CN207713837U - 一种阴极炭块组预热装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及铝电解槽阴极炭块组组装用设备领域，尤其涉及一种采用磷生铁浇铸方法组装阴极炭块组的预热装置。该装置包括加热炉体、基座和控制系统，加热炉体设置于基座上，在加热炉体的上部对应于阴极钢棒垂直投影区的位置设置加热喷嘴，加热喷嘴直接加热阴极钢棒，阴极炭块则通过与阴极钢棒及周围热空气的热量交换进行间接加热，加热炉体内部设置有测温装置，测温装置与控制系统连接。本实用新型具有如下特点：一方面，该设备采用燃气加热，能够将阴极炭块组加热至足够且均匀的温度，满足后续浇铸工艺的需要；另一方面，整套设备配置简单，不需要配置配电及循环冷却水系统，运输方便，便于在不同铝厂生产。
Description
技术领域
本实用新型涉及铝电解槽阴极炭块组组装用设备领域，尤其涉及一种采用磷生铁浇铸方法组装阴极炭块组的预热装置。
背景技术
金属铝在工业大规模生产中主要采用霍尔-埃鲁(Hall-Héroult)熔盐电解法获得，即电解溶解在以熔融冰晶石为主要成分的电解质中的氧化铝，生产液态的金属铝。
生产金属铝的直接设备为铝电解槽，铝电解槽主要由两大部分组成，一部分为阳极，通常由碳素材料构成；另一部分为阴极，由阴极炭块、阴极钢棒与内衬材料构成。
铝电解槽被串联在整个电解系列中，电流从阳极进入电解槽，通过熔融的电解质，穿过铝液，进入阴极炭块，再通过装配在阴极炭块中的阴极钢棒和与之相连的阴极母线进入下一台电解槽。
阴极炭块组作为铝电解槽的重要组成部分，主要有两方面作用：一方面，它作为导体将直流电导出至下一台电解槽；另一方面，它要抵抗铝液和电解质腐蚀、冲刷，保护底部内衬材料不受破坏。传统的阴极炭块组由阴极炭块、钢棒和连接阴极炭块与钢棒的糊料组成，阴极炭块与钢棒同向水平放置，钢棒的一端伸出电解槽的侧壁与阴极母线相连接。采用砸糊连接的阴极炭块组在组装前需要将其整体加热至100℃左右，以满足糊料砸固的需要。该方法对炭块组温度要求较低，预热主要采用简易的电加热排实现。
近年来，随着电解铝技术水平的不断提高，采用磷生铁替代糊料连接阴极炭块与钢棒的技术逐渐成熟，该方法不但可以大幅度降低阴极炭块组的物理压降，还可提高电解槽的生产稳定性。但是，需要指出的是采用磷生铁浇铸技术时需要对阴极炭块组整体加热至500～600℃的高温，并且，阴极炭块及钢棒加热的温度及其分布的均匀性对后整个浇铸工艺的成功率影响巨大。同时，也对生产过程中阴极炭块组的物理压降产生影响。如：炭块或钢棒加热温度不足或温度分布不均匀，在浇铸过程中的热冲击将使阴极炭块产生裂纹，无法使用。浇铸过程产生的裂纹也可能在电解槽生产过程中恶化，进而造成电解槽早期破损。因此，必须采用专用的加热装备实现阴极炭块组的预热。
目前，国内外铝厂为实现上述磷生铁浇铸工艺，主要采取如下方式和设备：
(1)将阴极炭块和钢棒分别加热，再在高温下将二者预先组对，最后用磷生铁进行浇铸。配套生产系统的生产流程长，能耗高，铝厂需要专门建设独立的阴极组装车间安放大量的设备，该方法投资巨大。并且，设备一旦安装使用，几乎很难转移至其他现场使用。
(2)采用电加热方式对阴极炭块和钢棒进行整体加热。该方法使用的设备需要配备大功率配电装置和循环水冷却系统。该类设备的能耗较高，且投资较大。与第一类设备相似，即设备一旦安装并投入使用，很难移动至其他场地进行生产，无法方便快捷的适应不同现场浇铸生产的需要。此外，循环水一旦泄露会对阴极炭块组产生致命的影响。
根据上述分析，现有加热设备存在加热能耗高，设备不能够方便快捷的转运，有泄露风险，且投资大等问题。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种阴极炭块组预热装置，一方面，该设备采用燃气加热，能够将阴极炭块组加热至足够且均匀的温度，满足后续浇铸工艺的需要；另一方面，整套设备配置简单，不需要配置配电及循环冷却水系统，运输方便，便于在不同铝厂生产。
本实用新型的技术方案是：
一种阴极炭块组预热装置，包括加热炉体、基座和控制系统，加热炉体设置于基座上，在加热炉体的上部对应于阴极钢棒垂直投影区的位置设置加热喷嘴，加热喷嘴直接加热阴极钢棒，阴极炭块则通过与阴极钢棒及周围热空气的热量交换进行间接加热，加热炉体内部设置有测温装置，测温装置与控制系统连接。
所述的阴极炭块组预热装置，加热喷嘴在沿阴极炭块组长度方向的位置是可调节的。
所述的阴极炭块组预热装置，控制系统通过控制加热喷嘴产生的热量对阴极炭块组的加热过程进行控制。
所述的阴极炭块组预热装置，加热炉体的支撑框架内部镶嵌有保温材料，支撑框架通过外部的液压升降装置实现自动升降。
所述的阴极炭块组预热装置，基座的平台上设置有强化对流的凸台，阴极炭块组安放于凸台之上。
所述的阴极炭块组预热装置，基座的平台包含至少一个加热工作区和至少一个炭块预组装工作区，加热时加热工作区与加热炉体组成密闭或半密闭的加热腔体。
所述的阴极炭块组预热装置，基座是可移动的，用来切换加热工作区和炭块预组装工作区。
所述的阴极炭块组预热装置，阴极炭块组预热装置每次至少加热一组阴极炭块组。
所述的阴极炭块组预热装置，阴极炭块组预热装置同时加热2组～8组阴极炭块组。
本实用新型的优点及有益效果是：
(1)本实用新型阴极炭块组温度均匀性好，浇铸产品的阴极压降低。
(2)本实用新型设备便于移动，可满足不同场地的浇铸需要。
(3)本实用新型设备对外部条件要求低。
附图说明
图1为本实用新型的轴测图。
图2为本实用新型的主视图。
图3为本实用新型的俯视图。
图4为本实用新型的侧视图。
图中，1、加热炉体；2、基座；2-a、加热工作区；2-b、预组装工作区；3、控制系统；4、阴极钢棒；5、加热喷嘴；6、阴极炭块；7、测温装置；8、支撑框架；9、液压升降装置；10、凸台。
具体实施方式
下面结合附图对实施例进行详细说明，但本实用新型的保护范围不受实施例所限。
实施例1
如图1-图4所示，本实施例的阴极炭块组预热装置，主要包括：加热炉体1、基座2和控制系统3等，具体结构如下：
加热炉体1设置于基座2上，在加热炉体1的上部对应于阴极钢棒4垂直投影区的位置设置加热喷嘴5，通过加热喷嘴5直接加热阴极钢棒4，阴极炭块6则通过与阴极钢棒4及周围热空气的热量交换进行间接加热，控制系统3通过控制加热喷嘴5产生的热量对阴极炭块组的加热过程进行控制。
加热喷嘴5在沿阴极炭块组长度方向的位置是可调节的，加热炉体1内部设置有测温装置7，测温装置7与控制系统3联锁。加热炉体1的支撑框架8内部镶嵌有保温材料，支撑框架8通过外部的液压升降装置9实现自动升降。
基座2的平台上设置三个有强化对流的凸台10，阴极炭块组安放于三个凸台10之上。基座2的平台包含一个加热工作区2-a和一个炭块预组装工作区2-b，加热时加热工作区2-a与加热炉体1组成密闭的加热腔体。基座2是可移动的，用来切换加热工作区2-a和炭块预组装工作区2-b。
控制系统3通过检测加热炉体1内测温装置反馈的信号，调节燃料和助燃剂的配比和加入量，从而控制整个阴极炭块组的升温速率。
本实施例中，阴极炭块组预热装置使用的燃料为天然气，阴极炭块组预热装置每次加热2组阴极炭块组。
实施例2
本实施例中，阴极炭块组预热装置使用的燃料为重油，其他同实施例1。
实施例3
本实施例中，阴极炭块组预热装置每次加热8组阴极炭块组，其他同实施例1。
Claims (9)
1.一种阴极炭块组预热装置，其特征在于，包括加热炉体、基座和控制系统，加热炉体设置于基座上，在加热炉体的上部对应于阴极钢棒垂直投影区的位置设置加热喷嘴，加热喷嘴直接加热阴极钢棒，阴极炭块则通过与阴极钢棒及周围热空气的热量交换进行间接加热，加热炉体内部设置有测温装置，测温装置与控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的阴极炭块组预热装置，其特征在于：加热喷嘴在沿阴极炭块组长度方向的位置是可调节的。
3.根据权利要求1所述的阴极炭块组预热装置，其特征在于：控制系统通过控制加热喷嘴产生的热量对阴极炭块组的加热过程进行控制。
4.根据权利要求1所述的阴极炭块组预热装置，其特征在于：加热炉体的支撑框架内部镶嵌有保温材料，支撑框架通过外部的液压升降装置实现自动升降。
5.根据权利要求1所述的阴极炭块组预热装置，其特征在于：基座的平台上设置有强化对流的凸台，阴极炭块组安放于凸台之上。
6.根据权利要求1所述的阴极炭块组预热装置，其特征在于：基座的平台包含至少一个加热工作区和至少一个炭块预组装工作区，加热时加热工作区与加热炉体组成密闭或半密闭的加热腔体。
7.根据权利要求1所述的阴极炭块组预热装置，其特征在于：基座是可移动的，用来切换加热工作区和炭块预组装工作区。
8.根据权利要求1所述的阴极炭块组预热装置，其特征在于：阴极炭块组预热装置每次至少加热一组阴极炭块组。
9.根据权利要求8所述的阴极炭块组预热装置，其特征在于：阴极炭块组预热装置同时加热2组～8组阴极炭块组。
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| CN201721702199.8U CN207713837U (zh) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | 一种阴极炭块组预热装置 |
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| CN113953489A (zh) * | 2021-10-26 | 2022-01-21 | 阿坝铝厂 | 一种阴极组装检测方法 |
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2017
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