用于多极镁电解槽的换热装置的制作方法

本实用新型涉及换热装置，具体涉及一种用于多极镁电解槽的换热装置。

背景技术：

镁电解是海绵钛全流程生产工艺的关键环节之一，电解槽是镁电解工艺的核心设备，电解槽温度控制非常重要，因为电解的温度不仅影响熔融电解质的导电度、初晶温度、密度、黏度、表面张力等物理化学性质，而且直接影响到电解槽的电流效率；为使电解生成的金属镁保持熔融状态，电解温度应比镁的熔点高，但是温度太高，电流效率下降、熔体蒸发损失大、热损失增加，操作条件恶化；温度太低，电解质的黏度相对较高，不利于氯、镁、渣与电解质分离，影响产品产量和质量。

目前公开的CN205954122U专利中涉及一种镁电解槽降温装置，包括冷却主管、冷却弯支管、连接法兰、固定法兰、钢外护管、钢外护管、密封堵板、封头和加强筋；在冷却弯支管内设置加强筋；所述冷却主管上部设置钢外护管；所述冷却主管顶部设置连接法兰；在冷却主管的下部连接冷却弯支管，并形成内部冷却介质通路；各部分采用焊接连接。但是该降温装置存在长时间在高温电解质中运行，冷却弯支管在重力作用下造成中间部位下垂，容易出现冷却弯支管和冷却主管的连接焊缝开裂，导致电解质进入冷却弯支管中堵塞降温装置。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种支管中间部位不容易下垂的用于多极镁电解槽的换热装置。

为实现上述目的，本实用新型用于多极镁电解槽的换热装置包括两个并列的下端密封的立式换热主管，两立式换热主管中下部之间联通前后并列的多层弯头换热支管，弯头换热支管内设置加强筋，其特别之处在于弯头换热支管至少两端弯头之间的直管部外周有轴向换热翅片。具有换热支管中间部位不容易下垂的优点。

作为优化，弯头换热支管内设置加强筋是弯头换热支管至少两端弯头之间的直管部内周通过放射状分布的多个并列径向加强筋固连中心加强管。

弯头换热支管直管部外周固装周向放射状分布的，与弯头换热支管直管部轴线平行分布的多个并列横直型轴向换热翅片。改进换热支管内外部加强装置的结构，增加换热支管在高温状态下的强度；在换热支管外部增加散热翅片，可以增加换热装置的换热面积；当电解槽需要降温时开启换热风机，电解质多余的热量能够被快速带出电解槽，达到降温的目的。

作为优化，固连中心加强管和弯头换热支管直管部内周的径向加强筋为横直型，多个放射状并列横直型径向加强筋与多个并列放射状横直型轴向换热翅片至少有一组在弯头换热支管直管部内外周内外对称分布。

作为优化，在弯头换热支管直管部内外周内外对称分布的并列横直型径向加强筋与并列放射状横直型轴向换热翅片为在中心加强管直径上分布的对称两组。

作为优化，两立式换热主管中下部外周的前或后侧换热支管接口与弯头换热支管的弯头端焊接联通后，在所述焊缝处套装焊缝保护环，焊缝保护环的两端分别与换热主管中下部和换热支管的弯头端焊接在一起。该装置换热支管和换热主管之间焊缝外部加装保护环，可有效增加该部位的强度。

作为优化，保护环是内套换热支管弯头端的管头基部有与换热主管下部外周的前或后侧配合的弧弯形兰盘，管头端口焊接换热支管弯头端，弧弯形兰盘焊接换热主管下部外周的前或后侧。

作为优化，立式换热主管顶端有连接法兰，立式换热主管上端在连接法兰下方套配有固定法兰，立式换热主管外周在固定法兰与弯头换热支管之间通过耐腐蚀浇注料填充套固有保护管一，保护管一的下部外周通过耐腐蚀浇注料填充套固保护管二，保护管一和保护管二的下端与立式换热主管外周壁之间固装有保护管密封环板。

作为优化，保护管一与立式换热主管外周之间，以及保护管二与保护管一外周之间填充套固莫来石浇注料。

作为优化，立式换热主管焊接有下端堵板，固定法兰待与电解槽盖子组装后，再与立式换热主管焊接在一起，连接法兰用于与外部进风管和出风管连接。

作为优化，焊固完毕后的立式换热主管与弯头换热支管及附件表面再经过热浸渗铝处理。

其改进换热支管的内部加强装置和在换热支管与换热主管焊缝处增加焊缝保护环，可以降低换热支管在高温下的变形和避免焊缝的开裂，增加电解槽换热装置的使用寿命，使换热装置与电解槽同寿命。

总之，本实用新型用于多极镁电解槽的换热装置包括连接法兰、换热主管、固定法兰、保护管一、保护管二、保护管下部密封环板、焊缝保护环、下端堵板和换热支管；所述换热主管为两根左右对称设置的钢管，换热主管中下部前后各开有7个直径与换热支管外径一致的通孔；换热支管为两端带折弯的换热系统，换热支管共14套，前后对称、上下均匀布置在换热主管上，换热支管插入换热主管的通孔并焊接在换热主管上，形成内部换热介质的通路；换热支管与换热主管焊接后在焊缝处加装焊缝保护环，焊缝保护环分别与换热主管和换热支管焊接在一起；所述保护管二内径大于保护管一的外径且套在保护管一的外部，保护管一和保护管二的下端设置在同一水平面上；所述保护管下部密封环板为内径稍大于换热主管的外径、外径大于保护管二外径的环形钢板；所述保护管一和保护管二下部焊接在保护管下部密封环板上；所述保护管一和保护管二下部焊接同保护管下部密封环板焊接后，套在换热主管的上部并与换热主管焊接在一起，保护管一和换热主管二安装后的部位在换热主管的上部电解质液面部位；所述连接法兰焊接在换热主管的顶部，用来与外部进风管和出风管连接；所述固定法兰设置在保护管一和连接法兰之间，待与电解槽盖子组装后与换热主管焊接在一起；所述换热主管下端堵板焊接在换热主管的底部，使换热装置形成下部封闭的系统。

所述换热支管及附件包括换热支管、外部换热翅片、加强钢管和加强筋；所述外部换热翅片焊接在换热支管的直管段，外部换热翅片数量为6片，在换热支管外部均匀分布，用来增加换热支管的热交换面积，加强电解质的散热；加强筋焊接在加强钢管的外侧壁，加强筋为4片，均匀分布在加强钢管的上、下和左、右部位；所述加强筋和加强钢管焊接后其外接圆直径小于换热支管的内径，其长度和换热支管长度相等，将焊接好的加强筋焊接和加强钢管插入换热支管内部，两端的弯头部位采用热煨的方式折弯；采用加强筋焊接和加强钢管可以增加高温下换热支管的强度，避免中间在重力作用下下垂。

优选的，所述换热主管、换热支管及附件采用20G钢材，20G钢材具有良好的焊接性能、一定的高温强度和耐碱性腐蚀、耐氧化性能，选用20G钢材可以增加换热装置在高温电解质中的使用寿命。

优选的，所述保护管一和保护管二材质为316L，316L的Mo含量使得该钢种拥有优异的抗点蚀能力，可以安全的应用于含Cl^-等卤素离子环境中，具有良好的耐氯化物侵蚀的性能，可以防止高温电解质对换热主管在液面部位的腐蚀。

优选的，所述换热主管与保护管一之间，以及保护管一与保护管二之间灌注耐火浇注料，耐火浇注料材质为莫来石浇注料，可以防止高温电解质对换热主管的腐蚀。

优选的，所述换热主管和换热支管及附件焊接完毕后经过热浸渗铝处理，可以在钢材表面形成厚度≥100μm的Fe2Al5层和少量合金过渡层，在合金层外有Al2O3层，具有优良的抗高温氧化性和耐腐蚀性能，可以防止钢材腐蚀进入电解质造成Fe含量超标。

优选的，所述换热支管的直管段焊接有外部换热翅片，外部换热翅片数量为6片，其在换热支管外壁均匀分布，用来增加换热支管的热交换面积，加强电解质的散热，有利于电解槽迅速降温。

优选的，所述换热支管的内部加强采用加强钢管外部焊接加强筋，高温下具有一定的强度，避免换热支管在重力作用下中部下垂拉裂焊缝，又不会影响通风效果，可以提高换热装置的整体使用寿命。

优选的，所述焊缝保护环整体为直径不同的两段圆柱体，圆柱体的中间为圆孔，圆孔的直径稍大于换热支管的直径，直径大的一端加工成与换热主管外径紧密贴合的圆弧形结构；直径较小的一端套在换热支管上且与换热支管焊接在一起，直径较大的一端的圆弧形结构和换热主管贴合安装后与换热主管焊接在一起，可以增加换热主管和换热支管之间焊缝部位的强度，避免焊缝开裂，提高换热装置的使用寿命。

由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型提供的一种用于多极镁电解槽的换热装置的换热主管和换热支管及附件采用20G钢材且表面进行热浸渗铝，具有优良的抗高温氧化性和耐腐蚀性能，可以防止钢材腐蚀进入电解质造成Fe含量超标；换热主管和换热支管的焊缝部位采用焊缝保护环，可以增加换热主管和换热支管之间焊缝部位的强度，避免焊缝开裂，提高换热装置的使用寿命：换热支管的直管段焊接外部换热翅片，增加换热支管的热交换面积，加强电解质的散热，有利于电解槽迅速降温；换热支管的内部采用加强钢管外部焊接加强筋，高温下具有一定的强度，避免换热支管在重力作用下中部下垂拉裂焊缝，又不会影响通风效果，可以提高换热装置的整体寿命。具有换热支管中间部位不容易下垂，换热支管与换热主管之间焊缝不会开裂，寿命长的优点。

附图说明

图1为本实用新型用于多极镁电解槽的换热装置侧视结构示意图；图2为本实用新型用于多极镁电解槽的换热装置俯视结构示意图；图3为图1的B局部剖视结构示意图；图4为本实用新型用于多极镁电解槽的换热装置中弯头换热支管部分的俯视结构示意图；图5为图4的A-A向剖视结构示意图；图6为本实用新型用于多极镁电解槽的换热装置中焊缝保护环的主视结构示意图：图7为本实用新型用于多极镁电解槽的换热装置中焊缝保护环的剖视结构示意图。图中：1、连接法兰；2、换热主管；3、固定法兰；4、保护管一；5、保护管二；6、保护管密封环板；7、焊缝保护环；8、下端堵板；91、换热支管；92、换热翅片；93、加强钢管；94、加强筋；10、外侧浇注料；11、内侧浇注料。

具体实施方式

如图所示，本实用新型用于多极镁电解槽的换热装置包括两个并列的下端密封的立式换热主管2，两立式换热主管2中下部之间联通前后并列的多层弯头换热支管91，弯头换热支管91内设置加强筋，弯头换热支管91至少两端弯头之间的直管部外周有轴向换热翅片92。

弯头换热支管91内设置加强筋是弯头换热支管91至少两端弯头之间的直管部内周通过放射状分布的多个并列径向加强筋94固连中心加强钢管93；弯头换热支管91直管部外周固装周向放射状分布的，与弯头换热支管91直管部轴线平行分布的多个并列横直型轴向换热翅片92。

固连中心加强钢管93外周与弯头换热支管91直管部内周的径向加强筋94为横直型，多个放射状并列横直型径向加强筋94与多个并列放射状横直型轴向换热翅片92至少有一组在弯头换热支管91直管部内外周内外对称分布。在弯头换热支管91直管部内外周内外对称分布的并列横直型径向加强筋94与并列放射状横直型轴向换热翅片92为在中心加强钢管93直径上分布的对称两组。

两立式换热主管2中下部外周的前或后侧换热支管接口与弯头换热支管91的弯头端焊接联通后，在所述焊缝处套装焊缝保护环7，焊缝保护环7的两端分别与换热主管2中下部和换热支管91的弯头端焊接在一起。保护环7是内套换热支管91弯头端的管头基部有与换热主管2下部外周的前或后侧配合的弧弯形兰盘，管头端口焊接换热支管91弯头端，弧弯形兰盘焊接换热主管2下部外周的前或后侧。

立式换热主管2顶端有连接法兰1，立式换热主管2上端在连接法兰1下方套配有固定法兰3，立式换热主管2外周在固定法兰3与弯头换热支管91之间通过耐腐蚀内侧浇注料11填充套固有保护管一4，保护管一4的下部外周通过耐腐蚀外侧浇注料10填充套固保护管二5，保护管一4和保护管二5的下端与立式换热主管2外周壁之间固装有保护管密封环板6。保护管一4与立式换热主管2外周之间，以及保护管二5与保护管一4外周之间填充套固的是莫来石浇注料。立式换热主管2焊接有下端堵板8，固定法兰3待与电解槽盖子组装后，再与立式换热主管2焊接在一起，连接法兰1用于与外部进风管和出风管连接。焊固完毕后的立式换热主管2与弯头换热支管91及附件表面再经过热浸渗铝处理。

更具体是用于多极镁电解槽的换热装置包括连接法兰1、换热主管2、固定法兰3、保护管一4、保护管二5、保护管下部密封环板6、焊缝保护环7、下端堵板8和换热支管91；所述换热主管2为两根左右对称设置的钢管，换热主管2中下部前后各开有7个直径与换热支管91外径一致的通孔；换热支管91为两端带折弯的换热系统，换热支管91共14套，前后对称、上下均匀布置在换热主管2的下部，换热支管91插入换热主管2的通孔并焊接在换热主管2上，形成内部换热介质的通路；换热支管91与换热主管2焊接后在焊缝处加装焊缝保护环7，焊缝保护环7分别与换热主管2和换热支管91焊接在一起；所述保护管二5内径大于保护管一4的外径且套在保护管一4的外部，保护管一4和保护管二5的下面设置在同一水平面上；所述保护管下部密封环板6为内径稍大于换热主管2的外径、外径大于保护管二5外径的环形钢板；所述保护管一4和保护管二5下部焊接在保护管下部密封环板6上；所述保护管一4和保护管二5下部焊接同保护管下部密封环板6焊接后，套在换热主管2的上部电解质液面部位并与换热主管2焊接在一起；所述连接法兰1焊接在换热主管2的顶部，用来与外部进风管和出风管连接；所述固定法兰3设置在保护管一4和连接法兰1之间，待与电解槽盖子组装后与换热主管2焊接在一起；所述下端堵板8焊接在换热主管2的底部，使换热装置形成下部封闭的系统；所保护管一4和保护管二5材质为316L，316L的Mo含量使得该钢种拥有优异的抗点蚀能力，可以安全的应用于含Cl^-等卤素离子环境中，具有良好的耐氯化物侵蚀的性能，可以防止高温电解质对换热主管在液面部位的腐蚀；所述的换热主管2与保护管一4之间，以及保护管一4与保护管二5之间灌注外侧浇注料10和内侧浇注料11，外侧浇注料10和内侧浇注料11的材质为莫来石浇注料，可以防止高温电解质对换热主管2的腐蚀。

换热支管及附件包括换热支管91、外部换热翅片92、加强钢管93和加强筋94：所述外部换热翅片92焊接在换热支管91的直管段，外部换热翅片92数量为6片，在换热支管91外部均匀分布，用来增加换热支管91的热交换面积，加强电解质的散热；加强筋94焊接在加强钢管93的外侧壁，加强筋94为4片，均匀分布在加强钢管93的上、下和左、右部位；所述加强筋94和加强钢管93焊接后其外接圆直径小于换热支管91的内径，其长度和换热支管91长度相等，将焊接好的加强筋94焊接和加强钢管93插入换热支管91内部，两端的弯头部位采用热煨的方式折弯；采用加强筋94焊接和加强钢管93可以增加高温下换热支管91的强度，避免中间在重力作用下下垂。所述换热主管2、换热支管及附件采用20G钢材，20G钢材具有良好的焊接性能、一定的高温强度和耐碱性腐蚀、耐氧化性能，选用20G钢材可以增加换热装置在高温电解质中的使用寿命。

所述换热主管2和换热支管91及附件焊接完毕后经过热浸渗铝处理，可以在钢材表面形成厚度≥100μm的Fe2Al5层和少量合金过渡层，在合金层外有Al2O3层，具有优良的抗高温氧化性和耐腐蚀性能，可以防止钢材腐蚀进入电解质造成Fe含量超标；所述换热支管91的直管段焊接有外部换热翅片92，外部换热翅片92数量为6片，其在换热支管91外壁均匀分布，用来增加换热支管91的热交换面积，加强电解质的散热，有利于电解槽迅速降温。所述换热支管91的内部加强采用加强钢管93外部焊接加强筋94，高温下具有一定的强度，避免换热支管91在重力作用下中部下垂拉裂焊缝，又不会影响通风效果，可以提高换热装置的整体使用寿命。所述焊缝保护环7整体为直径不同的两段圆柱体，圆柱体的中间为圆孔，圆孔的直径稍大于换热支管91的直径，直径大的一端加工成与换热主管2外径紧密贴合的圆弧形结构；直径较小的一端套在换热支管91上且与换热支管91焊接在一起，直径较大的一端的圆弧形结构和换热主管2贴合安装后与换热主管2焊接在一起，可以增加换热主管2和换热支管91之间焊缝部位的强度，避免焊缝开裂，提高换热装置的使用寿命。

本实用新型多极镁电解槽的换热装置的换热主管2和换热支管91及附件采用20G钢材且表面进行热浸渗铝，具有优良的抗高温氧化性和耐腐蚀性能，可以防止钢材腐蚀进入电解质造成Fe含量超标；换热主管2和换热支管91及附件的焊缝部位采用焊缝保护环7，可以增加换热主管2和换热支管91之间焊缝部位的强度，避免焊缝开裂，提高换热装置的使用寿命；换热支管91的直管段焊接外部换热翅片92，增加换热支管91的热交换面积，加强电解质的散热，有利于电解槽迅速降温；换热支管91的内部采用加强钢管93外部焊接加强筋94，高温下具有一定的强度，避免换热支管91在重力作用下中部下垂拉裂焊缝，又不会影响通风效果，可以提高换热装置的整体寿命。具有换热支管中间部位不容易下垂，换热支管与换热主管之间焊缝不会开裂，寿命长的优点。