)设置在高度调节器(8)上，所述高度调节器(8)由相连的第一传动结构(2)和第二传动结构(4)协同驱动进行高度调节和旋转；
所述测量单元还包括第三传动结构(6)，所述第三传动结构(6)驱动上料摆臂(9)，将放置在上料摆臂(9)运动端的坩埚(3)放置在托架(7)上，从而使坩埚进入空腔(10)进行加热；
所述测量单元还包括非接触式温度传感器(1)，所述非接触式温度传感器(1)设置在小孔(11)上方，用于测量坩埚(3)中铝电解质样品的温度；
所述装置还包括控温单元(14)、运动控制单元和数据采集处理单元，所述控温单元控制空腔(10)内的温度，所述运动控制单元用于控制传动结构的传动、非接触式温度传感器(1)的移动和卡环的开合，所述数据采集单元用于电解质温度数据采集和处理。
3.根据权利要求1或2所述的无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置，其特征在于，所述料槽(18)为筒壁开口的圆筒。
4.根据权利要求1或2所述的无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置，其特征在于，所述自重块(17)为铁块。
5.根据权利要求1或2所述的无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置，其特征在于，所述隔热垫(19)的制作材料为保温棉或石棉。
6.根据权利要求1或2所述的无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置，其特征在于，所述第一卡环(15)和第二卡环(16)均为气动装置驱动的直线运动和旋转运动机构，或电机驱动的滚珠丝杠直线运动和旋转运动机构。
7.根据权利要求1所述的无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置，其特征在于，所述坩埚(3)为不锈钢坩埚或石墨坩埚。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420361789.9U CN204269580U (zh) | 2014-07-01 | 2014-07-01 | 无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420361789.9U CN204269580U (zh) | 2014-07-01 | 2014-07-01 | 无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204269580U true CN204269580U (zh) | 2015-04-15 |
Family
ID=52804441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420361789.9U Expired - Fee Related CN204269580U (zh) | 2014-07-01 | 2014-07-01 | 无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204269580U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109371428A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-02-22 | 东北大学 | 一种自动检测铝电解质过热度和电解温度的装置和方法 |
-
2014
- 2014-07-01 CN CN201420361789.9U patent/CN204269580U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109371428A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-02-22 | 东北大学 | 一种自动检测铝电解质过热度和电解温度的装置和方法 |
| CN109371428B (zh) * | 2018-12-19 | 2024-04-26 | 东北大学 | 一种自动检测铝电解质过热度和电解温度的装置和方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105445321B (zh) | 一种程序温控条件下可燃材料热性能的检测装置 | |
| CN202501748U (zh) | 用于金属及合金凝固高温相变规律的实验用加热装置 | |
| CN103713007A (zh) | 烧结矿软化滴落点测试实验装置 | |
| CN109211438B (zh) | 一种原位观察连铸保护渣相变过程热流密度的装置及方法 | |
| CN107643316B (zh) | 一种快速凝固传热性能综合测试装置和测试方法 | |
| CN104407007A (zh) | 一种测定冶金渣熔化温度区间及熔化行为的方法 | |
| CN108413770B (zh) | 一种真空感应熔炼过程温度实时测控校准系统及方法 | |
| CN110332801B (zh) | 一种兼具在线熔体粘度测量和在线监测的多功能高温加热装置 | |
| CN102520009A (zh) | 降温涂料降温性能在线连续检测装置及其检测方法 | |
| CN205821415U (zh) | 用于Ti‑6Al‑4V合金丝材快速热处理的机械控制设备 | |
| CN204269580U (zh) | 无人值守全自动连续性测量铝电解质初晶温度的装置 | |
| CN203858222U (zh) | 测量金属塞贝克系数的装置 | |
| CN201425582Y (zh) | 强磁场差热分析装置 | |
| CN203672496U (zh) | 全自动连续性非接触测量铝电解质初晶温度的系统 | |
| CN206671238U (zh) | 一种导热系数测试仪 | |
| CN203310766U (zh) | 双丝法熔化和结晶性能测试装置 | |
| CN206467327U (zh) | 多晶硅铸锭炉固液界面测量机构 | |
| CN203068996U (zh) | 中频感应烧结炉用测温装置 | |
| CN100587378C (zh) | 铝电解初晶温度检测炉系统装置 | |
| CN109856183B (zh) | 一种金属型差压铸造固液界面换热系数的测定方法及装置 | |
| CN203705374U (zh) | 烧结矿软化滴落点测试实验装置 | |
| CN103759835B (zh) | 全自动连续性非接触测量铝电解质初晶温度的系统及方法 | |
| CN106840956A (zh) | 冷热双腔蒸发残渣测定仪 | |
| CN207402971U (zh) | 一种混凝土构件跟踪养护装置 | |
| CN101871821B (zh) | 一种电解质初晶温度测量方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150415 Termination date: 20170701 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |