炉盖板、稀土金属电解槽及换热装置的制作方法

本实用新型涉及一种炉盖板、稀土金属电解槽及换热装置。

背景技术：

稀土电解槽的电流强度在5800A左右，电解温度在1000℃以上。在稀土电解槽使用过程中，炉口热量散失所占比重较高，热量利用效率较低。高温下，炉盖板发生严重变型，耐腐蚀性低；电解质挥发性高；阳极卡具的抗氧化能力弱；工人高温工作环境差。现有水冷型炉盖板的冷却效果低，冷却水出水口温度高，在水冷区域结垢严重。例如，CN205616965U公开了一种稀土金属电解炉，所述液压升降装置固定在电解炉的左侧表面，所述支架连接在液压升降装置的上部，所述连接杆固定在支架的顶部，所述导电块设置在连接杆的底部，所述钨阴极设置在导电块的表面，且导电块与钨阴极固定连接，所述炉盖设置在电解炉的顶部，所述冷却装置设置在炉盖的表面，所述尾气输送管道设置在钨阴极的右侧，所述除尘器连接在尾气输送管道的右端，所述温度监测器设置在电解炉的右侧表面，所述电源调整装置设置在温度监测器的下方。该稀土金属电解炉将冷却装置设置在炉盖的表面，换热效果不理想。

CN203582989U公开了一种水冷型稀土金属电解设备，包括炉壳、炉盖、阴极、铜排、电解电源柜，铜排一端与阴极电缆相连，阴极电缆的另一端与电解电源柜相连，阳极电缆的一端与电解电源柜相连，另一端与炉盖相连，炉盖及铜排内均为空腔，铜排的一开口端与阴极水冷管的一端联通，阴极水冷管的另一端接电解电源柜，阴极水冷管套在阴极电缆上；阳极水冷管一端与炉盖固接，阳极水冷管的另一端与电解电源柜连接，阳极水冷管套在阳极电缆上；阴极水冷管、阳极水冷管、炉盖空腔上均开有进出水口。电解过程时，通过给炉盖输入冷却水来避免产生高温，然而该专利文献并未公开炉盖板的详细结构。

CN203653720U公开了一种大型组合式稀土熔盐电解槽系统，包括大型组合式石墨槽、石墨阳极、钨阴极、钢保护壳、金属接收器、水冷炉盖板、电解电源，大型组合式石墨槽为分块榫卯连接组合在一起的两端为圆弧面的大型组合式石墨槽，在大型组合式石墨槽底部设有金属接收器金属接收器与水平方向有5～10°的倾斜；每个钨阴极与一个独立的电解电源的负极连接，各电解电源的正极均与水冷炉盖板连接，各个石墨阳极均与水冷炉盖板连接。水冷炉盖板由两层钢板中空焊接而成，在水冷炉盖板中间留出炉口，在水冷炉盖板的侧壁上设有冷却水进口和冷却水出口，在水冷炉盖板内冷却水进口和冷却水出口之间设有冷却水分隔板。上述结构尽管可以实现冷却，但其冷却效果依然有待于进一步提高。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种稀土金属电解槽的炉盖板，其冷却效果得到进一步改善。本实用新型的另一个目的在于提供一种稀土金属电解槽，其换热效果好，工作环境得到改善。本实用新型的再一个目的在于提供一种换热装置，其可以节约能耗，并重复利用冷却水。

一方面，本实用新型提供一种稀土金属电解槽的炉盖板，包括上层钢板、下层钢板、外周钢板、内周钢板、支撑块、隔板、进水口与出水口；上层钢板、下层钢板、外周钢板和内周钢板围合成供冷却水流动的空腔；内周钢板围合成位于炉盖板中部的通孔；支撑块设置在上层钢板和下层钢板之间；进水口和出水口均设置在外周钢板的一侧；隔板设置在上层钢板和下层钢板之间，并位于进水口和出水口之间，且所述隔板设置为偏向出水口的方向。

根据本实用新型的炉盖板，优选地，隔板与出水口的方向所夹锐角为偏向角，且所述偏向角为15～45°。

根据本实用新型的炉盖板，优选地，所述偏向角为30～35°。

根据本实用新型的炉盖板，优选地，所述支撑块的数量为5～8个。

根据本实用新型的炉盖板，优选地，所述支撑块为宽度为50～70mm，高度为50～70mm，且长度为80～105mm的长方体。

根据本实用新型的炉盖板，优选地，所述通孔为圆形，所述支撑块和所述隔板以所述通孔的圆心为对称中心均匀分布在上层钢板和下层钢板之间。

根据本实用新型的炉盖板，优选地，所述通孔的半径为450～550mm，所述支撑块和所述隔板均匀分布在半径为700～850mm的圆周上。

根据本实用新型的炉盖板，优选地，外周钢板围合成长度为1000～1300mm、宽度1000～1300mm和高度为90～130mm的方形结构，或者围合成直径为1000～1300mm的圆形结构；且上层钢板、下层钢板、外周钢板和内周钢板的厚度均为35～50mm。

另一方面，本实用新型提供一种稀土金属电解槽，包括电解槽本体和如上所述的炉盖板；电解槽本体具有炉口，炉盖板的通孔与所述炉口相匹配。

再一个方面，本实用新型提供一种换热装置，包括水泵、净化水设备、蓄水设备、热水使用设备和如上所述的稀土金属电解槽；稀土金属电解槽的炉盖板的进水口依次与水泵、净化水设备和蓄水设备连接；稀土金属电解槽的炉盖板的出水口与所述热水使用设备连接；热水使用设备与蓄水设备连接。

本实用新型将隔板偏向设置，使得冷却水全面覆盖炉盖板，从而达到更好的冷却效果。根据本实用新型优选的技术方案，将支撑块的数量和尺寸控制在合适范围，使得加工成本降低，但冷却效果更好。此外，本实用新型的稀土金属电解槽的换热效果好，从而使得工作环境得到改善。本实用新型将加热后的冷却水用于供热，节约了能耗；将冷却水重复利用，降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型的一种炉盖板的结构示意图。

图2为本实用新型的支撑块和隔板布置图。

图3为本实用新型的一种换热装置的结构示意图。

附图标记说明如下：

1-炉口、2-四周钢板、3-上层钢板、4-下层钢板、5-进水口、6-出水口、7-隔板、8-支撑块、10-水泵、11-净化水设备、12-蓄水设备、13-热水使用设备、100-稀土金属电解槽。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。

本实用新型的炉盖板用于将稀土金属电解槽密封。该炉盖板包括上层钢板、下层钢板、外周钢板、内周钢板、支撑块、隔板、进水口与出水口。上层钢板、下层钢板、外周钢板和内周钢板围合成供冷却水流动的空腔。上层钢板和下层钢板相对设置；外周钢板和内周钢板相对设置。上层钢板、下层钢板、外周钢板和内周钢板可以一体成型或者焊接成型，从而形成夹层空腔。钢板为本领域已知的材料，例如可以使用牌号为16Mn的钢板(Q345B)。在本实用新型中，上层钢板、下层钢板、外周钢板和内周钢板的厚度均为35～50mm，优选为36～40mm。

在本实用新型中，内周钢板围合成通孔，该通孔位于炉盖板中部。通孔的半径可以为450～550mm，优选为490～530mm。通孔与电解槽本体的炉口相配。

在本实用新型中，支撑块设置在上层钢板和下层钢板之间。也就是说，支撑块位于上述空腔内，用于支撑上层钢板和下层钢板，并可以实现部分导流功能。支撑块的数量可以为5～8个，优选为6～7个。我们发现，上述数量的支撑块就可以提高导流功能，且可以节约炉盖板生产成本。支撑块可以为长方体。支撑块的宽度可以为50～70mm，优选为60～65mm；高度为50～70mm，优选为60～65mm；长度为80～105mm，优选为90～100mm。

在本实用新型中，进水口和出水口均设置在外周钢板上；例如，进水口和出水口均设置在外周钢板的一侧。隔板设置在上层钢板和下层钢板之间，并位于进水口和出水口之间，从而将进水口和出水口分隔开来。隔板设置为偏向出水口的方向。所谓“偏向”，表示隔板与进水口方向和出水口方向均不平行，而是呈一定的夹角。出水口方向也可以称之为出水流动方向。我们发现，将隔板设置为偏向出水口方向非常有利于改善冷却效果，从而保证炉盖板在合适的温度范围，例如38℃以下。隔板与出水口的方向所夹锐角为偏向角。偏向角可以为15～45°，优选为30～35°。这样的偏向角更有利于提高冷却效果。

当本实用新型的通孔为圆形时，支撑块和隔板以所述通孔的圆心为对称中心均匀分布在上层钢板和下层钢板之间。以通孔的半径为450～550mm的圆形为例，支撑块和隔板均匀分布在以所述通孔的圆心为圆心，半径为700～850mm、优选为750～800mm的圆周上。

根据本实用新型的一个实施方式，外周钢板围合成长度为1000～1300mm、宽度1000～1300mm和高度为90～130mm的方形结构。例如，外周钢板围合成长度为1100～1200mm、宽度1100～1200mm和高度为100～110mm的方形结构。根据本实用新型的另一个实施方式，外周钢板围合成直径为1000～1300mm、优选为1100～1200mm的圆形结构。

本实用新型的稀土金属电解槽包括电解槽本体和如上所述的炉盖板。电解槽本体的结构可以参考CN203653720U、CN205616965U和CN203582989U，在此将其全文引入，并作为本实用新型的一部分。例如，电解槽本体包括石墨槽、石墨阳极、钨阴极、金属接收器和电解电源，石墨槽为分块榫卯连接组合在一起的两端为圆弧面的石墨槽，在石墨槽底部设有金属接收器金属接收器与水平方向有8～15°的倾斜；每个钨阴极与一个独立的电解电源的负极连接，各电解电源的正极均与炉盖板连接，各个石墨阳极均与炉盖板连接。本实用新型的电解槽本体具有炉口，炉盖板的通孔与所述炉口相匹配。

本实用新型的换热装置包括水泵、净化水设备、蓄水设备、热水使用设备和如上所述的稀土金属电解槽；稀土金属电解槽的炉盖板的进水口依次与水泵、净化水设备和蓄水设备连接。净化水设备和蓄水设备的种类并没有特别限制。净化水设备可以为净水机。蓄水设备可以为蓄水池等。在水泵的作用下，蓄水设备存放的水经过净化水设备的净化和处理，然后通过进水口进入稀土金属电解槽的炉盖板的空腔。稀土金属电解槽的炉盖板的出水口与热水使用设备连接。换热完成后得到热水，进入热水使用设备供热。热水使用设备与蓄水设备连接，从而将换热完成的水循环使用。

实施例1

图1为本实用新型的一种炉盖板的结构示意图。该稀土金属电解槽的炉盖板包括上层钢板3、下层钢板4、外周钢板2、内周钢板9、支撑块8、隔板7、进水口5与出水口6。上层钢板3、下层钢板4、外周钢板2和内周钢板9围合成供冷却水流动的空腔。上层钢板3、下层钢板4、外周钢板2和内周钢板9的厚度均为40mm。外周钢板2围合成长度为1100mm、宽度1100mm和高度为100mm的方形结构。

进水口5和出水口6均设置在外周钢板2的一侧。隔板7设置在上层钢板3和下层钢板4之间，并位于进水口5和出水口6之间。隔板7偏向出水口6的方向，隔板7与出水口6的方向所夹锐角(偏向角)为30°。

支撑块8的数量为7个，其设置在上层钢板3和下层钢板4之间。支撑块为宽度为60mm，高度为60mm，且长度为100mm的长方体。

参见图2，内周钢板2围合成通孔，其位于炉盖板中部。通孔为圆形，半径为490mm。支撑块8和隔板7以通孔的圆心为对称中心均匀分布在上层钢板3和下层钢板4之间，并均匀分布在以通孔的圆心为圆心、半径为785mm的圆周上。

实施例2

除了外周钢板围合成直径为1000～1300mm的圆形结构，其余结构和连接关系与实施例1相同。

实施例3

除了将支撑块减少为6个、并相应调整均匀分布的角度之外，其余结构和连接关系与实施例1相同。

实施例4

本实施例的稀土金属电解槽包括电解槽本体和实施例1的炉盖板；电解槽本体具有炉口，炉盖板的通孔与所述炉口相匹配。

15～20℃的冷却水通过进水口5进入上层钢板3、下层钢板4、外周钢板2和内周钢板9围合成供冷却水流动的空腔。经过隔板7的导流作用，全面覆盖该空腔，并依次流经支撑块8。换热完成后，形成35～38℃的水，经过出水口6流出。

运行18个月后，将炉盖板拆卸下来，可以发现内部无结垢。电解质使用量约为35kg/炉。阳极卡具的消耗数量降低为对比例1的2/3，工作环境温度明改善，站在炉盖板上不烫脚，可稳定操作。

对比例1

采用CN203653720U公开了的一种大型组合式稀土熔盐电解槽系统。15～20℃的冷却水通过进水口进入供冷却水流动的空腔，换热完成后，形成50～55℃的水，经过出水口流出。

运行4个月后，将炉盖板拆卸下来，结果发现内部结垢现象严重，几乎已经堵塞水冷通道，炉盖板和阳极卡具耐腐蚀性较差，电解质使用量为70kg/炉。

实施例5

本实施例的换热装置包括水泵10、净化水设备11、蓄水设备12、热水使用设备13和实施例4的稀土金属电解槽100；稀土金属电解槽100的炉盖板的进水口5依次与水泵10、净化水设备11和蓄水设备12连接。稀土金属电解槽100的炉盖板的出水口6与热水使用设备13连接；热水使用设备13与蓄水设备12连接。

蓄水设备12存放的水经过净化水设备11处理后得到15～20℃的冷却水，经过水泵10通过稀土金属电解槽100的炉盖板的进水口5进入上层钢板3、下层钢板4、外周钢板2和内周钢板9围合成供冷却水流动的空腔。经过隔板7的导流作用，全面覆盖该空腔，并依次流经支撑块8。换热完成后，形成35～38℃的水，经过出水口6流出。流出后的水进入热水使用设备13，换热完成后，回流至蓄水设备12。

本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本实用新型的范围。