電解鋁用陰極炭塊預(yù)熱裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電解鋁技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電解鋁用陰極炭塊預(yù)熱裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)鋁電解槽還一直沿用炭糊搗固技術(shù)組裝陰極炭塊，由于受到原材料質(zhì)量及操作技術(shù)水平的影響，搗固后的陰極炭塊電阻不均勻且相對(duì)較大，且搗固糊需要在電解槽內(nèi)進(jìn)行焙燒燒結(jié)，而這一過(guò)程又難以有效控制，使電解槽陰極電流分布出現(xiàn)偏差，爐底壓降偏高(與國(guó)外磷鐵澆鑄陰極相比)。
[0003]磷鐵澆鑄的主要優(yōu)勢(shì)是在電解槽使用壽命周期內(nèi)，陰極壓降比較穩(wěn)定，且整體比普通糊料扎固陰極炭塊低約50毫伏左右，節(jié)能效果顯著；磷鐵澆鑄的質(zhì)量穩(wěn)定，均勻性好，有利于提高電解槽壽命；磷鐵在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)損耗，可重復(fù)使用，節(jié)約了大量的材料成本；磷鐵代替糊料，可減少陰極內(nèi)襯廢料的產(chǎn)生，環(huán)保效果好；對(duì)操作人員的技術(shù)依賴小，澆鑄所需人員少，產(chǎn)量高。
[0004]在常溫下進(jìn)行陰極磷生鐵澆筑，由于鋼棒與炭塊的導(dǎo)熱系數(shù)不同，例如，鋼為50千卡/平方米?時(shí)?度，炭塊為0.2千卡/平方米?時(shí)?度，兩者相差250倍，熱膨脹系數(shù)也不同，當(dāng)磷生鐵水(1300°C左右)注入后，鋼棒受熱快、膨脹大，同樣熱量傳給熱膨脹系數(shù)小的炭塊，將會(huì)造成炭塊開(kāi)裂。炭塊的裂紋一般都發(fā)生在燕尾槽的端角上，這是因?yàn)闊釕?yīng)力容易在端角處集中，即所謂“端角效應(yīng)”。該炭塊上槽后會(huì)造成電解槽漏槽事故的發(fā)生。
[0005]因此，要想減少炭塊的開(kāi)裂傾向必須對(duì)炭塊和陰極鋼棒進(jìn)行預(yù)熱，而國(guó)內(nèi)外尚沒(méi)有類(lèi)似的成熟裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種電解鋁用陰極炭塊預(yù)熱裝置及其使用方法，以解決上述問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明提供一種電解鋁用陰極炭塊預(yù)熱裝置，包括預(yù)熱機(jī)框架、分別安裝在所述預(yù)熱機(jī)框架上的預(yù)熱機(jī)和預(yù)熱機(jī)提升機(jī)構(gòu)、設(shè)置在所述預(yù)熱機(jī)下方的軌道以及可沿所述軌道移動(dòng)的陰極組合塊輸送車(chē)，所述陰極組合塊輸送車(chē)上設(shè)置有陰極組合塊安裝工位，所述預(yù)熱機(jī)與所述陰極組合塊輸送車(chē)配合可形成陰極組合塊加熱腔，其中，所述陰極組合塊安裝工位位于所述陰極組合塊加熱腔內(nèi)。
[0008]其中，所述預(yù)熱機(jī)提升機(jī)構(gòu)可以是液壓式或電動(dòng)式等結(jié)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)不限，只要其與所述預(yù)熱機(jī)連接，并能使所述預(yù)熱機(jī)升降且降落至所述陰極組合塊輸送車(chē)上即可。
[0009]基于上述預(yù)熱裝置，所述預(yù)熱機(jī)包括有多個(gè)沿所述軌道長(zhǎng)度方向并排設(shè)置的加熱結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述加熱結(jié)構(gòu)與所述陰極組合塊輸送車(chē)配合形成一個(gè)所述陰極組合塊加熱腔。
[0010]基于上述預(yù)熱裝置，所述陰極組合塊輸送車(chē)上設(shè)置有多個(gè)所述陰極組合塊安裝工位，每個(gè)所述陰極組合塊安裝工位與一個(gè)所述加熱結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)。其中，所述陰極組合塊加熱腔覆蓋與所述加熱結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的所述陰極組合塊安裝工位。所述定位傳感器使多個(gè)所述加熱結(jié)構(gòu)與多個(gè)所述陰極組合塊安裝工位一一對(duì)應(yīng)，確保每個(gè)所述陰極組合塊加熱腔覆蓋單個(gè)所述陰極組合塊安裝工位。
[0011]基于上述預(yù)熱裝置，所述加熱結(jié)構(gòu)包括有安裝在所述陰極組合塊安裝工位上方的加熱元件。其中，所述加熱元件優(yōu)選為電加熱元件，所述加熱元件設(shè)置在與安裝在所述陰極組合塊安裝工位中的陰極組合塊中的陰極鋼棒的正上方。所述加熱結(jié)構(gòu)用于間接輻射加熱安裝在對(duì)應(yīng)的陰極組合塊安裝工位上的陰極組合塊。所述加熱元件優(yōu)選為電阻絲、電阻帶或陶瓷加熱器等電阻式加熱元件。
[0012]基于上述預(yù)熱裝置，它還包括控制所述預(yù)熱機(jī)、所述預(yù)熱機(jī)提升機(jī)構(gòu)以及所述陰極組合塊輸送車(chē)的控制器。其中，所述控制器可以控制所述預(yù)熱機(jī)中的加熱結(jié)構(gòu)選擇性加熱，可以控制所述陰極組合塊輸送車(chē)沿所述軌道將其上的陰極組合塊移動(dòng)至所述預(yù)加熱中的加熱結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的位置，還可以控制所述預(yù)熱機(jī)提升機(jī)構(gòu)工作，以帶動(dòng)所述預(yù)熱機(jī)做升降運(yùn)動(dòng)。
[0013]基于上述預(yù)熱裝置，它還包括用于檢測(cè)所述陰極組合塊輸送車(chē)與所述預(yù)熱機(jī)對(duì)準(zhǔn)的定位傳感器，所述定位傳感器與所述控制器連接。其中，所述定位傳感器為位置傳感器，其主要是為了檢測(cè)所述預(yù)熱機(jī)與所述陰極組合塊輸送車(chē)上的所述陰極組合塊安裝工位是否準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)，并將相應(yīng)的信息傳輸給所述控制器，所述控制器控制所述陰極組合塊輸送車(chē)移動(dòng)，使所述陰極組合塊安裝工位與所述加熱結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)，以使所述陰極組合塊安裝工位位于后續(xù)形成的所述陰極組合塊加熱腔中。
[0014]基于上述預(yù)熱裝置，所述陰極組合塊輸送車(chē)為電動(dòng)式、液壓式或拖拉式陰極組合塊輸送車(chē)。
[0015]本發(fā)明提供一種上述預(yù)熱裝置的使用方法，包括以下步驟:
步驟一、將陰極組合塊裝在所述陰極組合塊輸送車(chē)上的所述陰極組合塊安裝工位上，再將所述陰極組合塊輸送車(chē)沿所述軌道移動(dòng)至與所述預(yù)熱機(jī)的下方；
步驟二、控制所述預(yù)熱機(jī)提升機(jī)構(gòu)將所述預(yù)熱機(jī)降落至所述陰極組合塊輸送車(chē)上，形成所述陰極組合塊加熱腔，且所述陰極組合塊位于所述陰極組合塊加熱腔中；
步驟三、控制所述預(yù)熱機(jī)對(duì)所述陰極組合塊加熱腔中的陰極組合塊進(jìn)行輻射加熱，并加熱至預(yù)定溫度；
步驟四、停止所述預(yù)熱機(jī)加熱，借助所述預(yù)熱機(jī)提升機(jī)構(gòu)將所述預(yù)熱機(jī)升起，并沿著所述軌道使所述陰極組合塊輸送車(chē)將加熱后的所述陰極組合塊從所述預(yù)熱機(jī)的下方移出。
[0016]基于上述使用方法，當(dāng)所述預(yù)熱機(jī)包括多個(gè)間隔并排設(shè)置的加熱結(jié)構(gòu)，所述陰極組合塊輸送車(chē)上設(shè)置有多個(gè)陰極組合塊安裝工位，所述預(yù)熱裝置包括有定位傳感器和控制器時(shí)；所述步驟一包括將多個(gè)陰極組合塊分別裝在多個(gè)所述陰極組合塊安裝工位上；再將所述陰極組合塊輸送車(chē)沿所述軌道移動(dòng)至所述預(yù)熱機(jī)的下方；然后采用所述定位傳感器配合所述控制器，通過(guò)所述控制器控制所述陰極組合塊輸送車(chē)將多個(gè)所述陰極組合塊與多個(gè)所述加熱結(jié)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)。
[0017]基于上述使用方法，所述加熱結(jié)構(gòu)上安裝有加熱元件，在所述步驟一中，所述定位傳感器與所述陰極組合塊輸送車(chē)配合，使所述陰極組合塊中的陰極鋼棒位于所述加熱元件的正下方，并間隔設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)所述陰極組合塊與多個(gè)所述加熱結(jié)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)。其中，由于陰極鋼棒的熱導(dǎo)率高，所述加熱元件位于所述陰極鋼棒的正上方，所述陰極鋼棒溫度會(huì)比較容易加熱至300?800°C ;而所述陰極炭塊升溫則較慢，當(dāng)所述陰極鋼棒溫度較高時(shí)，所述控制器會(huì)自動(dòng)調(diào)整加熱元件的功率，避免鋼棒溫度過(guò)高而浪費(fèi)電能。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的電解鋁用陰極炭塊預(yù)熱裝置中的預(yù)熱機(jī)借助預(yù)熱機(jī)提升機(jī)構(gòu)可降落至陰極組合塊輸送車(chē)上，并形成所述陰極組合塊加熱腔來(lái)對(duì)其中的單塊陰極組合塊進(jìn)行加熱，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)所述陰極炭塊和鋼棒進(jìn)行預(yù)熱，以達(dá)到安全澆筑磷生鐵的工藝條件，并減少陰極炭塊的開(kāi)裂，同時(shí)還可以提高所述預(yù)熱機(jī)的加熱效率，并提高間接輻射加熱所述陰極組合塊的溫度；其次，所述預(yù)熱機(jī)可以包括一個(gè)或多個(gè)加熱結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)一塊或多塊所述陰極組合塊預(yù)熱；所述加熱結(jié)構(gòu)中的加熱元件設(shè)置于所述陰極組合塊安裝工位的上方，可以實(shí)現(xiàn)在I?5小時(shí)內(nèi)將鋼棒的溫度由常溫加熱至300?800°C，而同時(shí)將陰極炭塊的溫度由常溫加熱至200?550°C，并且熱效率相對(duì)較高；所述預(yù)熱裝置通過(guò)安裝所述預(yù)熱機(jī)提升機(jī)構(gòu)來(lái)升降所述預(yù)熱機(jī)，方便所述陰極組合塊輸送車(chē)輸送或輸出所述陰極組合塊；因此，本發(fā)明提供的電解鋁用陰極炭塊預(yù)熱裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)；本發(fā)明提供的使用電解鋁用陰極炭塊預(yù)熱裝置的預(yù)熱方法可以使所述加熱元件位于待加熱的陰極組合塊中的陰極鋼棒的正上方，比較容易實(shí)現(xiàn)對(duì)陰極組合塊加熱，使所述陰極鋼棒和陰極炭塊同時(shí)達(dá)到預(yù)定溫度，避免所述鋼棒因溫度過(guò)高而浪費(fèi)電能，可以同時(shí)對(duì)多塊陰極組合塊自動(dòng)預(yù)熱，方法比較簡(jiǎn)單。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的陰極炭塊預(yù)熱裝置結(jié)構(gòu)的立體示意圖。
[0020]圖2為圖1所示的陰極炭塊預(yù)熱裝置結(jié)構(gòu)的正視圖。
[0021]圖3為圖1所示的陰極炭塊預(yù)熱裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0022]圖4為圖1所示的陰極炭塊預(yù)熱裝置結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0023]其中，圖中元件符號(hào)1、預(yù)熱機(jī)框架；2、預(yù)熱機(jī)；3、陰極組合塊輸送車(chē)；4、預(yù)熱機(jī)提升機(jī)構(gòu)；5、控制器；6、陰極組合塊；7、鋼軌；8、陰極炭塊；9、陰極鋼棒。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0025]請(qǐng)參閱圖1至圖4，本發(fā)明實(shí)施例提供一種電解鋁用陰極炭塊預(yù)熱裝置，包括有預(yù)熱機(jī)框架1、安裝在所述預(yù)熱機(jī)框架I上的預(yù)熱機(jī)2和預(yù)熱機(jī)提升機(jī)構(gòu)4、經(jīng)過(guò)所述預(yù)熱機(jī)I的鋼軌7、可沿所述鋼軌7運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)式陰極組合塊輸送車(chē)3、固定在所述預(yù)熱機(jī)框架I上的控制器5和用于使所述陰極組合塊輸送車(chē)與所述預(yù)熱機(jī)對(duì)準(zhǔn)的定位傳感器(圖未示)。
[0026]所述預(yù)熱機(jī)框架I包括頂框和用于支撐所述頂框的四個(gè)支撐柱。所述預(yù)熱機(jī)2安裝在所述頂框的下方。所