权利要求
1.一种基于粘结-熔化平衡的粗
铜溜槽保温与运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)构建粘结-熔化平衡模型：通过实验测定不同温度、保温结构下粗铜在溜槽内壁的粘结强度与熔化速率，建立粘结强度-熔化速率-温度-保温参数的关联模型，确定粘结与熔化平衡时的临界温度区间;
(2)温度调控：溜槽顶部设置设有开合保温盖板，溜槽外壁设有电伴热装置，根据平衡模型及实时生产数据，通过温度
传感器实时监测溜槽内壁温度，当温度低于临界温度区间时，启动电伴热装置补温，补温功率为3-5kW/m;当温度高于临界温度区间时，调节保温盖板开合度为30%-50%;
(3)溜槽运行：粗
铜排放前，提前30-40min启动保温系统，将溜槽预热至临界温度区间下限;排放过程中，控制粗铜流速为0.8-1.2m/s，每间隔2小时记录一次温度、粘结状况数据;排放结束后，保持保温系统运行15-20min。
2.根据权利要求1所述的基于粘结-熔化平衡的粗铜溜槽保温与运行控制方法，其特征在于，所述粗通溜槽采用双层保温结构，内层为耐高温耐蚀浇筑料层，厚度为80-100mm，外层为硅酸
铝纤维保温层，厚度为50-70mm，开合保温盖板内侧设有陶瓷纤维毡。
3.根据权利要求2所述的基于粘结-熔化平衡的粗铜溜槽保温与运行控制方法，其特征在于，所述耐高温耐蚀浇筑料由
氧化铝、
碳化硅、氧化铬按质量比(5-6):(2-3):1混合制成，添加5%-8%的硅酸钠作为粘结剂。
4.根据权利要求1所述的基于粘结-熔化平衡的粗铜溜槽保温与运行控制方法，其特征在于，所述溜槽内壁设有4-6个所述温度传感器，所述温度传感器采用铂铑热电偶，数据采集频率为1次/5min。
5.根据权利要求1所述的基于粘结-熔化平衡的粗铜溜槽保温与运行控制方法，其特征在于，所述电伴热装置采用防爆型陶瓷电伴热带，沿溜槽长度方向均匀布置，间距为150-200mm。
6.根据权利要求1所述的基于粘结-熔化平衡的粗铜溜槽保温与运行控制方法，其特征在于，所述粗铜流速通过调节溜槽倾斜角度控制，所述溜槽倾斜角度通过液压装置控制，所述溜槽倾斜角度范围为15°-20°。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及冶金设备运行控制技术领域，具体涉及一种基于粘结-熔化平衡的粗铜溜槽保温与运行控制方法。
背景技术
[0002]在
有色金属冶炼尤其是
铜冶炼过程中，溜槽是连接不同冶炼单元、输送高温熔体的关键通道设备。粗铜溜槽的核心功能是将吹炼炉或
闪速炉产生的高温粗铜熔体稳定、高效地输送至阳极炉等后续精炼工序，其输送过程的稳定性直接决定了整条生产线的连续性与最终产品质量。因此，对粗铜溜槽实施有效的热管理，确保高温粗铜熔体在输送过程中维持适宜的温度与良好的流动性，成为本领域长期关注的技术焦点。
[0003]目前，现有粗铜排放溜槽多采用耐火材料预制件制作，表面铺设镁粉加水玻璃制成的潮土，以缓解熔体对预制件的冲刷并便于后续清理。为解决高温熔体输送中的热管理难题，现有技术主要从溜槽结构、材料选型及加热/冷却方式优化等方向开展探索。其中，针对溜槽因过热及熔体冲刷导致的损耗问题，部分技术采用主动冷却的技术路线。例如，中国专利CN202793024U公开了一种用于闪速炉的溜槽铜水套，通过在溜槽内部设置多组冷却通道实现高效散热，以此达到保护溜槽本体、避免其因过热损坏的目的。与此同时，另一类技术路线侧重于通过保温及补偿加热防止熔体因降温过快发生凝固、粘结。美国专利US7700036B2描述了一种用于输送熔融铜的溜槽，其采用了耐火材料和隔热层结构，并在溜槽盖板上设置了电阻加热器，以确保金属在整个过程中保持熔融状态。
[0004]然而，无论是传统溜槽结构及运行方式，还是上述现有热管理技术，应用于粗铜溜槽这一特定场景时，仍存在诸多亟待解决的关键问题。首先，传统溜槽保温效果不佳，且现有技术普遍缺乏对粗铜在溜槽内壁“粘结”与“熔化”两种物理状态动态平衡的深刻认知与量化控制，无论是单纯强制冷却、简单加热保温，还是传统潮土铺设的防护方式，均难以将溜槽温度精确维持在理想的狭窄区间内，导致粗铜熔体在输送过程中温度下降过快，易在溜槽内壁粘结，不仅清理难度大，还使员工劳动强度剧增，日均作业时间达6小时，同时粘结物清理过程中易造成溜槽内壁损伤。其次，现有技术多为被动保温或开环加热模式，缺乏基于实时温度反馈的闭环控制系统，无法动态响应熔体流量、环境温度等工况变化，导致溜槽内温度分布不均，叠加传统结构的保温缺陷，进一步加剧粗铜熔体流动性波动，极易引发熔体外溢安全事故;且传统溜槽所采用的镁粉与水玻璃大量使用会产生有害杂质氧化镁，直接影响冶炼产品质量。最后，现有技术方案较为零散，或侧重结构改进，或侧重材料优化，未能形成集科学模型、优化结构、精准控制与规范操作于一体的系统性解决方案，传统溜槽也缺乏精准的保温与运行控制机制，无法实现粘结与熔化的动态平衡。
发明内容
[0005]针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于粘结-熔化平衡的粗铜溜槽保温与运行控制方法。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0007]一种基于粘结-熔化平衡的粗铜溜槽保温与运行控制方法，包括以下步骤：
[0008](1)构建粘结-熔化平衡模型：通过实验测定不同温度、保温结构下粗铜在溜槽内壁的粘结强度与熔化速率，建立粘结强度-熔化速率-温度-保温参数的关联模型，确定粘结与熔化平衡时的临界温度区间;
[0009](2)温度调控：溜槽顶部设置设有开合保温盖板，溜槽外壁设有电伴热装置，根据平衡模型及实时生产数据，通过温度传感器实时监测溜槽内壁温度，当温度低于临界温度区间时，启动电伴热装置补温，补温功率为3-5kW/m;当温度高于临界温度区间时，调节保温盖板开合度为30%-50%;
[0010](3)溜槽运行：粗铜排放前，提前30-40min启动保温系统，将溜槽预热至临界温度区间下限;排放过程中，控制粗铜流速为0.8-1.2m/s，每间隔2小时记录一次温度、粘结状况数据;排放结束后，保持保温系统运行15-20min。
[0011]进一步地，所述粗通溜槽采用双层保温结构，内层为耐高温耐蚀浇筑料层，厚度为80-100mm，外层为硅酸铝纤维保温层，厚度为50-70mm，开合保温盖板内侧设有陶瓷纤维毡。
[0012]进一步地，所述耐高温耐蚀浇筑料由氧化铝、碳化硅、氧化铬按质量比(5-6):(2-3):1混合制成，添加5%-8%的硅酸钠作为粘结剂。
[0013]进一步地，所述溜槽内壁设有4-6个所述温度传感器，所述温度传感器采用铂铑热电偶，数据采集频率为1次/5min。
[0014]进一步地，所述电伴热装置采用防爆型陶瓷电伴热带，沿溜槽长度方向均匀布置，间距为150-200mm。
[0015]进一步地，所述粗铜流速通过调节溜槽倾斜角度控制，所述溜槽倾斜角度通过液压装置控制，所述溜槽倾斜角度范围为15°-20°。
[0016]与现有技术相比本发明的有益效果为：
[0017]本发明提供了一种基于粘结-熔化平衡的粗铜溜槽保温与运行控制方法，通过构建粘结-熔化平衡模型明确临界温度区间，结合实时温度监测实现溜槽温度的精准动态调控，有效解决了传统及现有技术中保温效果不佳、温度控制不精导致的粗铜熔体粘结问题，显著降低了清理难度与员工劳动强度，避免了清理过程中对溜槽内壁的损伤;优化的双层保温结构配合开合保温盖板与防爆型陶瓷电伴热装置，提升了保温均匀性，确保溜槽内温度分布均衡，保障粗铜熔体稳定流动，有效规避熔体外溢安全事故，还无需使用镁粉与水玻璃制成的潮土，从源头减少了有害杂质氧化镁的产生，保障了冶炼产品质量;本发明通过预热、运行过程调控及后续保温的全流程管控，实现了粗铜在溜槽内壁粘结与熔化的动态平衡，显著延长了溜槽使用寿命，降低了耐火材料损耗与生产成本，最终实现粗铜溜槽安全、高效、低成本的稳定运行，为铜冶炼生产线的连续性与产品质量提供了可靠保障。
附图说明
[0018]以下参照附图对本发明的实施例作进一步说明，其中：
[0019]图1示出了本发明的工艺流程图。
具体实施方式
[0020]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限制本发明。
[0021]参考附图1，一种基于粘结-熔化平衡的粗铜溜槽保温与运行控制方法，包括以下步骤：
[0022](1)构建粘结-熔化平衡模型：通过实验测定不同温度、保温结构下粗铜在溜槽内壁的粘结强度与熔化速率，建立粘结强度-熔化速率-温度-保温参数的关联模型，确定粘结与熔化平衡时的临界温度区间;
[0023](2)温度调控：溜槽顶部设置设有开合保温盖板，溜槽外壁设有电伴热装置，根据平衡模型及实时生产数据，通过温度传感器实时监测溜槽内壁温度，当温度低于临界温度区间时，启动电伴热装置补温，补温功率为3-5kW/m;当温度高于临界温度区间时，调节保温盖板开合度为30%-50%;
[0024](3)溜槽运行：粗铜排放前，提前30-40min启动保温系统，将溜槽预热至临界温度区间下限;排放过程中，控制粗铜流速为0.8-1.2m/s，每间隔2小时记录一次温度、粘结状况数据;排放结束后，保持保温系统运行15-20min。
[0025]在本发明的一个实施例中，所述粗通溜槽采用双层保温结构，内层为耐高温耐蚀浇筑料层，厚度为80-100mm，外层为硅酸铝纤维保温层，厚度为50-70mm，开合保温盖板内侧设有陶瓷纤维毡。
[0026]在本发明的一个实施例中，所述耐高温耐蚀浇筑料由氧化铝、碳化硅、氧化铬按质量比(5-6):(2-3):1混合制成，添加5%-8%的硅酸钠作为粘结剂。
[0027]在本发明的一个实施例中，所述溜槽内壁设有4-6个所述温度传感器，所述温度传感器采用铂铑热电偶，数据采集频率为1次/5min。
[0028]在本发明的一个实施例中，所述电伴热装置采用防爆型陶瓷电伴热带，沿溜槽长度方向均匀布置，间距为150-200mm。
[0029]在本发明的一个实施例中，所述粗铜流速通过调节溜槽倾斜角度控制，所述溜槽倾斜角度通过液压装置控制，所述溜槽倾斜角度范围为15°-20°。
[0030]实施例1
[0031]本实施例应用于某小型冶金厂粗铜输送系统，溜槽长度5m，宽度0.4m，粗铜溜槽保温与运行控制方法具体实施步骤如下：
[0032](1)粘结-熔化平衡模型构建：通过实验测定不同温度、保温结构下粗铜在溜槽内壁的粘结强度与熔化速率，建立粘结强度-熔化速率-温度-保温参数的关联模型，确定适配该工况的粘结与熔化平衡临界温度区间为1140-1180℃。
[0033](2)温度调控：溜槽顶部设置开合保温盖板，采用双层保温结构，内层为耐高温耐蚀浇筑料层，厚度为80mm，外层为硅酸铝纤维保温层，厚度为50mm，开合保温盖板内侧设有陶瓷纤维毡;其中耐高温耐蚀浇筑料由氧化铝、碳化硅、氧化铬按质量比5:2:1混合制成，添加5%的硅酸钠作为粘结剂。溜槽内壁设有4个铂铑热电偶温度传感器，数据采集频率为1次/5min，实时捕捉温度变化。当监测温度低于1140℃时，启动防爆型陶瓷电伴热带补温，补温功率设定为3kW/m，电伴热带沿溜槽长度方向均匀布置，间距为150mm，直至温度回升至临界区间;当温度高于1180℃时，将保温盖板开合度调节为30%，通过自然散热维持温度平衡。
[0034](3)粗铜排放前，提前30min启动保温系统，将溜槽预热至1140℃;通过液压装置将溜槽倾斜角度调节为15°，使粗铜流速稳定在0.8m/s;排放过程中，每间隔2小时记录一次溜槽内壁温度、粗铜粘结状况数据，确保运行参数无偏差;排放结束后，保持保温系统持续运行15min，避免残留粗铜快速冷却粘结，降低清理难度。
[0035]本实施例连续运行4个月，溜槽无熔体外溢、堵塞等故障，员工日均劳动强度降至55分钟，有害杂质氧化镁产生量减少90%，二氧化硫总捕集率达99.9%，满足小型冶金厂生产需求。
[0036]实施例2
[0037]本实施例应用于大型有色金属冶炼企业粗铜输送工段，溜槽长度12m，宽度0.8m，粗铜溜槽保温与运行控制方法具体实施步骤如下：
[0038](1)粘结-熔化平衡模型构建：同实施例1，确定适配该工况的粘结与熔化平衡临界温度区间为1160-1210℃。
[0039](2)温度调控：溜槽顶部设置开合保温盖板，采用双层保温结构，内层为耐高温耐蚀浇筑料层，厚度为100mm，外层为硅酸铝纤维保温层，厚度为70mm，开合保温盖板内侧设有陶瓷纤维毡;其中耐高温耐蚀浇筑料由氧化铝、碳化硅、氧化铬按质量比6:3:1混合制成，添加8%的硅酸钠作为粘结剂。溜槽内壁设有6个铂铑热电偶温度传感器，数据采集频率为1次/5min。当温度低于1160℃时，启动防爆型陶瓷电伴热带补温，补温功率5kW/m，电伴热带间距200mm;当温度高于1210℃时，将保温盖板开合度调节为50%，加速散热，避免溜槽过热损耗。
[0040](3)溜槽运行：粗铜排放前40min启动保温系统，预热至1160℃;通过液压装置将溜槽倾斜角度调节为20°，使粗铜流速达到1.2m/s，满足大产能输送需求;排放过程中每2小时记录一次温度、粘结状况数据，动态适配生产负荷变化;排放结束后，保温系统持续运行20min，确保溜槽内壁残留粗铜完全熔化流尽，保障溜槽清洁。
[0041]本实施例运行6个月，溜槽运行稳定可靠，无任何安全事故发生，员工日均劳动强度降至50分钟，氧化镁产生量减少94%，二氧化硫总捕集率维持在99.9%，显著提升企业生产效率与经济效益。
[0042]实施例3
[0043]本实施例应用于中型冶金加工厂粗铜输送设备，溜槽长度8m，宽度0.6m，粗铜溜槽保温与运行控制方法具体实施步骤如下：
[0044](1)粘结-熔化平衡模型构建：同实施例1，确定适配该工况的粘结与熔化平衡临界温度区间为1150-1195℃。
[0045](2)温度调控：溜槽顶部设置开合保温盖板，采用双层保温结构，内层为耐高温耐蚀浇筑料层，厚度为90mm，外层为硅酸铝纤维保温层，厚度为60mm，开合保温盖板内侧设有陶瓷纤维毡;其中耐高温耐蚀浇筑料由氧化铝、碳化硅、氧化铬按质量比5.5:2.5:1混合制成，添加6.5%的硅酸钠作为粘结剂。溜槽内壁设有5个铂铑热电偶温度传感器，数据采集频率为1次/5min。当温度低于1150℃时，启动防爆型陶瓷电伴热带补温，补温功率4kW/m，电伴热带间距175mm，精准补温至临界区间;当温度高于1195℃时，将保温盖板开合度调节为40%，实现温和散热，维持温度稳定。
[0046](3)溜槽运行：粗铜排放前35min启动保温系统，预热至1150℃;通过液压装置将溜槽倾斜角度调节为17.5°，使粗铜流速控制在1.0m/s;排放过程中每2小时记录一次相关数据，及时发现并处理异常情况;排放结束后，保温系统持续运行18min，确保溜槽内壁无残留粘结物。
[0047]本实施例连续运行5个月，溜槽无故障运行，员工日均劳动强度降至53分钟，氧化镁产生量减少92%，二氧化硫总捕集率达99.9%，适配中型企业生产规模。
[0048]本发明提供了一种基于粘结-熔化平衡的粗铜溜槽保温与运行控制方法，通过构建粘结-熔化平衡模型明确临界温度区间，结合实时温度监测实现溜槽温度的精准动态调控，有效解决了传统及现有技术中保温效果不佳、温度控制不精导致的粗铜熔体粘结问题，显著降低了清理难度与员工劳动强度，避免了清理过程中对溜槽内壁的损伤;优化的双层保温结构配合开合保温盖板与防爆型陶瓷电伴热装置，提升了保温均匀性，确保溜槽内温度分布均衡，保障粗铜熔体稳定流动，有效规避熔体外溢安全事故，还无需使用镁粉与水玻璃制成的潮土，从源头减少了有害杂质氧化镁的产生，保障了冶炼产品质量;本发明通过预热、运行过程调控及后续保温的全流程管控，实现了粗铜在溜槽内壁粘结与熔化的动态平衡，显著延长了溜槽使用寿命，降低了耐火材料损耗与生产成本，最终实现粗铜溜槽安全、高效、低成本的稳定运行，为铜冶炼生产线的连续性与产品质量提供了可靠保障。
[0049]上文描述了本发明的一些示例性实施例，可以理解，上述实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。这些实施例中的特征可以合适的方式进行重新组合，而由此获得的方案仍在本发明要求的保护范围内。基于上述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也即凡在本申请的精神和原理之内所作的所有修改、等同替换和改进等，均落在本发明要求的保护范围内。
说明书附图(1)
声明：
“基于粘结-熔化平衡的粗铜溜槽保温与运行控制方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：赤峰云铜有色金属有限公司
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2026年08月06日 ~ 08日 
