[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及电解质冶炼技术，特别是涉及一种全自动连续性非接触式测量铝电解质初晶温度的系统及方法。

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，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，但现有设备测量时采用自然降温，降温速率不可控，因此不可避免的会导致电解质的偏析及过冷现象的发生，并且由于热电偶测温的滞后性等，导致测量结果不准确；同时铝电解质的高温及强腐蚀性，使测温热电偶极易损坏，需要经常更换热电偶，且每次只能测量一个电解质样品，测量设备拆卸也比较麻烦，增加了生产成本、系统维护，效率较低。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种全自动连续性非接触式测量铝电解质初晶温度的系统，该系统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，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。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种全自动连续性非接触式测量铝电解质初晶温度的系统，所述系统包括若干个测量单元，任一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；

所述任一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；

所述系统还包括至少一个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；

所述系统还包括控温子系统14、运动控制子系统和数据采集处理子系统，所述控温子系统控制空腔10内的温度，所述运动控制子系统用于控制传动结构的传动和非接触式温度传感器1的移动，所述数据采集子系统用于电解质温度数据采集和处理。

优选地，所述测量单元的个数为六个，所述非接触式温度传感器1的个数为两个，本领域技术人员可以根据需要选择测量单元和非接触式温度传感器的个数。

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系统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，所述坩埚3为不锈钢坩埚或石墨坩埚，但不限于此。

本发明系统的各部件固定在机架上。

本发明还提供了一种全自动连续性非接触式测量铝电解质初晶温度的方法，所述方法包括以下步骤：

1）系统开始工作时，一个测量单元工作时，铝电解质样品置于坩埚3中，坩埚3置于上料摆臂9工位上，通过运动控制子系统，按下“启动”按钮后，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；

2）坩埚3进入加热炉5后，加热炉5由控温子系统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子系统建立温度-时间关系曲线，数据采集处理子系统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；

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，炉温维持待机温度，准备下次进行测量；