[发明专利]一种可连续往复加热的石墨质阴极炭块预热装备

说明书

技术领域

本发明涉及铝电解槽技术领域，具体地说是一种可连续往复加热的石墨质阴极炭块预热装备，主要用于磷生铁浇铸前石墨质阴极炭块预热。

背景技术

二十世纪末，挪威和法国先后研究开发出了两种不同的阴极炭块装备技术。挪威采用炭块与钢棒一体加热方法，法国采用炭块与钢棒分体加热方法，选用全石墨化阴极炭块，先将炭块和钢棒预热到一定温度，再以熔化的磷生铁铁水为填充料，浇铸到炭块和钢棒间隙，冷却凝固形成一个整体。到目前为止，国外凭借全石墨化优质阴极炭块、挪威和法国装备技术，阴极炭块磷生铁浇铸技术得到广泛应用。由于石墨质炭块热导率较差，只有全石墨化优质阴极炭块的四分之一左右。国内外一直没有能有效解决石墨质炭块氧化，能满足石墨质炭块温度梯度设置，可实现连续性生产的预热装备。

技术内容

本发明的目的是提供一种可连续往复加热的石墨质阴极炭块预热装备。

本发明根据铝电解槽石墨质阴极炭块理化指标和性能参数，结合铝电解槽用石墨质阴极炭块在加热过程中抗氧化能力、温度场和应力场分布和变化规律，自行设计制作一套能有效解决石墨质炭块氧化，能满足石墨质炭块温度梯度设置，可实现连续性生产的预热装备。

具体技术方案为：

石墨质阴极炭块预热装备的炉膛为隧道形，炉内炉外配置有输送辊道，炉膛正上方设置有均匀分布、能自主调节功率的电阻丝加热器，炉膛正上方安装可调频轴流风机、高压和低压氮气管、循环冷却水管、排烟管，配置有高低压自动/手动快速冲气装置，炉门配置有锁气装置，炉膛侧配置有可逆止排气装置。

本发明的阴极炭块预热装备结合石墨质阴极炭块热力学性能设计，炉内炉外配置有输送辊道，具有循环往复加热功能，能有效解决石墨质阴极炭块导热系数低，升温过程热应力集中问题。采用可调频轴流风机实现强对流循环传热方式。能有效控制石墨质阴极炭块热应力集中温度段升温速度。所配置的高低压自动/手动快速冲气装置、炉门配置有锁气装置，能确保炉内氧份控制，具有防止阴极炭块加热过程氧化功能。石墨质组装块在加热过程中，随着温度不断升高，烟气排放量逐步加大，在炉膛侧配置的可逆止排气装置，当炉内烟气达到一定浓度时，可实现炉内气体和压力按要求排放，能有效解决炉内负压和控制装置失灵问题，具有炉内气体和压力自动排放功能。

本发明为铝电解提供了一套石墨质阴极炭块磷生铁浇铸预热装备，填补了铝电解槽用石墨质阴极炭块磷生铁浇铸预热装备的空白，可实现四班三运转连续性生产。根据产能需求，可制作成多段加热炉，能同时满足各种系列铝电解槽用石墨质阴极炭块磷生铁浇铸，产品合格率达99%以上。

附图说明

图1是本发明的石墨质阴极炭块预热装备示意图。

图中，1―输送辊道，2―电阻丝加热器，3―调频轴流风机，4―高压氮气管，5―低压氮气管，6―循环冷却水管，7―排烟管，8―快速冲气装置，9―锁气装置，10―可逆止排气装置，A―加热一区，B―加热二区。

具体实施方式

如图1所示，本发明的石墨质阴极炭块预热装备由输送辊道1、电阻丝加热器2、调频轴流风机3、高压氮气管4、低压氮气管5、循环冷却水管6、排烟管7、快速冲气装置8、锁气装置9、可逆止排气装置10等构成，其炉膛为隧道形，高度1-1.2米，宽度2.4-3米，长度根据产能需求，可制作成多段加热炉。炉内炉外配置有输送辊道1，由进料辊道、出料辊道、炉内循环往复辊道3个系统组成，可实现连锁或独立运行。炉膛正上方设置有8套均匀分布、能自主调节功率的电阻丝加热器2，由PLC控制系统控制，可根据温度剃度要求自主设定加热制度。炉膛正上方安装有2台可调频轴流风机3，可根据温度均匀性要求自主设定轴流风机转速。炉外配置有制氮装置和储气装置，制氮装置和储气装置与高压氮气管4和低压氮气管5连通，可根据炉内气氛要求，自动切换高压或低压冲氮。循环冷却水管6由进水管和出水管组成，与可调频轴流风机连通，依靠循环冷却水对轴流风机制冷。排烟管7与可逆止排气装置10连通，当炉内烟气达到一定浓度时，可逆止排气装置单向逆止阀自动打开，可实现炉内气体和压力按要求排放。炉外配置有高低压自动/手动快速冲气装置8，快速冲气装置由储气装置、压力阀、管道构成，进气口设置在炉门位置，能有效控制炉门位置氧份浓度。炉门配置有锁气装置9，锁气装置由∑形耐高温石棉纤维、炉门和液压连杆构成，当炉门开启时，液压连杆带动炉门向外运动，∑形耐高温石棉纤维弹开，当炉门关闭时，液压连杆带动炉门向内运动，∑形耐高温石棉纤维压紧，达到良好锁气效果。可逆止排气装置10由6个排气逆止阀和排气管构成，均匀布置在炉膛侧壁上，能有效解决炉内负压和控制装置失灵问题，具有炉内气体和压力自动排放功能。