一种铝用炭素阳极的全寿命周期物流追踪方法和装置与流程

本发明涉及一种在电解铝工业中对铝用炭素阳极的全寿命周期物流追溯的方法和装置。

背景技术：

在电解铝生产过程中，铝用炭素阳极是电解槽的“心脏”。铝用炭素阳极质量的优劣，直接关系到电解生产过程的稳定性，一方面，如果铝用炭素阳极质量较差，将直接影响铝用炭素阳极的消耗量；另一方面还会使电解槽阳极压降升高，阳极氧化及碳渣脱落加剧，导致电解质碳含量增加，电解槽温度升高，电流效率下降及电耗的增加。所以，如何有效地提高铝用炭素阳极质量，降低铝用炭素阳极消耗是电解铝及铝用炭素阳极生产企业亟待解决的课题。

铝用炭素阳极的生产流程很长，主要包括原料库，煅烧，配料，混捏，成型，焙烧，转运等环节。各环节的生产技术参数及控制条件都会对铝用炭素阳极的质量产生影响。而且，铝用炭素阳极的生产周期较长，如阳极焙烧的生产周期接近30天，如果按照预焙阳极的化验指标及质量判别标准为考核依据，考察铝用炭素阳极生产过程工艺条件优劣就要等到一个月后，所以存在生产数据获取的大滞后。此外，铝用炭素阳极的使用环节也很多，包括阳极组装、电解槽装配和残极回收等。因此，建立铝用炭素阳极的全寿命周期的物流追踪，对提高其生产质量、使用效率、降低成本都有重要意义。

高温物流标签相关的专利有：“铁水罐罐号自动识别装置”cn201120030686.0，涉及一种铁水罐罐号自动识别装置，通过一个可透射微波的密封隔热防护盒，解决高温情况下罐号自动识别的难题；“耐高温标签装置”cn201410039618.9，包括防高温外壳和设置于防高温外壳内部腔体中的rfid标签，可抵御400摄氏度高温。相关商品，例如camcode's的超高温金属条码，采用特殊处理过的铝片改善抗化学腐蚀、抗溶液腐蚀和耐磨损能力，适合于超冷、超热、紫外线等环境下的物流跟踪，其耐受最高温度达到650℃。

但是，铝用炭素阳极全寿命周期要承受高达1300℃的烘烤，还要承受挤压成型、吊运途中的表面污损刮蹭等恶劣环境，特别是作为良导体的铝用炭素阳极表面会对普通标签的扫描微波束产生强烈的反射干扰，因此现有物流追踪技术并不适合铝用炭素阳极。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种铝用炭素阳极的全寿命周期物流追踪方法和装置，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是：

首先，本发明采用嵌入式的高导磁材料薄片作为编码介质，便于实施磁场探测，可以承受1500℃(熔点)高温而不变形、不错码；采用磁场而非电场探测，避免了常规电场探测中铝用炭素阳极高导电性的干扰；利用磁场探测的穿透性，表面污损、杂质遮挡的金属条码仍能被准确读出。

其次，本发明将金属薄片划分成若干“位”，以孔洞代表“空码0”，以非孔洞代表“实码1”，能够承受1500℃(熔点)高温而不变形、不错码；在金属薄片上采用冲压孔洞的方式即可实现的0、1编码，操作简单、成本低；编码后的金属薄片呈整体结构，易于植入铝用炭素阳极内，也易于从寿命终结后的残极内回收复用。

进一步的，在制造铝用炭素阳极的模具内充满糊料时置入金属条码，便于压制成型后金属条码牢固地嵌入在铝用炭素阳极的表面上或浅表内，成为铝用炭素阳极全寿命周期中的唯一标识码；金属条码嵌入到铝用炭素阳极的顶角边缘附近，便于读码器的定位、对准。

同时，在磁芯上缠绕励磁线圈和检测线圈，构成读码板，由读码板和定位板构成读码器。将读码板的端面靠近编码介质时，检测线圈内的电流可以反映出金属薄片上的0/1码信息；这样采用一组编码板或阵列式编码板构成编码器，能够同时读出金属条码上的所有码位信息。

进一步的，在铝用炭素阳极成型、焙烧、转运、槽装、回收等全寿命周期的各环节的入口或出口处，选择一处常温、适装环境，安装一台读码器，从而实现实现铝用炭素阳极的全寿命周期追踪。

本发明还可以以高导磁金属薄片作为编码介质，以冲压出的实心、空心形态作为码元，并以磁芯、励磁线圈和检测线圈构成的磁力线回路进行码元读取的方法和装置，用在铝用炭素阳极以外的其他物流追踪上。

基于以上的方法，本发明提出了一种装置，包括在铝用碳素阳极表面上或浅表内嵌入的金属条码和在铝用炭素阳极全寿命周期的各环节的入口或出口处设置的读码器；前述的金属条码采用高导磁材料金属薄片制成；在前述的金属条码上采用冲压孔洞的方式将其划分成若干位，以孔洞代表空码0，以非孔洞代表实码1；前述的读码器由定位板和读码板构成，前述的读码板是在磁芯上缠绕励磁线圈和检测线圈构成。

与现有技术相比，本发明通过赋予每一台铝用炭素阳极的唯一身份标识，实现对铝用炭素阳极的生产、使用过程中工艺参数等信息的匹配关联。基于此，通过数据挖掘及机器学习等方式，可以对铝用炭素阳极质量进行精准信息管理，提高铝用炭素阳极的出厂品质和使用效率。

附图说明

图1是铝用炭素阳极物流跟踪的金属条码和读码器结构示意图；

图2是金属条码结构示意图；

图3是读码器结构示意图；

图4是读码器的读码板结构示意图。

附图中的标记为：1-铝用炭素阳极；2-金属条码，21-空心部分，22-实心部分；3-读码器，31-定位板，32-读码板，321-磁芯，322-励磁线圈，323-检测线圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

铝用炭素阳极1的物流跟踪方法的整体装置结构见图1所示。在铝用炭素阳极1的顶角附近表面嵌入金属条码2。金属条码2是在生产铝用炭素阳极1的模具灌浆结束时放置上去的，在压制成型的同时被牢固地嵌入到铝用炭素阳极1的表面或浅表以下，成为铝用炭素阳极1的制备、运输、使用、回收全寿命周期中的唯一标识。读码器3是读出金属条码2的信息的装置。在铝用炭素阳极1的制备、运输、使用、回收全寿命周期中的每一个环节处安装一台读码器3，就可以实现对铝用炭素阳极1的全寿命周期物流追踪。

金属条码2的结构见图2所示。优选的，它由高导磁率硅钢片制成，其形状代表了0、1信息。例如，空心部分21代表“空码0”，实心部分22代表“实码1”。编码的位数取决于金属条码的长度，可以是8位，也可以有更多位。由于硅钢片是高导磁材料，易于通过不接触性的磁场检测进行识别，解决了金属条码2表面被杂质污染、遮挡的问题；硅钢片的熔点高达1500℃，能够耐受石墨阳极生产的全流程(最高温度出现在烘烤车间1300℃)，即使经历了高温下晶粒取向的改变，其磁导率仍然足够大。

读码器3的结构见图3和图4所示。它由定位板31和一组读码板32组成。定位板31与一组读码板32构成一个立体角，此角与铝用炭素阳极1的顶角完全契合，见图1所示的方位。若干个读码板32呈一列或阵列状排列，其数量与金属条码2的位数相同，其排列形态与金属条码2的形态一致。每一块读码板32都包括磁芯321、励磁线圈322和检测线圈323等三个部分。

编码过程：

金属条码2的位数选择，可以参考一个完整寿命周期内所生产的铝用炭素阳极1总数量而确定。例如，假设某企业在铝用炭素阳极全寿命周期内的总产量是1.5万台，则建议采用14位编码，编码总量可以达到2^14＝16384。当铝用炭素阳极1寿命终结后，金属条码2可以回收后重复使用。这样，按二进制编码，在硅钢片上冲压出一定数量的“空码0”，剩余部分留作“实码1”，即可完成金属条码2的制备。

在铝用炭素阳极1的生产模具填充糊料结束时，将制备好的金属条码2沿着顶角的边缘放置上去。伴随铝用炭素阳极1的压制成型，金属条码2被牢固地嵌入到铝用炭素阳极1的表面或浅表以下，成为铝用炭素阳极1在制备、运输、使用、回收全寿命周期中的唯一标识。

读码过程：

在铝用炭素阳极1的制备、运输、使用、回收全寿命周期中的每一个环节，选择一处常温环境，安装一台读码器3。当传送带或吊车将铝用炭素阳极1运送到测试位置后，使用本发明以外的任意一种三维运动机构，移动读码器3使其立体角与铝用炭素阳极1的顶角完全贴合，此时一组读码板32与金属条码2的各个位完全叠合，保证读码顺序准确。再后，励磁线圈322激励出磁力线，沿磁芯321和待读金属条码2的每一位形成闭环：对于金属条码2的“空码0”位，回路磁阻很大，则检测线圈323检出的电流很小；对于金属条码2的“实码1”位，回路磁阻会很低，则检测线圈323检出的电流很大。因此，通过判断每个读码板32的电流的高低，就可以反映出所对应的金属条码2的每一位的0、1信息，并顺序排列出完整的码值。这样，就实现了对铝用炭素阳极1在制备、运输、使用、回收全寿命周期内的身份追踪。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。