[實(shí)用新型]一種陰極炭塊組預(yù)熱裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721702199.8
• 申請(qǐng)日: 2017-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN207713837U
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉銘;王印夫;趙冰洋;李斌;李大博;丁大勇;王文博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽鋁鎂科技有限公司
• 主分類號(hào): C25C3/08
• 分類號(hào): C25C3/08
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本實(shí)用新型涉及鋁電解槽陰極炭塊組組裝用設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種采用磷生鐵澆鑄方法組裝陰極炭塊組的預(yù)熱裝置。該裝置包括加熱爐體、基座和控制系統(tǒng)，加熱爐體設(shè)置于基座上，在加熱爐體的上部對(duì)應(yīng)于陰極鋼棒垂直投影區(qū)的位置設(shè)置加熱噴嘴，加熱噴嘴直接加熱陰極鋼棒，陰極炭塊則通過與陰極鋼棒及周圍熱空氣的熱量交換進(jìn)行間接加熱，加熱爐體內(nèi)部設(shè)置有測(cè)溫裝置，測(cè)溫裝置與控制系統(tǒng)連接。本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn)：一方面，該設(shè)備采用燃?xì)饧訜幔軌驅(qū)㈥帢O炭塊組加熱至足夠且均勻的溫度，滿足后續(xù)澆鑄工藝的需要；另一方面，整套設(shè)備配置簡(jiǎn)單，不需要配置配電及循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，運(yùn)輸方便，便于在不同鋁廠生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及鋁電解槽陰極炭塊組組裝用設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種采用磷生鐵澆鑄方法組裝陰極炭塊組的預(yù)熱裝置。

背景技術(shù)

金屬鋁在工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中主要采用霍爾-埃魯(Hall-Héroult)熔鹽電解法獲得，即電解溶解在以熔融冰晶石為主要成分的電解質(zhì)中的氧化鋁，生產(chǎn)液態(tài)的金屬鋁。

生產(chǎn)金屬鋁的直接設(shè)備為鋁電解槽，鋁電解槽主要由兩大部分組成，一部分為陽極，通常由碳素材料構(gòu)成；另一部分為陰極，由陰極炭塊、陰極鋼棒與內(nèi)襯材料構(gòu)成。

鋁電解槽被串聯(lián)在整個(gè)電解系列中，電流從陽極進(jìn)入電解槽，通過熔融的電解質(zhì)，穿過鋁液，進(jìn)入陰極炭塊，再通過裝配在陰極炭塊中的陰極鋼棒和與之相連的陰極母線進(jìn)入下一臺(tái)電解槽。

陰極炭塊組作為鋁電解槽的重要組成部分，主要有兩方面作用：一方面，它作為導(dǎo)體將直流電導(dǎo)出至下一臺(tái)電解槽；另一方面，它要抵抗鋁液和電解質(zhì)腐蝕、沖刷，保護(hù)底部?jī)?nèi)襯材料不受破壞。傳統(tǒng)的陰極炭塊組由陰極炭塊、鋼棒和連接陰極炭塊與鋼棒的糊料組成，陰極炭塊與鋼棒同向水平放置，鋼棒的一端伸出電解槽的側(cè)壁與陰極母線相連接。采用砸糊連接的陰極炭塊組在組裝前需要將其整體加熱至100℃左右，以滿足糊料砸固的需要。該方法對(duì)炭塊組溫度要求較低，預(yù)熱主要采用簡(jiǎn)易的電加熱排實(shí)現(xiàn)。

近年來，隨著電解鋁技術(shù)水平的不斷提高，采用磷生鐵替代糊料連接陰極炭塊與鋼棒的技術(shù)逐漸成熟，該方法不但可以大幅度降低陰極炭塊組的物理壓降，還可提高電解槽的生產(chǎn)穩(wěn)定性。但是，需要指出的是采用磷生鐵澆鑄技術(shù)時(shí)需要對(duì)陰極炭塊組整體加熱至500～600℃的高溫，并且，陰極炭塊及鋼棒加熱的溫度及其分布的均勻性對(duì)后整個(gè)澆鑄工藝的成功率影響巨大。同時(shí)，也對(duì)生產(chǎn)過程中陰極炭塊組的物理壓降產(chǎn)生影響。如：炭塊或鋼棒加熱溫度不足或溫度分布不均勻，在澆鑄過程中的熱沖擊將使陰極炭塊產(chǎn)生裂紋，無法使用。澆鑄過程產(chǎn)生的裂紋也可能在電解槽生產(chǎn)過程中惡化，進(jìn)而造成電解槽早期破損。因此，必須采用專用的加熱裝備實(shí)現(xiàn)陰極炭塊組的預(yù)熱。

目前，國(guó)內(nèi)外鋁廠為實(shí)現(xiàn)上述磷生鐵澆鑄工藝，主要采取如下方式和設(shè)備：

(1)將陰極炭塊和鋼棒分別加熱，再在高溫下將二者預(yù)先組對(duì)，最后用磷生鐵進(jìn)行澆鑄。配套生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)流程長(zhǎng)，能耗高，鋁廠需要專門建設(shè)獨(dú)立的陰極組裝車間安放大量的設(shè)備，該方法投資巨大。并且，設(shè)備一旦安裝使用，幾乎很難轉(zhuǎn)移至其他現(xiàn)場(chǎng)使用。

(2)采用電加熱方式對(duì)陰極炭塊和鋼棒進(jìn)行整體加熱。該方法使用的設(shè)備需要配備大功率配電裝置和循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。該類設(shè)備的能耗較高，且投資較大。與第一類設(shè)備相似，即設(shè)備一旦安裝并投入使用，很難移動(dòng)至其他場(chǎng)地進(jìn)行生產(chǎn)，無法方便快捷的適應(yīng)不同現(xiàn)場(chǎng)澆鑄生產(chǎn)的需要。此外，循環(huán)水一旦泄露會(huì)對(duì)陰極炭塊組產(chǎn)生致命的影響。

根據(jù)上述分析，現(xiàn)有加熱設(shè)備存在加熱能耗高，設(shè)備不能夠方便快捷的轉(zhuǎn)運(yùn)，有泄露風(fēng)險(xiǎn)，且投資大等問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種陰極炭塊組預(yù)熱裝置，一方面，該設(shè)備采用燃?xì)饧訜幔軌驅(qū)㈥帢O炭塊組加熱至足夠且均勻的溫度，滿足后續(xù)澆鑄工藝的需要；另一方面，整套設(shè)備配置簡(jiǎn)單，不需要配置配電及循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，運(yùn)輸方便，便于在不同鋁廠生產(chǎn)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：