铝电解槽低散热理想状态的研究

将铝电解槽整个散热体系划分为阳极区散热(上部散热)和阴极区散热(下部散热),其中阳极区包括烟气、上部结构、槽罩板和槽沿板;阴极区包括阴极区侧部和槽底,而阴极区侧部还可细分为侧部熔体区、侧部阴极区和侧部耐火保温区。本文以200 kA电解槽为例,通过现场实际测量结果和分析计算,给出了低电压运行条件下铝电解槽较小且比较合理的散热分布状况,同时分析了电解温度、两水平、氧化铝单耗、阳极毛耗和阳极净耗等工艺条件对能量平衡的影响。     

大型预焙槽低电压生产中角部长问题处理的探讨

神火铝业200kA系列电解槽原设计电流强度200kA,槽电压4.25V,散热方式也是采用底部保温、侧部散热,近两年来为节能降耗,强化电流,槽电压逐步降低,现电解槽工作电压已降低到3.94V,能量收入减少,电解槽现角部长.为解决此问题,设计一套引流片,并联在角部长的对应阴极软母线上,增加该处的导电量,同时该处加强保温,控制电解质在该处阴极上析出,达到消除角部长的目的,该装置已申请了专利保护.     

底部出电型铝电解槽母线结构与电磁流场仿真优化

从减小槽内水平电流和垂直磁感应强度进而改善磁流体稳定性的角度出发,提出一种底部出电型结构铝电解槽,该种电解槽采用阴极垂直出电方式代替传统水平出电方式.在ANSYS软件平台上,建立400 kA级该槽型的电磁场模型并进行求解,根据计算结果对母线配置进行优化,得到一种可使磁场分布最优的母线结构,在该母线配置下,垂直磁感应强度最大值为1.658 mT,平均值为0.401 mT,远低于同规格普通电解槽,磁流体稳定性计算结果进一步表明该槽能在低极距下稳定运行,具有较大的节能潜力.     

新型阴极钢棒对铝电解槽电热场的影响

采用数值仿真的方法对应用一种可减小铝液中水平电流的新型阴极钢棒的420 kA级铝电解槽进行三维计算,分析这种新型阴极钢棒对铝液中水平电流、槽电压以及电解槽温度分布的影响。结果表明:新型阴极钢棒可有效地减小铝液中X方向的水平电流;新型阴极钢棒中绝缘材料的加入在一定程度上增大了槽电压;当钢棒和钢棒糊接触不是很好时,新型阴极钢棒电解槽比传统阴极钢棒电解槽更容易出现阴极炭块和钢棒连接区域温度过高的情况。该计算结果可为铝电解槽在应用此种新型阴极钢棒后所获得的节能效果以及个别槽在运行过程中出现的问题提供理论依据。     

大型铝电解槽母线配置的计算机仿真

母线配置对于铝电解槽的电磁场与MHD(磁流体动力学)稳定性有着非常大的影响,在设计新的较大电流强度的铝电解槽时尤其重要,本研究通过运用商业软件ANSYS并结合自定义程序,对于各种不同母线配置参数下的500kA铝电解槽物理场进行了大量的仿真模拟,重点研究了母线的配置参数如立柱进电比,立柱连接的阴极棒数,大面阴极母线垂直位置,端头母线垂直位置,列槽间距,邻槽数目以及槽底补偿电流配比等,同时结合自定义的稳定性评估函数展开了计算分析与讨论。     

母线提升装置夹紧机构的改进

阳极母线提升装置是大型预焙铝电解槽生产必不可少的专用设备 ,铝电解槽扩容中电解槽出现三种阳极中心距 ,通过改进母线提升装置阳极夹紧机构 ,在确保夹紧机构夹紧力的同时增设阳极夹具可调机构 ,实现夹紧机构与扩容槽阳极导杆的对中 ,解决电解生产中阳极母线的提升任务 ,以保证 160kA铝电解槽扩容试验及改造项目的顺利实施     

新式阴极钢棒结构在SY300电解槽上应用

针对某厂300kA大修电解槽进行节能改造,以提高电解槽的磁流体稳定性作为突破口,应用铝电解槽磁流体稳定技术及新式阴极钢棒结构,大幅度减低水平电流;根据新式阴极钢棒结构电解槽的特点,通过电-热仿真模型,优化设计保温型内衬结构。改造后的电解槽与传统槽相比,槽平均电压降低90mV,电流效率提高1.08%,吨铝直流电耗降低420kWh。     

电流分布对160kA预焙阳极铝电解槽磁场影响的数值计算

应用表面磁荷法对贵州铝厂160kA大型预焙阳极铝电解槽的磁场进行了计算,通过对电流分布均匀情况下和考虑了实际电流分布情况下的电解槽磁场的比较,可以看出,阳极和阴极电流分布对铝电解槽磁砀分布具有绝对的影响,只有在考虑了阳极和阴极电流实际分布的情况下,才能准确地计算出铝电解槽的实际磁场分布。     

多功能拖车设计与制作

设计制作可运输60kA自焙电解槽平台，阴极钢壳、残阳极和75kA预焙槽阳极平台三种功能的专用拖车。     

5kA级惰性阳极铝电解槽热平衡仿真

使用有限元软件Ansys仿真计算5 kA级惰性阳极铝电解槽的槽膛内形及热平衡情况.结果表明:过热度和侧部炭块类型对槽膛内形产生显著影响,过热度增加10 ℃,槽帮厚度减少约50%,伸腿宽度减少约30%;侧部炭块散热性越好,槽帮厚度和伸腿宽度越大;半石墨质类型的侧部炭块能够在保证形成满足要求的槽膛内形时降低热量损失,建议采用这类侧部炭块;采取一定措施后,采用半石墨质阴极和石墨化阴极的电解槽均能实现热平衡,石墨化阴极电解槽比普通阴极电解槽所需能量约多9%,但在热平衡时阴极底部等温线分布更合理.     

Numerical calculation of thermal field and heat transfer coefficient for 160 kA aluminum reduction cell

1　INTRODUCTIONThetechnologiesofthe 16 0kA prebakedanodealuminumreductioncellofGuizhouAluminumSmelter,China ,wereintroducedfromJapaninthe1970 s .Ithasbeenfoundintherealoperationthatthetargetindexesarenotasgoodasexpected .Forexample ,thecurrentefficiencyislowerthan 88%andtheDCpowerconsumptionforproducingAlishigherthan 14 0 0 0kWh/t .Meanwhile ,becauseofthebiggersidechannel,sideledgecannotbefullyformed .Itisanalyzedthatpoorbusbararrangementsandinnerliningstructureaswellasoperationallha…     

铝电解槽电压电流强度变化对电解槽热平衡的影响计算

在铝电解槽的稳定生产中,槽电压和电流保持不变时,电解槽处于热平衡状态。但当电解槽电压或电流发生变化时,电解槽体系内产生的总热量发生变化,电解槽原来的热平衡状态就会遭到破坏。本文通过计算研究160kA大型预焙电解槽电压和电流的变化对电解槽热平衡及其他状态的影响。     

75kA导流槽磁场及其引起的铝液流场模拟分析

以商用有限元计算软件ANSYS为计算平台,对75kA导流型铝电解槽电磁场和电磁力场分布及其对铝液流动和波动的影响进行了模拟计算。结果表明：阴极斜坡表面电磁场和电磁力场分布基本呈沿电解槽长轴对称分布,且电磁力与重力方向相同,这有利于阴极表面电磁力向聚铝沟排放,而在电磁力作用下,聚铝沟内铝液波动最大幅度为0.021m,仍保持在安全范围之内,不会引起两极短路现象的发生,表明在现有75kA普通预焙槽母线配置方案下,可以维持导流型结构电解槽的正常运行。     

铝电解槽高温烟气焙烧过程自动控制的实现

针对目前国内外铝电解槽焙烧启动方法的特点，本文选用燃料燃烧产生的高温烟气来焙烧启动预焙阳极铝电解槽，为确保高温烟气对铝电解槽的焙烧效果，采用了基于PLC与增量式PID算法的自动控制系统。在75kA系列预焙槽上进行了工业试验，结果表明采用自动控制系统的烟气焙烧技术具有易于实现电解槽焙烧操作的自动化．可以做到使阴极温度缓慢均匀且可控地上升，断面温度梯度较小、阴极表面温度均匀。     

Heat balance simulation of drained aluminum reduction cell

1　INTRODUCTIONThecarbon linedbottomoftheexistingHall Heroult(H H)cellworksasthecathodeandalsoasacontainer ,inwhichthemoltenaluminumpadisaccu mulatedtoaheightofabout 18to 2 0cm .Themetalpadisbeneficialtothewettabilityofthecarboncath odeandthereductionofcontactresistancebetweenthecarboncathodeandaluminumliquid .However ,becausethemoltenaluminumpadwhichalsoservesasthecellcathodecanbecomeirregularandvariableinthicknessduetoelectromagneticeffectsandbathcir culation ,itisrequiredthattheanodec…     

365kA大型石墨化阴极铝电解槽电热场仿真研究

借助有限元分析软件ANSYS为平台,结合数值分析软件MATLAB,根据傅里叶传热定律和基尔霍夫导电定律,针对贵阳铝镁设计研究院的新型石墨化阴极大型365kA铝电解槽,建立三维几何模型和数学模型,结合设计理念、三度寻优智能电解槽生产管理软件控制思想与现场实测数据,以能量平衡为基础,对各个分子比等级相应的多个参数变量进行电热耦合模拟仿真计算求出,输出电压分布、散热分布数据,并绘制出等温线图,炉帮外形轮廓图。该模型与实测值吻合较好(各部分温度分布和散热量),为铝电解槽大型化设计优化和寻求合适工艺参数路线提供了一种可靠、精准和快速的方法和手段。     

300 kA预焙铝电解槽温度和初晶温度的自适应模糊控制

采用自适应模糊技术,设计了300kA预焙槽电解质温度和初晶温度的控制系统.该系统包括参数采集,参数网络传输和参数预处理,专家知识规则库、模糊逻辑决策,参数辨识、模糊规则自适应,人机界面和执行机构等模块.通过调整氟化铝添加量、出铝量和设定电压,以及氧化铝下料间隔的自修正,实现对电解槽温度、初晶温度、效应系数的控制.该系统在常规模糊控制基础上,通过变化在线辨识参数,得到系统自适应不同的电解槽.系统的输入参数除传统的电压、温度和分子比外,还采用初晶温度、过热度和阴极压降等作为系统的输入参数.控制系统在我国某厂300 kA铝电解槽上运行9个月,电流效率达94.3%,效应系数为0.08,每吨铝的直流电耗13 000kW·h.     

铝电解槽能量平衡稳定控制技术研究及其应用

影响电解槽能量平衡的主要因素是槽电压和氟化铝添加量.本文通过对槽电压、氟化铝添加量和氧化铝添加情况对能量平衡的研究,在其它工艺技术条件保持不变的情况下,得出了铝电解槽能量平衡控制模型.并且,在180kA铝电解槽上实现了能量平衡的稳定控制,电解技术指标也有所提高,达到了节能降耗的目的.     

300kA、400kA铝电解槽铝液液面波动的实时监测与分析

采用等距压降法在工况条件下分别对300kA和400 kA系列电流阴极炭块普通组合、高低组合以及端头槽和非端头槽等两种不同进电方式的四台电解槽的阳极导杆电流进行了工业测试。根据测试曲线的波动周期、波幅和相位差详细地分析了槽内铝液的波动传递及铝液水平方向上形成的漩涡状态,列举了阳极效应发生时阳极导杆等距压降曲线的典型特征,通过计算研究了阳极电流分布的均匀性,并提出了改善阳极电流分布均匀性的建议。     

电解铝阳极导杆铝-钢相位摩擦焊工艺及力学性能

传统的电解铝预焙槽阳极导杆采用爆炸焊块作为过渡实现铝导杆与阳极钢爪的连接. 针对130 mm×130 mm×2 420 mm方铝导杆和端面165 mm×210 mm的铸钢爪,采用相位摩擦焊技术进行焊接,替代原用爆炸块复合焊接的方式,实现自动化生产并达到节能降耗的目的. 通过不同工艺参数的试验研究如:摩擦时间、转速、先顶后刹时间、顶锻压力的改变,通过接头力学拉伸试验、冲击试验、显微组织分析得到了最优工艺参数. 结果表明,最优工艺方法下可得到致密的焊缝组织以及动态再结晶完善的热影响区组织,接头表现出最优的综合力学性能,满足工业生产要求.