大型预焙铝电解槽电_热场的有限元计算

[文章编号]　10012246X (2003)0420351205

[收稿日期]2002-06-07;[修回日期]2002-12-05

[作者简介]李　(1963-),男,湖南,教授,博导,从事冶金过程仿真优化与智能控制方面的研究.

大型预焙铝电解槽电、热场的有限元计算

李 1

,　程迎军1

,　赖延清1

,　周乃君

2

(11中南大学冶金科学与工程学院,湖南长沙　410083;21中南大学能源与动力工程学院,湖南长沙　410083)

[摘　要]　采用加权余量的伽辽金法推导了铝电解槽电、热场计算的有限元方程.利用ANSY S 有限元软件具有

的多重单元、多重属性及其能耦合求解电、热场的特点,建立了铝电解槽阳极和熔体大面切片的有限元模型.在合适的边界条件的假定下,对160kA 预焙槽的电、热场进行了仿真计算,分析了槽内的温度分布和电压、电流分布.结果表明:所建有限元模型的仿真结果与设计值吻合较好,证实了采用ANSY S 软件优化铝电解槽设计和开发新型铝电解槽的可行性与准确性.

[关键词]　;电场;热场;有限元;ANSY S [中图分类号]　TF806125

[文献标识码]　A

0　引言

铝电解槽中的“三场”是指在铝电解的生产过程中,存在着相互耦合的物理场,其中包括电流场、磁场、热场、流场和应力场.“三场”分布情况的好坏直接影响到电解槽的电流效率、能量消耗和槽寿命等技术经济指标.国外自60年代起,用数值模拟法先后对“三场”进行了详细的研究,在此基础上形成了一整套完整的技术方案,并将其逐步应用于电解槽的优化设计、技术改造和工艺控制辅助决策支持中,

取得了显著的经济效益[1～4]

.我国自70年代末期起,在吸收和消化了日本轻金属株式会社160kA 中间下料预焙槽技术和经验的基础上,开展了一系列研究,建立了一套相应的数学模型和计算软件包,并在135kA 和160kA 工业槽上进行了验证和改造试

验,取得了良好的效果[5～8]

.但是,这些模型大都是采用有限差分法进行计算的,其缺点是不能很好地适应铝电解槽的复杂区域和边界条件,计算结果精度不够.随着现代数学物理理论、数值模拟方法、计算机技术的发展,有限元法以其适用于求解具有复杂几何形状和复杂边界条件的问题而得到迅速发展,国际上相继出现了几百种面向工程的有限元通用软件,如ANSY S ,M ARC ,NASTRAN ,ASK A ,ADI NA ,S AP 等.本文采用ANSY S 对铝电解槽的稳态电、热场进行有限元计算,由此对槽体内的温度、电压分布

及其变化规律做定量分析,为电解槽的优化设计和

改造以及新型电解槽的开发提供依据.

1　电、热场的有限元方程

铝电解槽电、热场有限元计算的基本方程可以从泛函出发经变分求得,也可从微分方程出发用权余法求得.下面以稳态热场为例,说明利用加权余量的伽辽金法建立有限元问题求解的一般格式.

铝电解槽稳态热场可用泊松方程来表示,即D [T (x ,y ,z )]=k x 92

T 9x 2+k y 92

T

9y

2+

k z 92T 9z

2+q v =0,(1)

取插值函数

T (x ,y ,z )= T (x ,y ,z ,T 1,T 2,…,T n ),(2)

式中T 1,T 2,…,T n 为n 个待定系数.

根据权余法的定义,可得

μV

W

l

k x 92

T 9x 2+k y 92

T 9y 2+k z 92

T

9z

2+q v d x d y d z =0,　l =1,2,…,n .

(3)式中V 为三维热场的定义域,W l 为权函数.

根据伽辽金法对权函数的选取方式,得

W l =

9 T

9T l

,　l =1,2,…,n .(4)

为了引入边界条件,利用数学中的高斯公式把

第20卷第4期2003年7月

计 算 物 理

　CHI NESE JOURNA L OF C OMPUT ATI ONA L PHY SICS

V ol.20,N o.4Jul.,2003

区域内的体积分与边界上的曲面积分联系起来,经

变换可得

9J

9T l =μ

V

k x 9W l 9x 9T 9x +k y 9W l 9y 9T 9y +k z

9W l 9z 9T

9z

-q v W l d x d y d z -λ

ΣW l k x 9T 9x cos α+k y 9T 9y

cos β+k z

9T 9z

cos γ

d S =0,　l =1,2,…,n .(5)一般不在整体区域对方程(5)进行计算,而是先在每

一个局部的网格单元中计算,最后合成为整体的线

性方程组求解.如果将区域划分为E 个单元和n 个结点,则热场T (x ,y ,z )离散为T 1,T 2,…,

T n 等n 个结点的待定温度值,得到的合成的总体方程为

9J 9T l =∑E e =19J

e

9T l =0,　l =1,2,…,n .(6)

方程(6)有n 个,相应可求得n 个结点的温度.同样地,铝电解槽中电场的拉普拉斯方程也可以采用上述方法进行求解.而且由于方程(1)中的内热源q v 指的是电流产生的焦耳热,所以应该将电场和热场进行耦合求解.

2　铝电解槽电、热模型

目前国内外对铝电解槽阴极部分的电、热场(尤

其是槽膛内形)的研究已经很成熟[7,8]

,但对于阳极和熔体的电、热场,由于二者接触面的导电边界条件难于确定,研究还很不完善.本文利用ANSY S 有限元软件的多重单元与属性以及能耦合求解电热场的特点,对阳极和熔体的电热场进行整体计算,避免了确定阳极与熔体接触面的电流边界条件,可提高计算结果的准确性.

根据铝电解槽的对称性,沿小面的中心线呈对称形截开,将阳极、覆盖在阳极上的氧化铝、电解质、铝液沿大面取半个阳极宽的切片,并假定槽膛内形使铝液镜面收缩在阳极投影下(通过阴极优化设计),形成三维解析对象,以代表阳极、电解质、铝液的电、热分布情况.图1为模型及其网格划分图.

模型的边界条件如下:①假定碳块的对称面无电、热流通过;②阳极碳块和边部结壳接触处视为绝缘和绝热;

③覆盖的氧化铝视为绝缘体,只导热不导电;④电解质和铝液视为等温区;

图1　模型网格划分图

Fig 11　Sketch of m odel mesh

⑤浸入电解质中的阳极部分和阳极底部视为对流换热面,其换热系数采用文献中的经验数据

[10]

;

⑥覆盖氧化铝的上表面、钢爪和铝导杆的表面与周围空气为对流和辐射散热,其散热系数取文[5]中的数据;

⑦铝液底部视为等位面;

⑧导杆上部电流流入为纽曼(Neumann )边界;

⑨计算中不考虑反电势(分解电压和阳极过电压),分析时阳极和熔体单独进行.

首先进入ANSY S 一般前置处理器(general PRE 2Process or ),通过点、线、面、体积建立实体模型,并指定体积的属性(单元类型和材料特性)和边界的网格划分大小,ANSY S 的内建程序能自动产生网格,即自动产生节点和单元,同时完成有限元模型.对于阳极、钢爪和铝导杆,采用具有电压和温度两个自由度的S O LI D69单元;对于覆盖氧化铝,采用只具有温度一个自由度的S O LI D70单元;对于电解质和铝液,采用只具有电压一个自由度的S O LI D5(KEY OPT (1)=9)单元.材料的导热系数、比电阻的数据均取自文[9,11];然后进入ANSY S 的求解处理器(S olution Process or ),由命令SFA (对流)、SF (辐射)、DA (等位

面)、F (电流)施加模型的边界条件,并由命令S O LVE 进行求解;最后进入ANSY S 的一般后处理器(general POST Process or )分析温度、电压和电流分布.

3　计算实例

表1为某铝厂160kA 预焙槽所采用的相关参数.本文应用上述模型对该厂槽内的电压、电流分布

253计 算 物 理

第20卷　

和温度分布进行了计算.

图2和图3分别为计算所得的阳极的等电位图和等温度图,图4和图5分别为电解质和铝液的等电位图.

表1　某厂160kA 预焙槽的相关参数

T able 1　R elative p arameters of 160kA preb aked cell

Parameter Value of parameter Parameter

Value of parameter

Anode dimension Πmm 1450×660×540Distance between studs Πmm 375S tud dimension Πmm 132×132×286(4)

C onduct length of aluminum leader Πmm 1900Number of anodes 24Section dimension of aluminum leader Πmm

130×130Current ΠkA 160Thickness of covered alumina Πcm 16Depth of stud Πmm 100Distance between anodes Πmm 250Height of steel beam Πmm 150Distance between anode and side wall Πmm

475Height of aluminum Πcm 17T em perature of electrolyte Π℃

955Height

of electrolyte Πcm 22T em perature of atm osphere Π

℃

35

Interpolar distance Πcm

4

图2　阳极的等电位图

Fig 12　Equipotentials of anode

图3　

阳极的等温度图

Fig

13　Is otherms of anode

图4　电解质的等电位图

Fig 14　Equipotentials of electrolyte

图5　铝液的等电位图

Fig 15　Equipotentials of aluminum

3

53　第4期

李 等:大型预焙铝电解槽电、热场的有限元计算

从图中可以看出,阳极底部的温度为954℃,阳

极上部的温度为546℃,导杆的温度为38℃;阳极部分的电压降(包括铝导杆、钢爪、阳极碳块和钢碳接触压降)为358mV ,电解质的电压降为1331mV ,铝

液的电压降为5mV.其结果与该电解槽的设计值[13]

(阳极电压降:33814mV ;电解质电压降:1334mV )相差不大,所以验证了该模型的正确性.

图6为电解质的垂直电流密度分布图.可以看出因为电解质熔体的电阻比较大,所以在阳极投影下边电解质中的电流密度基本一致,为016564A ?cm -2

.

阳极侧面电解质的电流密度比较

小,并随着到阳极边缘的距离增加而迅速减少.

图7为铝液中的水平电流密度分布图.可以看出在铝液中存在较大的水平电流,

在与槽膛内形相

接的地方达到最大值016806A ?cm -2

.

图6　电解质的垂直电流密度分布图

Fig 16　Vertical current density distribution of electrolyte

图7　铝液中的水平电流密度分布图

Fig 17　H orizontal current density distribution of aluminum

4　结论

从上述分析可以看出,该模型的有限元计算结果与设计值吻合较好,较真实地反应了铝电解槽内阳极和熔体的电、热状况.利用该模型可以为现行电解槽的优化设计和改造以及新型电解槽的开发提供

依据.主要在于:

①计算指定电解槽参数下,阳极的电压降、温度分布以及热平衡;电解质和铝液的电压降和电流分布状况,并综合其他因素分析参数的选取是否合理;

②分析电解槽技术经济指标和结构参数的改变对阳极、电解质、铝液电热状况的影响,以此来寻求最优的参数设计;

③为铝电解槽其他物理场的计算提供重要的数据源,是铝电解槽的全息仿真与优化的重要组成部分.

[参　考　文　献]

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453计 算 物 理

第20卷　

Numerical Simulation of Current and Temperature Fields

of Aluminum R eduction Cells B ased on ANSYS

LI Jie 1

,　CHE NG Y ing 2jun 1

,　LAI Y an 2qing 1

,　ZH OU Nai 2jun

2

(1.School o f Metallurgical Science and Engineering ,Central South Univer sity ,Changsha 410083,China ;2.School o f Energy and Power Engineering ,Central South Univer sity ,Changsha 410083,China )

Abstract :　Finite element equations to calculate current and temperature fields of aluminum reduction cells are deduced using G alerkin meth 2od.The finite element m odel of anode and m olten electrolyte is built according to multiple elements and multiple properties of ANSY S s oftware.With reas onable assumption of boundary conditions ,the current and temperature fields of 160K A prebaked reduction cells are computed and the temperature ,v oltage and electric current distributions of the cells are analyzed.The simulation results of the m odel well coincide with the design data ,and therefore provide foundations for optimizing current aluminum electrolysis cells and developing new type cells.K ey w ords :　electrolysis cell ;current field ;temperature field ;finite element ;ANSY S

R eceived d ate :　2002-06-07;R evised d ate :　2002-12-05

5

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李 等:大型预焙铝电解槽电、热场的有限元计算

科学和工程计算复习题及答案

科学和工程计算基础复习题 一、 填空题: 1. : 2. 计算机计费的主要依据有两项:一是使用要由 算数运算的次数决定;二是占据存储器的空间,3. 用计算机进行数值计算时,4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.11.敛的充分必要条件是选代矩阵B 的 谱半径1)(

13. 若函数组 (){}[]b a C x n k k ,0 ?=?满足? ?? =≠≠=l k l k l k ,0,0),(?? k,l =0,1,2,…,n ,则称 (){}n k k x 0=?为正交函数序列. 14. 复化梯形求积公式 ? ∑?? ? ???+++=≈-=b a n k n b f kh a f a f h f T dx x f 1 1)()(2)(2)()(, 其余项为),(),(12 )(2 b a f h a b R n T ∈''--=ηη 二、 选择题 1. 下述哪个条件不是能使高斯消去法顺利实现求解线性代数方程组() ,ij n n Ax b A a ?==的 充分条件? ( D ) A. 矩阵A 的各阶顺序主子式均不为零; B. A 对称正定; C. A 严格对角占优; D. A 的行列式不为零. 2. 高斯消去法的计算量是以下述哪个数量级的渐近速度增长的? ( B ) A. 313n ; B. 323n ; C. 314n ; D. 334 n .

第一章——现代预焙铝电解槽的基本结构—2

第二篇：铝电解生产的工程技术 1、现代预焙铝电解槽的基本结构 现代铝工业已基本淘汰了自焙阳极铝电解槽，并主要采用容量在160kA 以上的大型预焙阳极铝电解槽（预焙槽）。因此本章主要以大型预焙槽为例来讨论电解槽的结构。 工业铝电解槽通常分为阴极结构、上部结构、母线结构和电气绝缘四大部分。各类槽工艺制度不同，各部分结构也有较大差异。图1、图2分别为一种预焙槽的断面示意图和三维结构模拟图；图3、图4为我国一种200kA 中心点式下料预焙槽的照片与结构图（总图）。 图 1 预焙铝电解槽断面示意图 铝液 阳极炭块 电解质液 下料器 阴极炭块 电解质结壳 耐火与 保温内衬 钢壳 阴极钢棒 集气罩 阳极导杆 氧化铝 覆盖料 图2 预焙铝电解槽三维结构模拟图

图4 我国一种200kA 预焙铝电解槽结构图 1.混凝土支柱； 2.绝缘块； 3.工字钢； 4.工字钢； 5.槽壳； 6.阴极窗口； 7.阳极炭块组； 8.承重支架或门；9.承重桁架；10.排烟管；11.阳极大母线；12.阳极提升机构； 13.打壳下料装置；14.出铝打壳装置；15.阴极炭块组；16.阴极内衬 1.1 阴极结构 电解铝工业所言的阴极结构中的阴极，是指盛装电解熔体（包括熔融电解质与铝液）的容器，包括槽壳及其所包含的内衬砌体，而内衬砌体包括与熔体直接接触的底部炭素（阴极炭块为主体）与侧衬材料，阴极炭块中的导电棒、底部炭素以下的耐火材料与保温材料。 阴极的设计与建造的好坏对电解槽的技术经济指标（包括槽寿命）产生决定性的作用。因此， 图3 我国的一种200kA 预焙铝电解槽（照片） 13 1 2 3 5 7 11 10 8 4 6 15 14 12 16 9

铝电解槽发展史

铝电解槽发展史 从1886年到现在，Hall—Heroult的冰晶石—氧化铝熔盐电解法，已经快有120年历史了，在此期间，此电解炼铝的工艺和方法原理没有变化，然而期电解槽的结构发生了很大变化。铝电解生产由最初的电耗40kWh/kg.Al【】电流效率75%，（1889年Heroult槽）】和电耗31 kWh/kg.Al【电流效率80%，（1892年Hall槽）】，降到现在的电耗12.5 kWh/kg.Al（直流电耗），电流效率96%以上。电解槽的容量（电流）由最初的几千安培，增加到现在的500kA。电解槽结构按阳极特性来划分，经历了从预焙阳极到侧插自焙阳极，到上插自焙阳极，又到预焙阳极的阶段。期间也出现过连续预焙阳极试验电解槽，但未成功推广。 电解槽初期阶段，是小型预焙阳极电解槽，图1. 图1 1912年Heroult的12000A电解槽 电耗25000k W·h/tAl,阴阳极电流密度1.0～1.2A/㎝2当时槽容量是12000A，电耗25000kw.h/t.Al，阳极电流密度1.0—1.2A/㎝ 2 ,特点是电流小，电压高，阳极电流密度大，电耗高，电流效率低。 现代铝工业上有两类、共四种形式的电解槽： ·自焙阳极电解槽 侧插棒式 上插棒式 ·预焙阳极电解槽 不连续式 连续式 自焙槽起始于1923年，是由挪威人在生产铁合金电路连续自焙电极的基础上发展起来

的。在20世纪60年代，侧插自焙槽最大电流达到100kA，上插自焙槽在20世纪50—70年代，在世界范围内得到了很大发展，其电解槽的最大电流达到了170—180kA，当时指标是：电流效率88～90%，电耗15000 kw.h/t.Al。 自焙槽特点有： ①使用的阳极糊靠电解槽自身的热量使其焙烧成良好的导电体，使电解槽上部散热得到合理利用。综合节能。 ②由于直接使用阳极糊，节省了预制阳极过程的成型，被烧，加工，阳极组装等工艺与工序工程，以及该过程需要的燃料和各种消耗及劳动费用于投资。阳极的制造成本。 ③不需要定期更换阳极，工艺简单，劳动强度低，对电解正常运行干扰少。 ④机械化和自动化操作程度低，劳动强度大。 ⑤集气效率低，劳动条件差。 ⑥阳极糊产生的大量碳氢化合物等气体不能同电解产生的氟化氢等气体分开，混在一起，不容易回收，对环境污染。 图2、图3、图4为各个时期铝电解槽简图 图2 连续式预焙阳极电解槽简图 1—阳极炭块 2—阳极棒 3—阳极母线 4—槽壳 5—阳极炭块接缝 6—阴极炭块 7—阴极棒 8—保温层

铝电解预焙阳极电解槽的介绍与展望

铝电解预焙阳极电解槽的介绍与展望摘要：本文主要是对电解铝工业生产中的主要设备——电解槽的相关介绍，重点讲述预焙阳极电解槽的相关技术参数、指标、工艺等指数。其后介绍现代关于铝电解槽的新工艺、新设备。 关键词：电解槽预焙阳极阳极炭块阴极炭块 电解铝就是通过电解得到的铝。现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，既电解。 abstract: this article is mainly to the aluminum industrial production of main equipment-electrolytic cell related introduction, focuses on pre-baked anode cell related technical parameters, index, craft index. Introduced by modern about aluminum cell of new technology, new equipment. Key words: pre-baked anode cell anode block cathode carbon blocks Aluminum electrolytic aluminum is through get. Modern aluminum industrial production adopts BingJingShi-alumina melts salt by electro-dialysis. Molten BingJingShi is solvent, alumina as solute, with carbon body is used as an anode, liquid aluminum as a cathode, ventilation with powerful dc, in 950 ℃-970 ℃, the poles in the electric in the electrochemical reactions, both electrolysis. 1 预焙阳极电解槽的介绍 电解槽是电解炼铝的核心设备，一百多年来铝电解槽的结构有了许多改进，其中以电解阳极的变化最大。其经历的顺序大致是：小型预备阳极→侧部导电自焙阳极→上部导电自焙阳极→大型不连续预焙阳极→中间下料预焙阳极。 预焙阳极电解槽 该电解槽由阳极装置、阴极装置和导电母线系统三大部分组成。 1.1 阳极装置 它包括三部分：阳极母线大梁、阳极炭块组和阳极升降机构 1.1.1 阳极炭块组 预焙槽有多个阳极炭块组，每一组包括2～3块预制炭块。炭块、钢爪、铝导杆组装成电解用阳极。钢爪由高磷生铁浇铸在炭碗中，与炭块紧紧地黏在一起，铝导杆则是采用渗铝法和爆炸焊与钢爪焊在一起的。铝导杆通过夹具与阳极母线大梁夹紧，将阳极悬挂在大梁上。炭块组数取决于电解槽的电流强度、阳极电流密度以及炭阳极块的几何尺寸。如180KA预焙槽，若阳极电流密度为0.7A/cm2左右，阳极规格为1520*585*535（mm)，即可算出阳极炭块为30炭。 1.1.2 阳极母线大梁 阳极母线大梁承担着整个阳极的重量，并将电流通过阳极输入电解槽。它由铸铝制成，由升降机构带动上下移动，以调整阳极的位置。 1.2 阴极装置 它由钢制槽壳、阴极炭块组和保温材料砌体三部分组成。 1.2.1槽壳 铝电解槽的槽壳是用钢板焊接，或铆接而成的敞开式六面体。分为有底和无底槽壳；并有背撑式和摇篮式两种。目前多采用有底槽。 无底槽壳是个空的框架，底没有钢板。槽壳四周和底部用钢筋和工字钢加固。

大型预焙槽

西安高新机电技师学院2012--2013学年 《大型预焙铝电解生产》课程考试卷 学号姓名分数 . （一）填空题 32分 1、电解槽预热焙烧的目的是（）（）。 2、电解槽启动的必要条件是1（） 2（）。 3、槽膛内形的形成由电解槽体的（）和保温条件所决定；常见的 槽膛内形有（）槽膛、（）槽膛和正常槽膛。 4、阳极更换的原则是1（）， 2（）在换阳极中，进行捞块操作时有一项“三摸一推”的工作，这里的“三摸”是指（）、（）和摸邻近残极的情况。 5、电解温度的高低主要取决于（），它又取决于（）。 6、400KA 系列电解槽正常生产工艺技术参数：槽工作电压（）V、 分子比（）、电解温度（）度、电解质水平（）。 7、槽工作电压是不包括（）电压在内的槽电压，控制槽电压实质 是通过增减（）来变更电解质电压。 8、熄灭阳极效应的操作控制点是（）的稳定和（） 的长短。 9、测量两水平的方法是（）；电解温度的测量工具是（） 测量阳极电流分布的目的是（）；为了解电解槽破损情况，可以测定( ) 10、发生针振的根本原因是（）。 11、原铝中主要杂质有（）和气体杂质（）。 12、热槽是（）。 13、启槽前做“花叉”实验是检测（）的导电情 况。 14、实际阳极更换中，考虑到新阳极导电的滞后性，新极安装位置比残极

（）cm。 15、难灭效应是由于（）造成的。 常常发生在（）、电解质水平低等非正常运行槽上。（二）、单项选择题 10分 1、预焙槽换阳极采取的方法是按（）。 A、自然数顺序法 B、交叉法 C、随机抽样 D、无顺序 2、从电解槽出铝是利用（）原理。 A、虹吸 B、负压真空 C、机械 D、重力倾倒 3、电解槽更换阳极操作代号是（） A、 NB B、RR C、 RC D、AC 4、下列病槽中不能影响电流分布的是（） A、热槽 B、压槽 C、针振 D、滚铝 5、电解槽三个平衡不包括下列哪一项（）。 A、能量平衡 B、动量平衡 C、物料平衡 D、物理场平衡 6、每1cm极距所对应的电压降，对预焙槽而言一般为（） A、0.2V左右 B、0.3V左右 C、0.4V左右 D、0.5V左右 7、大型预焙铝电解槽极距一般控制在（） A、2.0—2.5cm B、3.0—3.5cm C、4.0—4.5cm D、5.0—5.5cm 8、不能影响阳极消耗速率的是（） A、阳极电压降 B、电流效率 C、阳极电流密度 D、阳极假密度 9、槽子焙烧结束时槽温一般要达到（）。 A、400～600℃ B、600～800℃ C、800～950℃ D、950～1050℃ 10、用红外测温仪测量槽底钢板温度读取（）。 A、最小值 B、最小值 C、平均值 D、一般值 （三）多项选择题 10分 1、铝电解槽预热焙烧常见的方法有：（）。 A、铝液预热法 B、焦粒焙烧法 C、石墨粉焙烧法 D、燃料预热法 2、槽膛内型形成的好坏，一般由（）状况而定。 A、伸腿形成 B、炉帮厚薄 C、炉底沉淀 D、结壳完整 3、阳极更换过程中的质量控制点有（） A、联系计算机（操控箱） B、扒料程度 C、捞电解质块 D、新阳极安装精度

铝电解预焙阳极生块裂纹问题的探讨

铝电解预焙阳极生块裂纹问题的探讨 丁邦平 摘要：根据四川启明星铝业公司铝用阳极生产新线特点，对阳极生块生产中经常出现的几种裂纹以及阳极焙烧后较大的抗压强度进行了原因分析，并 提出了一些具体措施，以期对生块生产有所指导。 关键词：预焙阳极、生块、裂纹、抗压强度 1、前言 目前世界铝产量3500万吨，国内产量已达900万吨以上，产能已超过1000万吨。预焙阳极的需求将达 600万t。生块经焙烧而成预焙阳极，因而生块质量对预焙阳极的质量至关重要。就四川启明星铝业有限责任公司阳极生产而言，生块经常出现的质量缺陷主要缺损、掉棱、尺寸超标、裂纹、表面粗糙等，其中裂纹出现最多，也最难解决。本文就生块裂纹以及阳极焙烧后较大的抗压强度产生的原因进行探讨，并提出一些措施，供参考。 2、铝用阳极生产新线简介 2.1生产工艺流程新配置 中碎系统生产的四种不同粒级通过七台配料秤配料形成骨料，由集合螺旋、斗式提升机及过渡螺旋输送到四周预热螺旋加热到180—190℃，热骨料与180—190℃液体沥青连续进入到强力混捏机混捏4－5分钟，一般混捏温度在200—210℃，高温混捏后的糊料进入强力冷却机由喷入的冷却水均匀冷却到160—

165℃，冷却后糊料通过振动给料机送到真空型成型机振动成型，成型制品由悬链带入冷却水池经过两小时左右水浴冷却，制品继续被悬链带入到输送辊道处，再由推进器推到辊道上输送到制品库。 2．2生产工艺新线特点 该新线特点较多，这里仅列出可能产生裂纹有关系的工艺新线特点： ●选用EIRICH立式高速混捏机作为糊料混捏设备，替代传统的低速单轴或 双轴卧式混捏机。 ●采用真空型振型机，振型温度可达160±5℃，高于非真空型温度混捏温 度（145±5℃），高温振型要求高温混捏，因此混捏温度远高于非真空 型混捏温度。 ●混捏机虽无加热装置，但因混捏机高速运行发热，由此带来混捏温度高 于热骨料和沥青的混合温度。 ●强力冷却机不仅起到冷却作用，还对混捏后的糊料在冷却过程中再混捏。 ●真空成型机的真空度能达到730—745mmHg。 ●真空成型机的预压气囊可以在振动前充进3—5kg压力的压缩空气对糊 料提前预压实。 3、问题的由来 启明星自2005年1月28日投产以来生产近两年半的时间，产量已达25万吨，期间除生产自用产品以外，还生产有不同规格的国内铝电解需求的产品以及国外俄罗斯铝电解需求的产品，各类产品都出现过不同类型的裂纹，以下列出不同阶段一些典型裂纹案例，包括焙烧后出现的可能是上工序引起的生块暗裂纹。 （1）生产初期，成型后的生块经冷却水池冷却后出现较多的裂纹，并伴有爆裂声，一般出现在长侧面的垂直裂纹，严重时出现生块断裂。 （2）2006年年初，焙烧制品出现大面积的裂纹，焙烧废品率超过30％，同时这批制品在组装过程中也产生裂纹，进入电解槽出现较多的阳极垂 直断裂而化爪现象，导致电解槽生产不正常。 （3）2007年年初，生产外销制品时，生块出冷却水池放置几天后出现数量较多的炭碗内部各向裂纹，并伴有爆裂声。 （4）生产过程中有时发生长侧面横向裂纹，裂纹处非常光洁。

大型预焙铝电解槽焙烧的过程控制与方法

大型预焙铝电解槽焙烧的过程控制与方法 https://www.wendangku.net/doc/8e3999747.html,来源：铝博士2013-03-06 15:33 阅读次：86 信息来源：全球铝业网更多信息请参考https://www.wendangku.net/doc/8e3999747.html, 摘要：简述了大型预焙铝电解槽两种焙烧启动的技术方法特点及控制过程，谈到了两种焙烧方法中的优缺点和具体操作步骤。 简述了大型预焙铝电解槽两种焙烧启动的技术方法特点及控制过程，谈到了两种焙烧方法中的优缺点和具体操作步骤，干法启动及湿法启动的工艺技术对比，分析了焙烧预热启动时影响铝电解槽寿命的诸多因素，在焙烧预热启动过程中所采取的预焙铝电解槽早期破损的措施。 关键词：电解槽；铝液焙烧；焦粒焙烧；干法启动；湿法启动 1 概述 现代大型预焙铝电解槽的焙烧启动，国内近几年新建电解铝厂大多采用铝液焙烧启动和焦粒焙烧启动两种方法，尤其是焦粒焙烧启动，目前更是各新建电解铝厂广泛使用的焙烧预热工艺技术，它较铝液焙烧启动预热时间短、温度梯度不大，可弥补槽内衬及材料质量问题的缺陷等优点，但是，也有它的不足之处，那就是较铝液焙烧启动操作复杂，技术条件要求高，阴极电流分布不均匀，电解质含碳量过高，能耗增加。还有两种焙烧启动方法就是石墨粉焙烧启动技术方法和气体焙烧启动技术方法。前者价格太高，造成费用增加，操作复杂(此法国内仅丹江铝厂在114.5kA铝电解槽的启动中使用过)，后者易氧化碳块，用于启动的设备复杂，操作难度大，所以，这两种方法很少被铝电解生产厂家采用。 铝电解槽的预热焙烧启动是影响槽寿命的重要因素之-，而槽寿命又直接影响到铝电解的生产成本的稳定，尤其是对大型预焙铝电解槽的焙烧启动。但是，无论采用那种技术方法，几乎都难以避免使阴极碳块及内衬产生裂纹或孔隙，可是，不让铝液浸入裂纹和孔隙是可以避免的，焦粒焙烧启动方法就具有这种优点，在白银铝厂应用较早，近年来才在国内新建铝厂及自焙槽改造的预焙槽厂家陆续广泛采用。 2 铝电解槽焙烧启动技术

关于大型预焙电解槽过热度控制的探讨

关于大型预焙电解槽过热度控制的探讨摘要：在国际上，有的电解工作者提出了对铝电解槽的过热度的控制，而且取得了不错的效果，国外许多先进铝厂电解槽过热度控制在8—10℃，效率达到95%以上，而我国对过热度的控制还不够重视，一般控制在15—20℃，本文针对过热度控制的要点，详细控讨了怎么样通过调整物料平衡和热平衡控制好过热度。 关键词：过热度初晶温度电解质成分极距热平衡物料平衡 一、我国工艺技术控制现状 从我国引进日轻160KA大型电解槽后，逐步开发了“四低一高”的铝电解生产工艺制度，并为现代电解槽工艺技术管理所广泛采用。“四低一高”也就是低电解温度，低分子比，低AE系数、低氧化铝浓度，高极距。随着电解槽设计软件的不断开发更新，电解槽的磁场设计得到了很好的改善，所以现在也有“五低一高”的理论，也就是低电解温度、低分子比、低AE系数、低氧化铝浓度和低铝水平，高极距。无论“四低一高”还是“五低一高”工艺制度，都是要求用尽可能低的电解温度实现的高的电流效率。低温电解一直指导着我们的生产，有些文献报道，电解温度每降低10℃，可使电流效率提高1％～2％。实验研究表明，降低电解温度会使电流效率连续升高，然而，过低的电解温度容易在槽底产生沉淀和造成槽膛不规整，易引发槽子不稳定，从而影响电流效率，造成能耗的增加。而且从目前的电解质体系来说，要想达到低温电解且保持电解过程稳定高效进行，还有待改善电解质成分，不断优化电解质体系。 二、过热度控制的提出

国际著名的铝冶金专家Haupin对大量的电流效率数据的统计分析表明[1]，电解槽的电流效率更依赖于过热度，而不是电解质温度。在国际上，有的电解工作者提出了对过热度的控制，国外有的大型电解槽过热度控制在8—10度，而且取得了不错的效果。过热度是电解质温度与电解质初晶温度之差，我国一般控制在15—20度左右，一直以来我们对过热度的控制并没有引起足够的重视。下表是法国彼斯涅电解槽的一些技术数据情况统计表： 从上表可以看出，尽管电解质的初晶温度高，但只要控制好电解质的过热度，仍能得到很高的电流效率，这也是我们提出对电解质过热度控制的原因，从电解发展情况来说，以后控制好电解质的过热度，可能会是电解槽大幅提高电流效率的突破点。 三、最佳过热度的机理 Solheim研究指出[1]，较低的过热度可以在铝阴极表面沉积一层冰晶石壳膜，因而可阻止铝的溶解损失，提高电解槽的电流效率。然而过热度太低时也会引起过多的冰晶石沉积和沉淀，而导致电解槽的不稳定，最佳的过热度的大小应与电解质的分子比、电解质初晶温度有关。分子比较低时，需要适当提高一点过热度，因为在此时，电解质的初晶温度的变化受电解质分子比变化的影响较大。 四、过热度的控制方法

四种常用有限元计算软件的比较

四种常用有限元计算软件的单元方向，材料方向以及复合材料定义的 比较： 一． MSC.PATRAN/NASTRAN 单元方向：PATRAN中的单元坐标系是由单元节点的顺序来确定的（X轴平行与单元的其中一条边，Y轴与之垂直，Z轴是它们的差乘）。应力应变的输出均按照其每个单元所固有的单元坐标系的方向来输出，但不从坐标系上区分正负。正负始终是根据受拉为正，受压为负来判断的。 材料方向：PATRAN中定义的材料方向是一个向量，也即0度铺层方向。材料坐标系的方向决定着各向异性材料的材料数据方向，是为了确定材料数据中E1的方向，E2与之垂直，E3是前两个的差乘。PATRAN中材料方向并不决定应力应变的输出方向。（各向同性材料而言其材料方向没有实际意义） 复合材料：复合材料中定义的层偏转角实际上是指该层的E1方向为将材料方向偏转这个度数后的方向。（若以单元法方向为外向，则先输入的铺层为最外层）。结果里各个层输出的都是主轴方向的应力应变。 二． MSC.MARC 单元方向(同PATRAN)：MARC中的单元坐标系是由单元节点的顺序来确定的。应力应变的输出均按照其每个单元所固有的单元坐标系的方向来输出，但不从坐标系上区分正负。正负始终是根据受拉为正，受压为负来判断的。 材料方向(同PATRAN)：MARC中定义的材料方向是一个向量，也即0度铺层方向。材料坐标系的方向决定着各向异性材料的材料数据方向是，为了确定材料数据中E1的方向，E2与之垂直，E3是前两个的差乘。MARC中材料方向并不决定应力应变的输出方向。（各向同性材料而言其材料方向没有实际意义） 复合材料（与PATRAN有区别）：复合材料中定义的层偏转角实际上是指该层的E1方向为将材料方向偏转这个度数后的方向。（若以单元法方向为外向，则先输入的铺层为最内层） 三． ABAQUS 材料方向（有区别）： ABAQUS软件与上述两种软件最大的不同在于其单元坐标系就是 材料坐标系，局部坐标的1和2轴位于壳平面内，1轴是整体坐标的1轴在壳元上的投影（若整体坐标的1轴垂直于壳面则用整体坐标的3轴投影）。2轴与1轴垂直，3轴差乘。其材料坐标系的方向不但决定着各向异性材料的材料数据方向（比如E1表明沿1轴的弹性模量），也同时决定应力应变的输出方向。与前两种软件相同，应力应变不从坐标系上区分正负，正负始终是根据受拉为正，受压为负来判断的。 复合材料（有区别）：复合材料中定义的层偏转角实际上是指该层的E1方向 为将材料方向偏转这个度数后的方向。（若以单元法方向为外向，则先输入的铺层为最外层：同PATRAN） 四． ANASYS 单元方向： 单元坐标系是每个单元的局部坐标系，一般用来描述整个单元，shell单元默认的单元坐标是以i-j边为基础的坐标系。应力应变的输出均按照其每个单元所固

第一章现代预焙铝电解槽的基本结构

第二篇：铝电解生产的工程技术 1、现代预焙铝电解槽的基本结构 现代铝工业已基本淘汰了自焙阳极铝电解槽， 并主要采用容量在 160kA 以上的大型预焙阳极铝 电解槽（预焙槽）。因此本章主要以大型预焙槽为例来讨论电解槽的结构。 工业铝电解槽通常分为阴极结构、上部结构、母线结构和电气绝缘四大部分。各类槽工艺制度 不同，各部分结构也有较大差异。图 1、图2分别为一种预焙槽的断面示意图和三维结构模拟图； 图3、图4为我国一种200kA 中心点式下料预焙槽的照片与结构图（总图） 。 阳极导杆 阳极炭块 电解质液 铝液 阴极炭块 阴极钢棒 下料器 集气罩 氧化铝 覆盖料 电解质结壳 钢壳 耐火与 保温内衬 rrT|i|TITTT 图1预焙铝电解槽断面示意图 图2预焙铝电解槽三维结构模拟图

图3我国的一种200kA 预焙铝电解槽（照片） 1.1阴极结构 电解铝工业所言的阴极结构中的阴极，是指盛装电解熔体（包括熔融电解质与铝液）的容器, 包括槽壳及其所包含的内衬砌体， 而内衬砌体包括与熔体直接接触的底部炭素（阴极炭块为主体） ■n n J 10- ］ 【 1 - 心 L — L J — — J 图4 我国一种200kA 预焙铝电解槽结构图 1.混凝土支柱； 2.绝缘块； 3.工字钢； 4.工字钢；5?槽壳；6.阴极窗口； 7.阳极炭块组; 8.承重支架或门；9.承重桁架；10.排烟管；11.阳极大母线；12.阳极提升机构； 13.打壳下料装置；14.出铝打壳装置；15.阴极炭块组；16.阴极内衬 r M 〒■■ m T X T I I 5 6 nu

与侧衬材料，阴极炭块中的导电棒、底部炭素以下的耐火材料与保温材料。 阴极的设计与建造的好坏对电解槽的技术经济指标（包括槽寿命）产生决定性的作用。因此，阴极设计与槽母线结构设计一道被视为现代铝电解槽（尤其是大型预焙槽）计算机仿真设计中最重要、最关键的设计内容。众所周知，计算机仿真设计的主要任务是，通过对铝电解槽的主要物理场（包括电场、磁场、热场、熔体流动场、阴极应力场等）进行仿真计算，获得能使这些物理场分布达到最佳状态的阴极、阳极和槽母线设计方案，并确定相应的最佳工艺技术参数（详见本书第三篇“铝电解槽的动态平衡及物理场”），而阴极的设计与构造涉及到上述的各种物理场，特别是它对电解槽的热场分布和槽膛内形具有决定性的作用，从而对铝电解槽热平衡特性具有决定性的作用。 1.1.1槽壳结构 槽壳（即阴极钢壳）为内衬砌体外部的钢壳和加固结构，它不仅是盛装内衬砌体的容器，而且还起着支承电解槽重量，克服内衬材料在高温下产生热应力和化学应力迫使槽壳变形的作用，所 以槽壳必须具有较大的刚度和强度。过去为节约钢材，采用过无底槽壳。随着对提高槽壳强度达成共识，发展到现在的有底槽。有底槽壳通常有两种主要的结构形式：自支撑式（又称为框式）和托 架式（又称为摇篮式），其结构图分别见图5a， b。过去的中小容量电解槽通常使用框式槽壳结构，即钢壳外部的 加固结构为一型钢制作的框，该种槽壳的缺点钢材用量大，变形 程度大，未能 很好地满足强度要求。大型预焙铝电解槽采用刚性极大的摇篮式槽 壳。所谓摇篮式结构，就是用40a工字钢焊成若干组”型的约束 架，即 摇篮架，紧紧地卡住槽体，最外侧的两组与槽体焊成一体，其余用 螺栓与槽壳第二层围板连结成一体（结构示意图如图6所示）。 图6 大型预焙铝电解槽槽壳结构图 a —纵向； b —横向图5铝电解槽的槽壳结构示意图 a—自支撑式（框式）；b—托架式（摇篮式）

有限元 计算结构力学 大作业

SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 平面应力问题解的Matlab实现 姓名: heiya168 学号: 帆哥 班级： 指导老师：

目录 1绪论 (1) 2平面问题的四节点四边形单元 (2) 2.1单元的构造 (2) 2.2等参变换 (5) 2.3边界条件的处理——置“1”法 (8) 3有限元分析流程 (10) 3.1程序原理和流程 (10) 3.2使用的函数 (11) 3.3文件管理 (11) 3.4数据文件格式 (11) 4算例——开方孔的矩形板拉伸分析 (13) 4.1问题的具体参数与载荷 (13) 4.2Matlab程序计算 (13) 4.3ANSYS建模计算 (15) 4.4误差分析 (17) 5总结 (18) 参考文献 (18) 附录 (19)

1绪论 有限元方法(finite element method)，是求取复杂微分方程近似解的一种非常有效的工具，是现代数字化科技的一种重要基础性原理。将它用于在科学研究中，可成为探究物质客观规律的先进手段。将它应用于工程技术中，可成为工程设计和分析的可靠工具。 弹性体在载荷作用下，其基本方程可写成以下的三类方程和两种边界条件。平衡方程——应力与外载荷的关系；几何方程——应变位移关系；物理方程——应力应变关系；力的边界条件；几何边界条件。应用最小位能原理，并利用上述关系，最终建立由刚度方程，节点位移和等效节点载荷所构成的求解方程。带入边界条件求解方程，就可以得出弹性力学问题的一般性解答。 本次大作业基于有限元方法的基本原理，使用Matlab这一平台，针对平面应力问题，采用四节点四边形单元编写了求解单元节点位移的程序。主要内容包括：1）介绍有限元的基本原理；2）编程基本思路及流程介绍；3）程序原理及说明； 4）具体算例这四个部分。

山铝电解铝厂电解槽设计特点

《山东冶金》2006年第4期 -------------------------------------------------------------------------------- 山铝电解铝厂电解槽设计特点 王庆义 （山东工业职业学院，山东淄博256414） 摘要：山铝电解铝厂在技术改造中采用200kA预焙阳极电解槽取代60kA自焙槽，该槽型具有优异的磁流体稳定性，合理的电热场设计，采用了窄加工面、阳极升降、“船形”槽壳、实腹板梁等多项先进技术和高性能的内衬材料。目前，电解槽已连续生产986天，电流效率达到了94.5 %，吨铝直流电能消耗13100 kW.h，氟化氢和粉尘等主要污染物排放量全部达到了国家排放标准。 关键词：电解槽；技术改造；设计特点；电流效率 中图分类号：TF821文献标识码：A文章编号：1004-4620（2006）04-0031-02 Design Characteristics of the Electrolytic Tank in the Electrolytic Aluminum Plant of Shanlv WANG Qing-yi （Shandong Industrial Vocational College, Zibo 256414, China） Abstract：200kA prebaked anode cell is adopted by in the Electrolytic Aluminum Plant of Shandong Aluminum Co., Ltd instead of 60kA self-baking cell in technical modification. This prebaked anode cell has excellent magnetohydrodynamic stability and reasonable electric heating field design and adopts new techniques such as narrow treating surface, the anode rise and drop, ship-pattern pot shell and solid web plate girder; and inner lining of high performance. The electrolytic tank has kept running for 986 days up to now,the power yield reaches 94.5 %，while the direct electric power consumption is only 13100 kW.h, furthermore, the discharge of main pollutants such as hydrogen fluoride and dust etc is up to the national effluent standard. Key words：electrolytic tank; technical modification; design characteristic; power yield 1 前言 山东铝业股份有限公司电解铝厂（简称山铝电解铝厂）60kA自焙槽工艺始建于1958年，由于自焙槽自身的结构特点，难以实现自动化控制和解决电解烟气污染的问题，因此技术经济指标较差，生产成本也相对较高。自焙槽与预焙槽在电流效率上相差约4%～5%，吨铝直流电耗相差1000kW.h左右，造成能源与资源的浪费。为此，山铝电解铝厂从2002年起开始对自焙槽实施预焙化改造，采用200kA预焙阳极电解槽取代60kA自焙槽，以彻底解决自焙槽烟气的环境污染问题，为提高电解铝厂技术装备水平，实现低耗高效奠定了基础。 2 200kA预焙阳极电解槽的设计特点 现代铝电解槽以高效、节能、长寿为特征，而电解槽的设计无疑十分关键。铝生产的实践证明，电解槽的稳定性是获得良好生产指标的根本保证。磁流体的稳定性、热平衡、电解

科学与工程计算国家重点实验室(中科院数学与系统科学研究所)

科学与工程计算国家重点实验室 简介 中国科学院科学与工程计算国家重点实验室（简称LSEC）是在已故著名数学家、中国计算数学的奠基人和开拓者冯康院士的倡导、并亲自筹备和组织下，由原中科院计算中心从事计算数学研究的部分课题组成的。实验室筹建于1990年，1993年10月经中科院验收后正式投入运行，1994年向国内外开放，1995年9月和 2005年3月两次通过国家验收。 实验室主要开展科学与工程计算中具有重要意义的基础理论研究，解决科学与工程领域中的重大计算问题，着重研究计算方法的构造、理论分析及实现。研究内容包括：动力系统与数值方法，研究各类保结构算法的理论、算法的构造和数值试验；有限元边界元方法，针对具有应用背景的椭圆边值问题及其它相关问题，提出适合于这些问题的有限元边界元新型高性能计算方法；非线性最优化，主要研究求解非线性规划的新算法以及算法的收敛性；计算流体力学,研究非定常不可压N-S方程和可压缩流的计算方法；并行计算方法和科学计算可视化；非均匀多孔介质中渗流问题的多尺度计算方法。 实验室主任是陈志明研究员。实验室学术委员会主任是中国工程院院士崔俊芝。 实验室建设以来在动力系统几何算法，非线性优化，有限元边界元，数理方程反问题，计算流体力学，并行算法，科学计算可视化等方面取得了大量的研究成果，十分突出的是关于哈密尔顿系统的辛几何算法的研究。其成果荣获“国家自然科学一等奖”。实验室在设备研制方面也取得了显著的成绩。 实验室现有科研人员19人，中科院院士2人（石钟慈、林群）,中国工程院院士1人（崔俊芝），其中研究员16人，此外，实验室还获得多项其它重要奖项，其中石钟慈院士在 2000年获“何梁何利科学与技术进奖”,林群院士获2001年获捷克科学院“数学科学成就荣誉奖”、2004年获“何梁何利科学与技术进奖”。实验室十分重视队伍建设和人才培养工作，尤其注重青年学术骨干的培养和引进。目前通过中科院“百人计划”已引进３位年轻的学科带头人，其中实验室主任陈志明研究员被国家科技部任命为９７３计划项目“高性能科学计算研究”首席科学家，一批优秀青年学术骨干脱颖而出，他们在各自的研究领域取得了可喜的成果，并因此获得了荣誉。例如，袁亚湘研究员曾获1995年首届“冯康科学计算奖”、1996年度“中国青年科学家奖”、“国家杰出青年科学基金”、1998年度“全国十大杰出青年”称号；2005年度“北京市科学技术一等奖”；张林波研究员曾获1995年度“中科院青年科学家二等奖”、1997年度“中科院优秀青年”奖、2000年度“国家科技进步奖二等奖”；白中治研究员获得1998年度“中科院自然科学三等奖”、1999年度“中科院青年科学家二等奖”、“中科院优秀青年”称号、2005年度“国家杰出青年科学基金”；许学军研究员获2000年度“钟家庆数学奖”；陈志明研究员获2000年度“国家杰出青年科学基金”、2001年度“第四届冯康科学计算奖”、2003年度“第七届中科院杰出青年”称号、2004年度“新世纪百千万人才工程国家级人选”、2005年度“海外青年学者合作研究基金”；周爱辉研究员获2004年度“国家杰出青年科学基金”。

我国大型预焙铝电解槽工艺技术发展

大型预焙槽工艺技术发展 一、我国大型预焙电解槽的发展 我国现代大型预料电解槽的发展起步较晚。国外在六十年代较快发展了大型预焙槽生产，而我国于1973年才开始于抚顺铝厂进行大型预焙槽的开发研究工作，经两年的筹建，1975年4月10日我国第一台135kA预焙槽投入工业试验。经过二十年的努力，至1995年，通过引进和消化引进技术，我国已形成大型预焙槽各具特色的生产系列，拥有135kA、140kA、155kA、160kA、180kA、280kA 大型预焙槽，总槽数达近1600台，产能为60万吨。至2002年底，我国电解铝企业已达136家，生产能力达到5300kt/a，居世界首位；其中年产100kt/a生产规模的企业已达17家，产能2650kt/a，占总产能的50%；电解槽容量在160kA 以上的企业有35家，能力达2800kt/a，占总产能的53%。 我国电解铝企业技术改造、扩建和新建的项目，一直以200～240kA电解槽为投资主流，对于300kA级电解槽的三场、槽寿命等问题，许多人一直持有怀疑态度。随着我国第一个200kt/a规模300kA级电解系列在河南豫港龙泉铝业有限公司的顺利建成投产，不但使SY300（300kA）电解槽在国内外得到广泛认可，而且它还标志着中国电解铝工业的综合技术已达到世界先进水平。SY300电解槽已成为国内众多新建的200～250kt/a规模电解铝项目的主要槽型。 西方发达国家的原铝生产主要集中于加铝、美铝、俄铝、法铝、海德鲁、科马尔科等大型企业集团，主要槽型为AP18、AP21、AP30、Hydro23和CD200等，单系列产量为100～250kt/a。在20世纪90年代，建成的电解铝系列（除中国外）80%采用了法国彼施涅公司的电解铝技术，特别是300kA级预焙阳极电解槽技术几乎全部采用AP30技术，单系列产能达到250kt/a。 加入WTO后，中国电解铝工业面临进一步发展，做大做强的机遇，为了满足中国电解铝工业全球发展战略的需求，建设一批规模大、技术起点高、有竞争能力的现代化的企业势在必行。2000年，沈阳铝镁设计研究院在总结SY系列电解槽的设计和实践经验的基础上，开发了SY300预焙电解槽。它是目前中国已投产的产能最大的电解系列。 二、我国大型预焙电解槽的槽型及主要技术参数 大型预焙槽中，从进电方式上分为：两点进电、四点进电和五点进电三种；从电解槽槽壳结构上分为：摇篮式和臂撑式两种，其中摇篮式约占94%；从下料方式上分为：现我国大多数电解槽都采用中间下料方式，它包括点式下料、插板式下料和闸刀式下料三种方式，后两种方式正在逐步地进行改造成先进的点式下料方式；从电解槽容量上分为：135kA、140kA、155kA、160kA、180kA、

科学和工程计算复习题及答案

科学和工程计算复习题及答 案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

科学和工程计算基础复习题 一、 填空题: 1. : 2. 算数运算的次数决定;二是占据存储器的空间,. 3. 用计算机进行数值计算时,4. 5. 函数求值问题()x f y =的条件数定义为:) ()())(()(x f x f x x f cond x C '= = 6. 单调减且有 下界 的数列一定存在极限; 单调增且有 上界 的数列一定存在极限. 7. 方程实根的存在唯一性定理:设],[)(b a C x f ∈且0)()(

400kA预焙槽铝电解车间设计

400kA预焙槽铝电解车间设计 摘要 大型化是当今世界铝电解技术发展的大趋势。在现有的320kA~350kA大型铝电解槽基础上，进一步开发并建设高效、稳定和更为节能的400kA大型铝电解槽技术是当今世界各大铝业公司研究和追求的目标。并且我国已经有多家铝电解企业已经建成400kA级铝电解生产线。 我们紧随时代步伐，设计了400kA预焙槽铝电解车间。车间设计包括厂址选择、电解槽设计、电压平衡、能量平衡劳动定员及成本核算等。该设计的年产量为22万吨，电流效

率高达94%。经过多方论证厂址选择伊川县工业园区。 关键词：铝电解槽，物料平衡，能量平衡，电压平衡，车间设计

The Design of 400kA Pre-baked Anode Aluminum Reduction Plant ABSTRACT

Large-scale is the general trend of aluminium electrolysis technological development in the world nowadays．Developing more efficient，more stable and more energy-saving 400kA aluminium reduction cell technology，based on the existing 320kA~350kA aluminium reduction cell，is the goal studied and chased by worldwide major aluminium companies．And there are a few aluminum electrolysis enterprises that have built 400kA grade aluminum electrolytic production line．Following the pace of times，we complete the design of the 400kA pre-baked aluminum electrolysis