本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種用于石墨質(zhì)陰極碳塊磷生鐵澆鑄工藝前的陰極預(yù)熱工作站，其功能是將組合好的陰極和鋼棒通過絕緣處理后，采用通電方式對鋼棒加熱。

背景技術(shù)：

電解鋁行業(yè)是能源消耗量相當(dāng)大的行業(yè)之一。我國的電解鋁產(chǎn)量在世界排名第一，并且是鋁材料的消費(fèi)大國，因此電解鋁行業(yè)急需低能耗的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本，節(jié)約人力和節(jié)能環(huán)保的國家發(fā)展要求。

在電解鋁的過程中，需要對石墨制備陰極?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常使用搗制方法。如果使用鋼棒與陰極碳塊之間添加磷鐵，就必須對陰極碳塊進(jìn)行預(yù)熱。此工藝能夠有效加大現(xiàn)有技術(shù)中電解鋁效率底的問題，具有降低陰極碳塊壓降的效果；節(jié)能高效。為了實(shí)現(xiàn)該先進(jìn)工藝的實(shí)施，需要設(shè)計(jì)一種陰極組裝預(yù)熱站，對陰極碳塊進(jìn)行加熱，以實(shí)現(xiàn)陰極碳塊澆鑄磷鐵的工藝。該陰極組裝預(yù)熱站的研發(fā)，符合當(dāng)下國家節(jié)能減排的號召。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明創(chuàng)造提供適用于全新工藝要求的陰極組裝預(yù)熱站。

本發(fā)明創(chuàng)造的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：陰極組裝預(yù)熱站，其特征在于：包括框架主體、控制系統(tǒng)、平臺小車、保溫防護(hù)罩、加熱電極、加熱變壓器、高壓斷路器、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)；

所述的框架主體采用龍門框架，在龍門框架上設(shè)有卷揚(yáng)升降機(jī)構(gòu)及氣動升降機(jī)構(gòu)；

所述的控制系統(tǒng)包括操作臺、PLC電控柜；操作臺位于龍門框架的一側(cè)，PLC電控柜緊鄰龍門框架；

在龍門框架的外側(cè)地面上設(shè)置軌道，軌道兩端分別設(shè)有平臺小車，在軌道上安裝激光測距傳感器，由PLC電控柜控制平臺小車在地面軌道上行走；每輛平臺小車上置有若干組陰極碳塊，每組陰極碳塊設(shè)有兩個槽，每個槽內(nèi)放置2根鋼棒，相鄰2根鋼棒中間預(yù)留間隙，鋼棒與陰極碳塊中間做絕緣處理；

所述的加熱電極分布于龍門框架兩側(cè)和中間位置，與平臺小車上的陰極碳塊數(shù)量相匹配，每組陰極碳塊對應(yīng)設(shè)置5組加熱電極，所述的加熱電極由氣動升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動升降，PLC電控柜控制氣動升降機(jī)構(gòu)動作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加熱電極與鋼棒夾緊或松開；由PLC電控柜控制高壓斷路器通電，經(jīng)加熱變壓器為加熱電極提供高壓電，實(shí)現(xiàn)陰極預(yù)熱；

所述的保溫防護(hù)罩安裝在龍門框架上，由卷揚(yáng)升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動升降，當(dāng)平臺小車移動到完全置于龍門框架內(nèi)，PLC電控柜控制卷揚(yáng)升降機(jī)構(gòu)帶動保溫防護(hù)罩落下，與平臺小車構(gòu)成一個密閉的空間，在保溫防護(hù)罩內(nèi)側(cè)與鋼棒、陰極碳塊對應(yīng)的位置設(shè)有溫度傳感器，用于采集鋼棒及陰極碳塊的溫度；

所述的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)包括水泵、壓力傳感器、溫度傳感器、流量計(jì)，控制閥門及冷卻管路，所述的冷卻管路分布于龍門框架的保溫防護(hù)罩上，并與加熱電極連接，在冷卻管路上設(shè)有壓力傳感器、溫度傳感器及流量計(jì)，由PLC電控柜控制冷卻水流量對預(yù)熱站的加熱電級和電纜進(jìn)行冷卻。

每個平臺小車上放置6組陰極碳塊，每組陰極碳塊共設(shè)置4根鋼棒，組裝后的每組陰極碳塊上對應(yīng)設(shè)置5組加熱電極。

一種前述的陰極組裝預(yù)熱站的使用方法，其步驟如下：

1）將陰極碳塊放到1個臺平臺車上，將陰極鋼棒與陰極碳塊組裝，在鋼棒與陰極碳塊中間填充絕緣材料；

2）由PLC電控柜控制平臺車進(jìn)入陰極組裝預(yù)熱站，當(dāng)平臺小車移動到完全置于龍門框架內(nèi)，放下保溫防護(hù)罩，氣缸工作，龍門框架兩側(cè)加熱電極將鋼棒夾持；龍門框架中間的加熱電極將陰極碳塊上的鋼棒壓緊，形成電流回路；

3）啟動加熱程序，控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的加熱溫度，對陰極碳塊和陰極鋼棒進(jìn)行預(yù)熱；預(yù)熱完成后，加熱變壓器自動停電，加熱電極張開，防護(hù)罩升起，平臺車開回初始位置，將另一臺平臺車駛?cè)?，開始下一循環(huán)。

所述的步驟3）的加熱過程中， 由PLC電控柜采集鋼棒及陰極碳塊溫度，當(dāng)鋼棒及陰極碳塊溫度達(dá)到溫度門限值時，控制變壓器通/斷電。

本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果：本發(fā)明創(chuàng)造采用上述方案，其設(shè)計(jì)構(gòu)思是將組合好的陰極碳塊和鋼棒通過絕緣處理后，兩側(cè)與中間的加熱電極在氣缸的帶動下夾緊鋼棒，使其接觸，由變壓器供電，加熱電極與鋼棒經(jīng)變壓器構(gòu)成回路，此時鋼棒成為電阻，對鋼棒進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱陰極碳塊后澆筑磷鐵；該陰極組裝預(yù)熱工作站可同時加熱6組組合好的石墨質(zhì)陰極碳塊和鋼棒組合體，分低溫段和高溫段兩段加熱、保溫。爐內(nèi)氣氛氧含量控制在14%以內(nèi)，通過預(yù)熱后澆鑄的陰極碳塊有效降低陰極鐵碳壓降，降低鋁電解直流電耗，提高電流效率，成品合格率達(dá)99%以上，達(dá)到低成本、低電耗、高效率的目的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明創(chuàng)造的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖3是圖1的俯視圖。

具體實(shí)施方式

陰極組裝預(yù)熱站，如圖1所示，包括框架主體、控制系統(tǒng)、平臺小車7、保溫防護(hù)罩3、加熱電極11、加熱變壓器5、高壓斷路器15、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)1。

框架主體采用龍門框架4，在龍門框架4上設(shè)有卷揚(yáng)升降機(jī)構(gòu)12及氣動升降機(jī)構(gòu)13。

所述的控制系統(tǒng)包括操作臺9、PLC電控柜6；操作臺9位于龍門框架4的一側(cè)，PLC電控柜6緊鄰龍門框架。

在龍門框架4的外側(cè)地面上設(shè)置軌道，軌道兩端分別設(shè)有平臺小車7，在軌道上安裝激光測距傳感器，由PLC電控柜6控制平臺小車7在地面軌道上行走；每輛平臺小車7上置有6組陰極碳塊8，陰極碳塊8設(shè)有兩個槽，每個槽內(nèi)放置2根鋼棒10，相鄰2根鋼棒10中間預(yù)留間隙，鋼棒10與陰極碳塊8中間做絕緣處理。

加熱電極11分布于龍門框架4的兩側(cè)和中間位置，與平臺小車7上的陰極碳塊數(shù)量相匹配，每組陰極碳塊8對應(yīng)設(shè)置5組加熱電極11，如圖所示，本示例中龍門框架4的兩側(cè)和中間位置分別放置6組加熱電極，加熱電極11由氣動升降機(jī)構(gòu)13驅(qū)動升降，氣動升降機(jī)構(gòu)包括氣缸、氣動閥和三聯(lián)件，加熱電極與氣動升降機(jī)構(gòu)的氣缸桿連接，PLC電控柜控制氣動升降機(jī)構(gòu)動作，在氣動升降機(jī)構(gòu)氣缸桿的帶動下，加熱電極11實(shí)現(xiàn)與鋼棒18的夾緊或松開。由PLC電控柜6控制高壓斷路器15通斷，經(jīng)加熱變壓器5及電纜為加熱電極11提供高壓電，實(shí)現(xiàn)陰極預(yù)熱。

保溫防護(hù)罩3安裝在龍門框架4上，由卷揚(yáng)升降機(jī)構(gòu)12驅(qū)動升降，當(dāng)平臺小車7移動到完全置于龍門框架4內(nèi)，PLC電控柜6控制卷揚(yáng)升降機(jī)構(gòu)12帶動保溫防護(hù)罩3落下，與平臺小車7構(gòu)成一個密閉的空間，在保溫防護(hù)罩3內(nèi)側(cè)與鋼棒、陰極碳塊對應(yīng)的位置設(shè)有溫度傳感器，用于采集鋼棒及陰極碳塊的溫度.

冷卻循環(huán)水系統(tǒng)1包括水泵、壓力傳感器、溫度傳感器、流量計(jì)，控制閥門及冷卻管路，冷卻管路分布于龍門框架的保溫防護(hù)罩3上，并與加熱電極12連接，在冷卻管路上設(shè)有壓力傳感器、溫度傳感器及流量計(jì)，由PLC電控柜6控制冷卻水流量，對預(yù)熱站的加熱電級11和電纜進(jìn)行冷卻。防止加熱溫度高電極融化，冷卻管路內(nèi)的冷卻水為軟化水或蒸餾水，不含任何雜質(zhì)，不導(dǎo)電。

該陰極組裝預(yù)熱站的使用方法，其步驟如下：

1）將陰極碳塊放到1個臺平臺車上，將陰極鋼棒與陰極碳塊組裝，在鋼棒與陰極碳塊中間填充絕緣材料；

2）由PLC電控柜控制平臺車進(jìn)入陰極組裝預(yù)熱站，當(dāng)平臺小車移動到完全置于龍門框架內(nèi)，放下保溫防護(hù)罩，氣動升降機(jī)構(gòu)的氣缸動作，龍門框架兩側(cè)的加熱電極將鋼棒夾持；龍門框架中間加熱電極將陰極碳塊的兩個鋼棒壓緊，形成電流回路；

3）啟動加熱程序，控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的加熱溫度，對陰極碳塊和陰極鋼棒進(jìn)行預(yù)熱；整個工作周期通常為2-3小時，根據(jù)不同規(guī)格陰極碳塊加熱時間有所不同，預(yù)熱完成后，加熱變壓器自動停電，加熱電極張開，防護(hù)罩升起，平臺車開回初始位置，將另一臺平臺車駛?cè)耄_始下一循環(huán)；（員工將陰極碳塊和鋼棒按工藝要求擺放在一個臺車上后，操作臺車自動進(jìn)入預(yù)熱站，完成一個加熱周期后，澆筑磷鐵，兩車交替工作，節(jié)省時間）

在步驟3）的加熱過程中， 由PLC電控柜采集鋼棒及陰極碳塊溫度，當(dāng)鋼棒及陰極碳塊溫度達(dá)到溫度門限值時，控制變壓器通/停電。