组合式石墨发热体及蒸馏炉的制作方法与工艺

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组合式石墨发热体及蒸馏炉的制作方法与工艺
本实用新型涉及一种组合式石墨发热体及蒸馏炉,尤其是一种应用于稀土金属生产的蒸馏炉的组合式石墨发热体及蒸馏炉。

背景技术:
目前,稀土金属的生产,例如钐、铕、镱、铥的生产通常采用蒸馏炉,在高温、真空条件下,采用镧热还原的工艺方法对稀土金属进行提取;具体是将稀土金属(例如钐、铕、镱、铥等)在坩埚内形成金属蒸汽,然后在接收器冷凝结晶。生产稀土金属的蒸馏炉内的发热体一般采用石墨发热体。该发热体需要具有良好的稳定性、耐腐蚀、使用寿命长。常规的石墨发热体为一体式发热体,耐腐蚀性较差,使用寿命较短。目前市场上也有纯度高、强度高、密度高的一体式高纯石墨,但价格较高。一体式石墨发热体在高温条件下,容易发生腐蚀变形;坩埚与石墨发热体间隙小,出炉吊装坩埚时,坩埚与石墨发热体容易发生磕碰,常造成石墨发热体断裂、损坏。一旦损坏,该石墨发热体即整体报废,需要将石墨发热体整体更换,费用高昂。除了一体式石墨发热体,也有组合式石墨发热体。申请号为201410249346.5的中国专利申请公开了一种组合式石墨发热体,其包括电极棒、两块发热板、炉壳、卡环、底盘和保温筒;其中,两块发热板均包括固定端、发热区、插接端三部分,由一整块石墨板整体加工而成;所述发热区为多个菱形构成的镂空结构,所述菱形的数量≥2,并且水平对称排布;在各菱形的两个对称角之间均加工有水平的加强板,并且该加强板的两端为等电位点。该石墨发热体加工复杂,且报废后的更换成本仍较高。申请号为201320664801.9的中国专利申请公开了一种分体式石墨发热体组,其包括由高、低间隔分布的几字形发热体和多个连接块;所述发热体的低几字端头上设有成三角形分布的螺孔Ⅰ;所述连接块包括连接板和设置在所述连接板上的截面呈直角梯形的凸台,所述凸台的直角边与腰边的夹角α为55°~65°,所述凸台上设有与所述连接板同轴的螺栓孔,所述连接板上设有与所述螺孔Ⅰ相匹配的螺孔Ⅱ,所述连接块通过螺栓与所述发热体固定。该分体式石墨发热体组的几字形发热体仅在一端与连接块连接,且整体上呈平板结构。因此,目前仍然亟需一种成本低、易于更换且使用寿命长的石墨发热体。

技术实现要素:
本实用新型的目的在于提供一种组合式石墨发热体,其成本低,易于更换且使用寿命长。本实用新型的另一目的在于提供一种稀土金属蒸馏炉。本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的。本实用新型提供一种组合式石墨发热体,所述石墨发热体包括电极座、电阻片和多条石墨发热条;所述石墨发热条均为蛇形,且每条石墨发热条均具有头部和尾部;第n条石墨发热条的头部与第n+1条石墨发热条的头部互相靠近,并连接在电极座上;第n+1条墨发热条的尾部与第n+2条石墨发热条的尾部互相靠近,并连接在电阻片上;其中,n≥1且n为奇数;第一条石墨发热条的尾部与最后一条石墨发热条的尾部互相靠近,并连接在电阻片上。本实用新型中,所述石墨发热条的头部和尾部方向相反。根据本实用新型的石墨发热体,优选地,所述石墨发热条的头部位于所述石墨发热条的上部,所述石墨发热条的尾部位于所述石墨发热条的下部。本实用新型并不意欲限制头部和尾部的具体位置,完全可以位置互换。本实用新型中,第n条与第n+1条石墨发热条的头部互相靠近,同时第n+1条与第n+2条石墨发热条的尾部互相靠近,且第一条石墨发热条的尾部与最后一条石墨发热条的尾部互相靠近。这样就可以围合成一个整体。因此,本实用新型的组合式石墨发热体优选具有中空结构,更优选具有圆筒形结构。本实用新型中,优选地,每条石墨发热条为3折蛇形或5折蛇形,更优选为3折蛇形。根据本实用新型的石墨发热体,优选地,所述石墨发热条的数量为偶数,所述电极座的数量为所述石墨发热条的数量的一半。根据本实用新型的一个实施方式,所述石墨发热条的数量为6~14条。作为优选,所述石墨发热条的数量为6~10条,例如8条。根据本实用新型的一个实施方式,所述电极座的数量为4~7个,优选为4~5个。根据本实用新型的石墨发热体,优选地,所述石墨发热条的头部设有突出部;所述电极座设有与所述突出部形状相匹配的凹槽,且所述突出部嵌入所述凹槽内。该突出部与电极座连接,从而方便加工。根据本实用新型的石墨发热体,优选地,所述石墨发热条的突出部设有第一螺栓孔,第n条石墨发热条的头部和第n+1条的石墨发热条的头部均与电极座通过第一螺栓孔连接在一起。根据本实用新型的石墨发热体,更优选地,所述石墨发热条的尾部设有第二螺栓孔,第n+1条石墨发热条的尾部与第n+2条石墨发热条的尾部均与电阻片通过第二螺栓孔连接在一起;且第一条石墨发热条的尾部与最后一条石墨发热条的尾部均与电阻片通过第二螺栓孔连接在一起。上述连接均可以通过螺栓连接。本实用新型的螺栓优选为能够耐高温、耐腐蚀的螺栓,并优选为钼螺栓。这样能够避免在高温条件下发生熔断和打弧现象,有利于石墨发热体的长期使用。采用这样的连接方式,每条石墨发热条均可以方便地安装、拆卸,便于更换。本实用新型中,每条石墨发热条可以为平板形,也可以具有合适的弧度。为了便于加工,优选地,每条石墨发热条均为平板形,并通过将电极座和电阻片设置为具有弧度的形状,从而使多条石墨发热条围成圆筒形的组合式石墨发热体。采用本实用新型的设置方式,石墨发热条加工简单,且位置关系相对灵活。根据本实用新型的石墨发热体,优选地,所述石墨发热条的厚度均为30~60mm;所述石墨发热条的高度均为800~1500mm;所述石墨发热体具有圆筒形结构,且所述石墨发热体的直径为400~800mm。根据本实用新型的石墨发热体,更优选地,所述石墨发热条的厚度均为35~50mm;所述石墨发热条的高度均为1000~1400mm;且所述石墨发热体的直径为500~700mm。根据本实用新型的一个实施方式,所述石墨发热条的厚度均为40mm;石墨发热条的高度均为1200mm;组合式石墨发热体的直径为600mm。本实用新型中,所述电极座的形状不限。优选地,所述电极座为弧形。优选地,所述电极座设有与石墨发热条的头部的突出部形状相匹配的凹槽,所述石墨发热条的头部的突出部嵌入所述凹槽内,并通过螺栓固定。这样的设置方式能够增强连接的稳固性,同时增大电极座与石墨发热条的接触面积,从而提高电导率。本实用新型还提供一种稀土金属蒸馏炉,所述蒸馏炉具有上述的组合式石墨发热体。其他部件可以采用本领域已知的那些,这里不再赘述。相对于传统的一体式石墨发热体,本实用新型的组合式石墨发热体特别适合大功率的稀土金属(例如钐、铕、镱、铥)的镧热还原法蒸馏炉,特别是功率为150kw及以上的稀土金属的镧热还原法的蒸馏炉。本实用新型的组合式石墨发热体中,石墨发热条采用廉价的普通石墨即可,避免了使用强度高、密度高的昂贵的高纯石墨,从而有效降低了制造成本。与传统的稀土金属蒸馏炉的相比,本实用新型的蒸馏炉可实现稀土金属(特别是金属钐)的大型化和规模化生产,提高了生产效率,大幅度降低了石墨发热体的消耗。由于本实用新型的石墨发热体中,石墨发热条为可拆卸式,因而当石墨发热条损坏后,直接更换该条发热体条即可,无需将石墨发热体整体更换,成本更低,且检修、更换更方便,提高了安全性和石墨发热体的使用寿命。附图说明图1为实施例1的组合式石墨发热体的纵向展开示意图。图2为实施例1的组合式石墨发热体的俯视图。图3为实施例1的组合式石墨发热体的侧视剖面图。附图标记说明如下:1-石墨发热条,11-突出部,12-尾部,2-电极座,3-电阻片,4-螺栓孔。具体实施方式下面结合具体实施例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。实施例1本实施例的组合式石墨发热体包括8条石墨发热条1、4个电极座2和4个电阻片3。由图1~3可知,本实施例的组合式石墨发热体的石墨发热条1为三折蛇形结构,石墨发热条1具有头部和尾部12,且头部设有突出部11。突出部11和尾部12上均设有螺栓孔4。第n(n为1、3或5)条与第n+1条石墨发热条1的头部互相靠近,钼螺栓通过螺栓孔4将突出部11与一个电极座2连接;第n+1条与第n+2条石墨发热条1的尾部12互相靠近,钼螺栓通过螺栓孔4将尾部12与一个电阻片3连接。第一条石墨发热条的尾部12与第八条石墨发热条的尾部12互相靠近,并通过一个电阻片3连接,从而围成圆筒形的组合式石墨发热体。石墨发热条1的厚度均为40mm,高度均为1200mm;组合式石墨发热体的直径为600mm。本实施例的电极座2均呈弧形,电极座2的下端设有与石墨发热条1的突出部11形状相匹配的凹槽,并通过螺栓与石墨发热条1的突出部11固定在一起。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。...
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