[发明专利]一种铝电解槽连续测温装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温熔体测量技术领域，特别涉及一种铝电解槽连续测温装置及其制造方法。

背景技术

熔盐电解金属铝是在电解槽中进行的，所用原料是氧化铝。由于氧化铝的熔点在2000℃以上，需要以冰晶石为溶剂，建立冰晶石-氧化铝熔体电解质体系，进而使电解过程在940℃~960℃之间进行。电解过程中以炭素材料为电极，直流电由阳极导入，经过电解质与铝液层后从阴极导出，因此，工业铝电解槽内始终处于高温、强腐蚀性和强磁场产生的熔体冲刷等因素的影响之中，给铝电解生产的温度测量带来了很大困难，温度信号难以长期、准确地采集。

现有的连续测温方法分为非接触式测温和接触式测温两种。非接触式测温是基于物体的热辐射和光传播、声传播原理设计而成，测量时感温元件不与被测物体直接接触。如采用红外线测温仪测量电解槽的温度时，只能测量电解质的表面温度，难以反映电解槽内部的实际温度变化情况，同时由于不与被测物体直接接触，测量受中间介质影响较大；特别是在工业生产中，现场环境较为恶劣，使用这种方式测温的难度较大。CN1011118186 公开了一种高温连续测温系统及测温管的制造方法，该高温连续测温系统包括测温管、光接收探头和信号分析仪，测温时将测温管插入待测钢水之中，用光接收探头接收来至测温管内的光辐射，光路信号经电缆传入信号分析仪；由于光路信号产生于钢水表面，且传播过程容易受到干扰，存在测量精度较低的问题。另外，CN202770552公开了一种基于声学技术的铝电解槽连续测温装置；该装置在铝电解槽四周中部同一水平面上分别平均安装多个声波导管，每个声波导管上分别设置一个声波接收器和一个声波发生器；声波发生器产生声信号，通过声波导管被声波接收器检测到；声波接收器将声信号转换为电压信号，被双通道数据采集卡接收；通过主机中的软件将两个通道中的信号进行双频估计，得出声波飞渡时间；然后计算得出铝电解质的温度，由于该装置接收的是间接的声波信号，且经过较为复杂的转换过程，所以仍然存在测量精度较低的问题。

接触式测温依据热平衡原理，即两物体接触足够长的时间后它们将具有相同的温度，根据此原理对物体的温度进行实时测量就称为接触式测温。CN103292924公布了一种稀土电解槽测温设备及测温热电偶，该测温设备由带保护套的热电偶、PLC和欧姆龙触摸屏组成，保护套采用石墨材料制成，热电偶通过PLC与欧姆龙触摸屏连接，PLC通过热电偶采集测温数据并记录，通过现场欧姆龙触摸屏查看电解槽的实际温度；尽管该设备能够在线实时测量稀土电解槽内电解液的温度，但作为热电偶保护套的石墨材料在高温条件下容易氧化，使得热电偶的使用寿命受到极大影响。CN1164919C公开了一种铝电解液温度测量用浸入式热电偶，该电偶采用整体嵌合式复合管结构，由接线盒铠装热电偶、连接管和复合型保护管组成，其中复合型保护管内管为陶瓷管，外管采用耐冰晶石腐蚀的铁基铸造合金保护管，保护管表面需要涂覆改性处理材料；该热电偶制作工艺复杂，采用的铁基合金保护管容易引入铁、硅等杂质，同时较厚的保护层使得电偶的温度响应速度较慢。

发明内容

针对现有铝电解槽连续测温方法中技术上存在的上述问题，本发明提供一种铝电解槽连续测温装置及其制造方法。

本发明的铝电解槽连续测温装置，由测温热电偶、补偿导线、单片机和显示器组成；测温热电偶通过补偿导线与单片机连接用于将测得的电压信号输入单片机；单片机用于机记录、储存传入的电压信号，并将它们转换为实时的温度数据；单片机与显示器连接，显示器用于显示实时的温度数据或某一时间段的温度变化情况；其中测温热电偶由热电极、绝缘材料、保护套管和接线盒组成，测温热电偶为K型热电偶或S型热电偶；所述保护套管的成分为NiFe₂O₄颗粒、NiFe₂O₄纳米粉和纳米粘结剂，按质量百分含量分别为75~94%、5~15%，1~10%；所述的NiFe₂O₄颗粒的粒径≤150μm；NiFe₂O₄纳米粉粒径在40~90nm；所述的纳米粘结剂为纳米凹土材料，包含SiO₂、Al₂Si₄O₁₀、Al₂O₃和MgO·Al₂O₃·SiO₂四种物相。

上述的绝缘材料为氧化镁粉末或氧化铝粉末。

上述的热电极的工作端的正负极焊合接点与保护套管底部内壁的间距≤10mm。