300KA电解槽磁场数值模拟
300KA预焙阳极电解槽槽壳及金属结构制作安装施工工法(2)
300KA预焙阳极电解槽槽壳及金属结构制作安装施工工法300KA预焙阳极电解槽槽壳及金属结构制作安装施工工法一、前言300KA预焙阳极电解槽是工业生产中常用的设备，其槽壳及金属结构制作安装施工工法的质量和效率直接关系到设备的稳定运行。
本文将详细介绍300KA预焙阳极电解槽槽壳及金属结构制作安装施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例，从而为读者提供一个全面的指导和参考。
二、工法特点300KA预焙阳极电解槽槽壳及金属结构制作安装施工工法具有以下几个特点：1. 施工工艺复杂，需要严格遵循操作规程和工艺要求；2. 适用范围广，可以用于不同规模和性质的钢铁、铝电解等工业生产项目；3. 施工周期短，可有效减少工期；4. 施工质量高，能够保证设备稳定运行和长期使用。
三、适应范围300KA预焙阳极电解槽槽壳及金属结构制作安装施工工法适用于以下工程项目：1. 钢铁冶炼项目中的脱硫设备；2. 铝电解项目中的电解槽等设备。
四、工艺原理施工工法与实际工程之间的联系主要体现在工艺原理上。
该工法采用先进的制作和安装工艺，通过精确的计算和加工，将槽壳及金属结构制作成符合设计要求的形状和尺寸。
同时，根据设备的工作原理和工艺要求，采取相应的技术措施，确保施工工艺符合安全、稳定和高效的要求，并满足实际工程的需求。
五、施工工艺施工工艺是该工法的核心内容，包括以下几个施工阶段：1. 设备基础的施工：包括地基的开挖、钢筋的布置和混凝土浇筑等；2. 槽壳及金属结构的加工和制作：根据设计图纸进行材料采购、切割、焊接和组装等；3. 设备安装：将槽壳及金属结构安装到设备基础上，并进行固定和调整；4. 焊接和密封处理：对焊接接头进行检验和修补，并进行密封处理；5. 内外涂层施工：进行导电涂层和防腐涂层的涂覆，提高设备的耐腐蚀性能；6. 电缆敷设和接线：连接设备内部的电缆，进行电力的供应和控制；7. 设备调试和验收：对设备进行电气和机械的调试，确保设备正常运行。
浅谈300kA预焙电解槽的技术优化控制
铝电解专业技术总结考生姓名： xxxx申报职业（工种）： xxxxx申报级别： xxxx浅谈300kA预焙电解槽的技术优化控制摘要: 本文分别从300kA电解槽对其焙烧启动、后期管理及正常生产期的参数控制及优化进行了阐述。
焙烧启动阶段采用焦粒焙烧，通过合理控制各项技术指标，焙烧启动阶段顺利进行。
后期管理阶段主要是根据迅速降电压的指导思想，对各项技术参数的调整进行了合理尝试，取得了较好的效果。
正常生产期通过提高氧化铝浓度控制精度和技术管理创新，降低了电解槽炉底压降和阳极效应系数，各种能耗明显降低，电解槽稳定性增强，提高了电流效率。
关键词: 铝电解槽焙烧启动后期管理技术优化受世界金融危机冲击，有色金属国内外市场需求萎缩，价格暴跌，铝价也随之大幅下跌，电解铝企业的生存面临着前所未有的威胁，加之国内节能降耗的大趋势要求，降低生产成本已成为刻不容缓的问题。
鸿骏铝业300KA电解系列通过对技术管理创新和新技术的运用，逐步摸索出了低电压下，电解槽稳定高效运行的方法，各种能耗明显降低。
1.焙烧启动管理鸿骏铝业300KA电解槽256台电解槽采用的是沈阳铝镁设计院设计的电解槽，公司通过对启动及后期管理的摸索，探索出了一套合理技术管理思路，取得了较好的成绩。
1.1 焙烧过程管理我公司300KA电解槽采用的是焦粒加石墨焙烧，无效应湿法启动。
焦粒与石墨的配比采用的是8：2，角部采用7：3，铺设厚度为2cm，焦粒与石墨碎的粒度要求为0.2cm～0.4cm。
装槽料有所改变,把边部冰晶石用电解质破碎块替代，达到减缓热冲击的目的，极间缝不装物料、中缝添加电解质块达到加强热对流的效果，使电解槽各部位升温平衡。
焙烧时间控制在120h以上，温升梯度则按表1进行控制，在此温升梯度条件下，使阴极内衬充分焙烧焦化，避免温差过大造成阴极表面和内部裂纹的产生, 防止电解槽早期破损槽的产生。
表1 各阶段温升梯度控制温度控制范围/℃所处阶段温度提升速度/℃·h- 1温升梯度/℃· h- 1≤200软化阶段主要排出水分15左右10～13 200～700挥发分大量排出的阶段5 7～10＞700粘结剂的焦化过程基本结束10～15 9～12在实际生产过程中，为了避免电流分布不匀对电解槽寿命产生影响，就要求从焦粒粒度选择、焦粒配比、铺设厚度、座极、拆除分流片等方面入手进行严格把关，同时在焙烧期间要按照公司制度对阳极电流分布进行测量，并对偏差过大的阳极电流进行调整。
300kA铝电解槽电热应力及钠膨胀应力的仿真优化研究的开题报告
300kA铝电解槽电热应力及钠膨胀应力的仿真优化研究的开题报告一、研究背景和意义铝电解槽作为重要的冶金设备，广泛应用于现代工业生产中。
在铝的电解过程中，由于外部电流的引入，会使得铝液温度升高，这会导致电解槽内部的多种应力产生，其中包括电热应力和钠膨胀应力，这些应力将影响电解槽的安全性、寿命和稳定性。
因此，对电解槽内部应力情况的研究具有重要的理论和应用价值。
目前，针对于铝电解槽的研究主要集中在两个方面：电热应力和钠膨胀应力。
电热应力是由于电解槽内铝液温度升高导致的热膨胀和热应力引起的。
钠膨胀应力是由于铝电解槽中的氧化铝与氧化钠反应产生氧化铝钠等化合物释放热时，会导致电解槽内部产生钠膨胀应力，而钠膨胀应力的大小和形状主要取决于电解槽的结构和操作条件。
因此，对铝电解槽内部电热应力和钠膨胀应力的理论分析和仿真研究，将有助于优化电解槽结构、提高其安全性和稳定性，从而提高铝电解生产的经济效益和质量水平。
二、研究内容和方法本研究主要从电热应力和钠膨胀应力两个方面入手，利用有限元仿真软件，建立300kA铝电解槽的数字模型，并通过数值模拟分析电解槽内部的电热应力和钠膨胀应力分布情况，并对其进行优化设计。
具体研究内容包括：1. 构建300kA铝电解槽的三维模型并进行网格划分；2. 建立电解槽电热应力和钠膨胀应力的数学模型；3. 建立电解槽的有限元模型，并进行模拟分析；4. 对模拟结果进行分析并进行优化设计。
三、预期结果和意义本研究将通过有限元仿真分析300kA铝电解槽内部的电热应力和钠膨胀应力分布情况，进而提出应对电解槽内应力的优化方案，从而降低电解槽的结构破坏风险，提高生产效率和铝的质量水平。
其预期结果如下：1. 分析电解槽内电热应力和钠膨胀应力的分布特征，揭示其产生机理和规律；2. 设计优化方案，减少电解槽内部电热应力和钠膨胀应力的影响，提高电解槽的稳定性；3. 为铝电解生产的工程实践提供理论指导和技术支撑，提高电解槽生产的质量水平。
300KA大型预焙电解槽的炉帮形成研究
300KA超大型预焙电解槽炉帮形成的探讨（洛阳豫港龙泉铝业有限公司河南伊川 471300）摘要：本文通过洛阳豫港龙泉铝业有限公司20万吨300KA大型预焙电解槽的技术特点进行分析探讨，通过槽型设计优化改进，对电解槽各项工艺参数和操作质量进行优化配制，使电解槽形成了规整、坚固的炉帮，取得了良好的效果。
关键词： 300KA 电解槽技术条件炉帮形成1前言自2002年以来，我国相继投产了数家300KA特大型中间下料预焙槽系列，豫港龙泉铝业有限公司是在全国第一家采用这一槽型的厂家，而这一槽型的关键技术也就是如何解决炉帮形成问题。
电解槽三场（磁场、热场、力场）的合理配制是炉帮形成的基础，启动时非正常期的正确管理是炉帮形成的关键。
正常期各种技术条件的合理搭配又对炉帮的形成起到了延伸和保护作用，洛阳豫港龙泉铝业有限公司300KA改进型20万吨系列对上述问题做了深入细致的研究并进行了合理的改进，合理科学发解决了炉帮形成问题，为同类槽型的管理起到了很好的借鉴作用。
2存在的问题河南豫港龙泉铝业在限公司一期256台超大型中间下料预焙阳极电解槽于2002年6月16日通电焙烧，11月21日全部启动结束，12月底256台电解槽综合电流效率完成91.35%，2003年1~6月电流效率达93.76%（整流效率为97.4%），原铝品位Al 99.70以上铝达到100%。
2004年电流效率在下滑趋势，原铝中的硅铁含量开始上升，一部分槽相继出现了侧部碳化硅砖粉化、钢窗发红、原铝质量下降等现象，给生产带来了一系列问题，为了解决这一问题，我们制定了“一压、二扎、三补”的措施，即对炉帮发空的地方进行人工压壳加工，不作大的加工处理，而对钢窗发红严重的部位进行扎边加工，另外对粉化比较严重的地方进行不停槽补炉处理，这一措施的实行虽然在一定程度上扼制了炉帮的粉化、发红，但也存在着一定的弊病：一是人员劳动强度增大；二是部分料块进入炉底造成伸腿肥大、炉底压降增大；三是对槽子人为影响较大，槽子不时出现电压波动现象，四是修补侧部费用较高，多功能机组使用频繁，每补一米需花费5300元左右，增加了吨铝成本。
300KA级大型预焙铝电解槽的设计分析
300KA级大型预焙铝电解槽的设计分析300KA级大型预焙铝电解槽的设计分析1前言近年来，随着铝用途的推广、使用量的增加，电解铝工业迅猛发展，奔着节能降耗及节约投资的目的，目前国内两大轻金属设计研究院（贵阳院和沈阳院）相继推出了280KA、300KA、320KA、350KA 等单系列、高产能的大型预焙铝电解槽。
综观国内各大铝厂，新上项目以300KA的槽型居多，该型槽通过近三年的运行，经生产单位与设计单位的共同探讨，300KA预焙电解槽的槽型趋于成熟。
下面对沈阳院的两种300KA预焙电解槽和贵阳院的一种320KA预焙电解槽的设计构造作一对比分析。
2三种槽型设计现状2.1河南豫港龙泉铝业有限公司第一个系列二十万吨300KA预焙电解槽是沈阳院推出的第一代300KA槽型。
其特点是双面二十组阳极,五点进电、四点下料，电解槽侧部采用75mm厚的氮化硅结合碳化硅新型侧部砖块；阴极钢棒与阴极母线的连接采用钢铝爆炸复合块焊接；阳极导杆截面为200×180，阳极炭块为550×660×1550，其设计参数如表一：表一河南豫港龙泉铝业有限公司一系列300KA预焙电解槽设计参数名称单位数值电流强度 KA 300 阳极尺寸mm 550×1330×1550 阳极断面cm2 20×155×132=409200 阳极电流密度 A/cm2 0.733 槽膛平面尺寸mm 3880×14500 大面加工距离 mm 300 小面加工距离mm 420 槽膛深 mm 500 阳极升降速度 mm/min 75 阳极升降行程mm 400 升降电机功率KW 7.5 打壳间隔时间s 72 每次下料量kg 2×1.82.2河南豫港龙泉铝业有限公司第二个系列二十万吨300KA预焙阳极电解槽是沈阳院的第一代300KA预焙槽的改进型，依据第一代槽的运行状况，本系列做了如下改进：首先，下料系统由原常规设计的四点下料变为六点下料；其次，电解槽长侧板外焊接加强散热片；第三，电解槽侧部氮化硅结合碳化硅砖块厚度由75mm加厚为90mm；第四，人造伸腿加高；第五，槽膛加深；第六，超浓相输送管电解槽上未端部位增设排气装置；第七，阴极钢棒与阴极母线的连接采用铜铝复合片压接。
某厂300kA铝电解槽节能潜力分析与实践
来 自于 电力 消耗 ， 因此 ， 低 电解 铝生 产 的 电耗是 节 降 能 降本 的重 中之 重．铝 电解 直 流 电耗 Ｗ＝ ．８ ／ ， ２９ ＶＴ 式 Ｉ 中 ： 为铝 液 直 流 电耗 ，Ｗ ・ ・ｇ ； ｋ ｈ ｋ 一 Ｖ为 平 均 电压 ， Ｖ；７为 电流 效 率 ， 从 计 算 公 式 可 知 ， 流 电耗 与 ７ ％． 直 平 均 电压 成 正 比 ， 电流 效率 成 反 比． 与 降低 平均 电压 或提 高 电流效 率是 降低 直流 电耗 关键 的手 段． 电解槽 平 均 电压 （ 均 由 阳极 电压 降 （ ） 电 Ｖ平 ） Ｖ阳 、 解 质 电压 降 （ 质） 极 化 电 压 （ 化） 阴 极 电 压 降 、 Ｖ极 、
能量平 衡 、 电解 质体 系、 电流效 率等 的 测试 来 寻 求 电解槽 节 能 潜力 的 方法 ， 采取 相应 措 施 ， 并 达到 节
能 降 耗 的 目的 ．
关键 词 ： 电解 ； 铝 节能 ； 力 潜
中 图 分 类 号 ：Ｆ ２ Ｔ ８１ 文献标 识码 ： Ａ
Ｏ ｎ ｔ ｅ ｇ ａ ｉ ｔ ｎ ｉ ｌａ ａ ｔｃ ｆｔ ｅ ３ ０ Ａ ｈｅＥｎ ｒ ｙ Ｓ ｖ ｎｇ Ｐｏ ｅ ｔａ ｎｄ Ｐｒ ｃ ｉｅ ｏ ｈ ０ ｋ
如 何 有 效 减 少 维 护 热 平 衡 以 散 热 形 式 损 失 掉
入 尝 试 ， 寻求 节 能 新 突 破 ， 由 于 新 技 术 大 多还 以 但 处 于试 验 阶段 ， 有 得 到 广 泛 的推 广 应 用 ． 没 因此 ， 大 多 数 铝 厂 的多 数 电 解 槽 重 点 是 通 过 寻 求 工 艺 与 控 制技 术 的 升级 来 实 现低 电压 节能 的 目的．本研 究 通 过分 析 ３ ０ Ａ 电解 槽 节 能 潜 力 ，采 取 对 应 措施 ， ０ｋ 达
对300KA电解槽立柱母线进行不停电焊接试验成功
对300KA电解槽立柱母线进行不停电焊接试验成功运城市关铝设备材料有限公司根据我公司对300KA电解槽的实际运行情况进行磁场强度现场测试，在实际运行过程中的电解槽磁场强度与设计院的设计值差了一个数量级的2～5倍。
如300KA电解槽的磁场强度设计最大值为32GS，即32X10-4特斯拉；但是，在实际运行时测试到的数值远远大于设计值，如X轴方向最高的磁场强度值已经达到了850GS，即850X10-4特斯拉；同时，电解槽实际运行过程中在槽边母线任意一点的磁场都是三维立体旋转磁场（涡旋磁场）。
并且，是随时间的变化而变化的；在任意一个电解槽槽边的任何一点，其磁场强度与磁场旋转方向也是不一致的。
根据三年多来的研究开发，xx年底我公司与西安理工大学牛锐峰教授共同研发出了国家专利产品“一种抗磁干扰电弧焊接装置”，xx年底在190KA电解槽的阳极平衡母线上进行了成功的焊接试验。
在xx年的继续研究开发试验中，我公司项目研究试验人员对需要进行不停电焊接的电解槽立柱母线部位，根据该位置的母线布置情况、磁场旋转方向、磁场叠加强度状况，采用了立体组合屏蔽、电磁屏蔽保护、安全操作保护与专利产品“一种抗磁干扰电弧焊接装置”进行了反复多次不停电焊接操作配合调整试验，于xx年10月13日、xx年11月4日、xx年11月12日在300KA电解槽的立柱母线上，进行了在三种不同情况下的不停电焊接试验获得巨大成功（焊接现场实物照片附后）。
彻底解决了190KA以上电解槽，特别是300KA以上电解槽在不停电情况下，就根本无法对电解槽槽边母线进行焊接的世界级难题；为电解铝行业在生产运行中的节能减排、降低生产运行成本，将带来巨大的经济效益；是对190KA以上电解槽事故检修的一大改革与创举；彻底解决了槽边母线损毁后不停电就无法修复而带病运行的难题；彻底解决了槽边母线连接课题的设计难题（焊接损毁后不停电无法焊接修复；压接生产运行压降大成本高）。
这个对电解槽槽边母线进行不停电焊接取得成功，也算是为国争光！为企业添采！值得高兴！值得庆贺！现在，已经开始在进行对190KA、300KA电解槽原生产运行中损毁而未进行修复的槽边母线，进行不停电焊接修复的具体施工准备工作，马上可以对电解铝生产线原生产运行时损毁而未进行修复的槽边母线，进行不停电焊接修复，使其达到原有的良好状态、彻底解决不停电就无法修复槽边母线的生产运行难题、消除电解槽带病运行的安全生产隐患、将事故处理的经济损失降到了最低限度；是实践科学发展观的一大成果，也算是对电解槽事故检修技术的一次重大突破与发展创新；可以说是给电解铝行业带来了安全正常生产运行的保证、支持与福音，是对电解铝行业节能减排的又一重大贡献。
《300KA预焙阳极铝电解槽》生产运行报告
《300KA预焙阳极铝电解槽》生产运行报告一、概述二、生产运行情况1.槽体结构完好我们在本期运行期间对槽体进行了全面检查，发现槽体结构完好无损，没有发现明显的损伤或疲劳。
槽体材料采用了高质量的特种耐火材料，耐蚀性和耐高温性能良好。
2.电解反应稳定在运行期间，我们监测了电解过程中的电流和电压，并对铝金属产量进行了记录。
结果显示，电解反应稳定，电流和电压波动范围在允许的范围内，并且铝金属产量达到预期目标。
3.废气和废液处理有效废气和废液是电解过程产生的主要污染物，对环境和操作人员的健康造成潜在威胁。
为了有效处理废气和废液，我们使用了先进的废气收集和废液处理系统。
这些系统发挥了良好的效果，有效减少了废气和废液的排放量。
4.安全生产生产过程中，我们高度重视安全生产。
我们严格遵守相关安全操作规程，加强了员工安全培训，加强了现场安全监控和事故预防措施。
在本期运行期间，没有发生任何生产事故，安全状况良好。
三、存在问题及改进建议1.能源消耗较高在电解过程中，能源消耗占据了较高的成本比例。
为了降低能源消耗，我们建议优化生产工艺和设备设计，提高能源利用率。
另外，合理调整电流和电压，控制电解反应的温度和速率，也能够减少能源的浪费。
2.精铝产率有待提高尽管本期运行期间的铝金属产量达到了预期目标，但是我们认为还有提升的空间。
我们建议进一步研究和改进电解反应条件，优化阳极材料和电解液配比，以提高精铝产率和产品质量。
3.废气和废液处理可以更环保尽管废气和废液处理系统有效减少了污染的排放，但我们仍然希望能够进一步改进系统，以确保废气和废液的处理更加环保。
我们建议引入先进的废气和废液处理技术，减少对环境的影响。
4.安全监控需加强虽然本期运行期间没有发生任何生产事故，但我们发现安全监控仍然有待加强。
我们建议增加安全监控设备和系统，实时监测槽体运行状态和安全参数，提前预防潜在的安全隐患。
四、结论总体来说，本期《300KA预焙阳极铝电解槽》的生产运行情况良好。
300kA预焙阳极铝电解槽流场的仿真
300kA预焙阳极铝电解槽流场的仿真电解铝是目前最主要的铝生产工艺之一，而电解槽是电解铝的核心设备之一。
为了提高电解效率和降低能耗，对电解槽流场进行仿真分析具有重要的意义。
本文以300kA预焙阳极铝电解槽为研究对象，通过数值模拟方法对其流场进行了仿真研究。
首先，通过建立三维模型，包括电解槽的几何形状、阳极和阴极的位置、导流板的布置等，并设定合适的边界条件和物理参数。
然后，采用计算流体力学（CFD）方法，利用Navier-Stokes方程和动量方程等基本方程对流场进行求解。
在仿真过程中，我们对电解槽的流速、温度和压力等关键参数进行了分析。
结果显示，电解槽内部的流速分布不均匀，有高速区和低速区的存在。
这种流速不均匀性会导致阳极表面的铝氧化物膜不均匀，从而影响电解效率。
为了解决这个问题，我们采取了一些措施，如调整导流板的位置和形状，优化电解槽的结构等，以改善流场的分布。
此外，我们还对流场中的温度进行了分析。
结果显示，电解槽内部的温度分布不均匀，存在温度高和低的区域。
这种温度不均匀性会导致电解槽的热负荷不均匀，从而影响电解效率和阳极的寿命。
因此，我们采取了一些措施，如增加冷却水的流量，优化导流板的布置等，以改善温度的分布。
通过仿真研究，我们发现电解槽流场的不均匀性对电解效率和阳极寿命有着重要的影响。
因此，通过优化电解槽的结构和调整操作参数，可以改善电解槽流场的分布，提高电解效率和阳极的寿命。
此外，本研究还为电解槽的设计和运行提供了一定的参考依据。
综上所述，本文通过对300kA预焙阳极铝电解槽流场的仿真研究，揭示了电解槽流速和温度分布的不均匀性，并提出了相应的改进方案。
这对提高电解效率和降低能耗具有重要的意义，也为电解槽的优化设计和运行提供了一定的指导。
电解槽磁场计算
电解槽磁场计算方法的比较1 前言随着现代大型铝电解槽工作电流的增大，其载流母线和熔体电流产生的磁场对其生产和稳定运行的影响愈显突出。
由于磁场与熔体电流相互作用所产生的电磁力使槽内熔体循环加速，导致铝液面产生隆起、偏斜和波动，甚至可能导致铝电解槽不能正常生产。
因此，在设计高效能的大型铝电解槽时，必须考虑削弱和控制槽内磁场和电流相互作用所产生的电磁力，使母线配置与槽内磁场各分量呈一定规律分布，而且将其绝对值降到限定的数值范围。
这样在设计大型铝电解槽时，才能准确计算槽内磁场。
对于电解槽的磁场计算而言，其分布为不规则形状，再加上其上部结构、槽壳、摇篮架以及钢构厂房等铁磁物质的存在，使得我们很难精确计算，而不得不进行大量的简化，有些因素(特别是铁磁物质)的影响难以全面考虑，因而存在一定的计算误差。
对于铝电解槽槽内磁场而言，产生这部分磁场的主要原因有：1)槽周载流母线在槽内产生的磁场；2)槽内导体产生的磁场；3)铁磁物质的影响；4)相邻及左右列槽在本槽内产生的磁场(通常情况下，由于钢构厂房远离计算场点而被忽略)。
我院在20世纪80年代初期即与华中工学院合作，对铝电解槽磁场分布进行研究，采用毕奥一沙伐定律，用等效线电流数学模型编制铝电解槽磁场计算软件，并在工程中进行了广泛的应用。
20世纪90年代末期，我院又与华中科技大学再度进行合作，采用有限元方法计算铝电解槽磁场分布。
本文就上述两种计算方法进行简要描述，并对其计算结果进行了比较。
2 毕奥-沙伐定律计算模型计算电解槽磁场的模型有等效线电流数学模型、等效圆柱母线数学模型和等效矩形母线数学模型。
作者曾对上述几种模型在计算电解槽磁场分布时的误差作过专门分析[1,2]，为了便于计算以及实际应用，我们采用了等效线电流数学模型，其原理如图1所示。
图1: 等效线电流数学模型把矩形母线电流用集中在母线的S 轴线上的等效线电流来代替，设AB 间有电流通过，如图1所示，电流按线性变化，沿S 轴流动，线电流βα+=S I ，其中α、β为任意常数，A 、B 两点间的坐标分别为S 1、S 2，场点P 的磁感应强度矢量为⎰⨯⋅=212004S S r r s d I B ρρρρπμ（1） 其数值为ds rS ds r I B S S S S ⎰⎰+==21202120sin )(4sin 4θβαπμθπμ 若令ϕcos /a r =，ϕatg S =，则：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-+++-+-=)()11(4221122222212220αααβαπμS S S S a S a S a B （2）设通过A 、B 两端点的电流分别为I 1和I 2，即:11|I I S S ==，11I S =+βα； 22|I I S S ==，22I S =+βα求解得：2121S S I I --=α，121221S S S I S I --=β将α、β值代入式(2)，即可由S 1、S 2、I 1、I 2、α确定此线电流在场点P产生的磁感应强度B 的大小，再利用0r s d ρρ⨯的方向余弦，可求出P 点磁感应强度的三个分量Bx 、By 、Bz 。
300KA电解槽管理体会
300KA铝电解槽管理体会摘要：目前国内电解铝行业都朝大型预焙电解槽方向发展，本文介绍了300KA电解槽虽然采用新型的碳化硅结合氮化硅侧部碳块，但炉帮难以形成，原铝Si含量较高的问题日益突出，就这一问题，论述了笔者在生产实践中的体会。
关键词：水平电流；炉底结壳；红炉帮；原铝Si含量一、引言在国内的电解铝行业，随着小系列和小槽型的淘汰，新建的电解铝厂都采用大槽型和大系列。
而大槽型和大系列电解铝厂的生产管理经验，目前在国内的电解铝行业还不是十分成熟。
收集整理大型电解槽的生产管理经验，分析这些经验的理论原因并在理论上有所上升提高，是当前我们电解铝工作者的重任。
二、现状我公司300KA电解槽运行四年以来，原铝Si含量升高电流效率低已成为突出矛盾，最差时达到80%的电解槽原铝Si含量超标，电流效率不足90%，其主要原因是侧部碳化硅砖破损自然炉帮难以建立。
所以，笔者认为300KA大型槽的管理重点在炉帮的管理，而炉帮的管理根本在于炉底管理，阴极压降大，使电解槽水平电流过大，垂直电流减小，是导致此结果的理论依据。
经过实践探索，目前槽子原铝Al70以上率在97%以上，电流效率达92%，现就我们的实践经验叙述如下：三、实践对策1、对策一：原铝Si含量差的槽普遍存在炉底结壳多，阴极压降大，红炉帮现象频繁出现，伸腿较长，残极两端厚薄不一（见图一）。
我们采取的对策是用钢钎人工辅助捅炉底结壳的方法，加快了炉帮的形成和原铝SI含量的好转。
图一、残阳极两端厚度对比图2、对策二：针对炉底状况差的槽采用因槽制宜之法，具体方法是适当提高设定电压0.02—0.05V，控制效应系数0.3—0.5次/槽.日，提高分子比 2.35—2.5，让炉底始终处于偏热状态，以不影响炉帮形成为限度，充分发挥效应清除炉底沉淀的作用，与对策一相配合，经过三个多月原铝Si含量明显好转（见表一），电流效率大幅度提高（见图二）。
表一、原铝硅含量对比表图二、电流效率比较图四、结论300KA电解槽炉底状况与炉帮情况有着紧密的联系，炉底的变化很快影响到炉帮的好坏。
铝电解槽多物理场数学建模及应用研究硕士论文
摘要铝电解槽是炼铝的核心设备，其发展与进步代表了电解铝工艺的革新。
多物理场在铝电解槽内产生、演变并相互作用，影响铝电解生产的能耗、效率、槽寿命等技术经济指标。
因此，建立可靠、灵活、易用的铝电解槽多场耦合仿真模型对开发高效率、高产率、低能耗与长寿命的先进槽型具有重要意义。
铝电解槽的多场耦合仿真计算非常复杂。
铝电解槽内外分布着形状各异的几十种媒质材料，这使得数值计算的前期准备工作如网格剖分、边界条件施加等非常繁杂。
单个物理场或耦合场求解的实施步骤难易程度不同，耦合关系、接触现象、磁场开域及收敛性等问题进一步增加了计算的难度。
本文以铝电解槽内电、磁、热、流、力五个物理场为对象，在使用少量假设条件、合理分割场域、多场共享模型信息和结果的前提下，建立起了较为完整的铝电解槽多物理场仿真模型。
在大型预焙槽、特大型预焙槽及导流槽等不同槽型上应用该模型进行了各种仿真研究。
论文主要创新点如下：（ 1 ）从降低方法误差的角度出发，把接触方程引入至电磁场模型，消除水平电流及垂直磁场计算误差；建立了槽内导体与复杂母线系统组成的多槽电磁场模型及母线磁场转换模型。
研究表明，接触模型的运用使电力线分布更平缓，水平电流明显降低；在电场分布较均匀的情况下降低垂直磁场计算误差的幅度较小，但在电场分布不均的情况下降低垂直磁场计算误差达 0 . 6 m T ；无论电场分布是否均匀，与单一面积常数母线模型相比，考虑母线截面变化可降低垂直磁场计算误差 0 . 3 ~ 0 . 4 mT 。
（ 2 ）基于 V O F 自由面跟踪法和自定义的电磁力离散插值函数建立了单一求解域内的电解质—铝液两相流模型，并进行稳态流场的求解。
研究表明，在 2 0 0 0 ~ 3 0 0 0 次迭代后流场计算的最大残差水平低于 1 × 1 0 - 4 。
在河南某电解铝厂 3 5 0 k A 槽上进行了电—磁—流场模型的验证，结果说明了仿真模型的可行性和准确性。
300KA预焙阳极电解槽槽壳及金属结构制作安装施工工法
300KA预焙阳极电解槽槽壳及金属结构制作安装施工工法三百千安培（300KA）预焙阳极电解槽是一种常见的电解槽结构，用于铝电解工艺中的氧化铝生产。
本文将详细介绍300KA预焙阳极电解槽槽壳及金属结构的制作安装施工工法。
一、前言300KA预焙阳极电解槽是铝电解过程中的主要设备之一，承载着铝电解液和阳极碳块。
保证该电解槽的结构强度和密封性对生产过程至关重要。
因此，制作安装施工工法对于保证电解槽的质量和稳定性至关重要。
二、工法特点300KA预焙阳极电解槽槽壳及金属结构制作安装施工工法的特点如下：1. 综合施工：包括槽壳、隔板、盖板以及阳极碳块的制作和安装。
2. 操作简便：采用简单的机具设备和常见的焊接工艺。
3. 工序合理：按照顺序进行制作和安装，保证施工的连续性和有效性。
三、适应范围本工法适用于铝电解工艺中预焙阳极电解槽的制作和安装施工。
四、工艺原理300KA预焙阳极电解槽槽壳及金属结构制作安装施工工法的工艺原理如下：1. 槽壳制作：根据设计要求，选择合适的材料和厚度，通过剪切、焊接等工艺形成槽壳的结构。
2. 隔板制作：根据设计要求，将钢板进行切割、焊接等工艺，制作出与槽壳相匹配的隔板。
3. 盖板制作：根据设计要求，选择合适的材料和厚度，通过切割、焊接等工艺制作盖板的结构。
4. 阳极碳块安装：根据设计要求，将阳极碳块固定在槽壳中。
五、施工工艺300KA预焙阳极电解槽槽壳及金属结构制作安装施工工法的施工工艺如下：1. 槽壳制作：根据设计要求，按照选择的材料和厚度进行切割和焊接，形成槽壳的结构。
2. 隔板制作：根据设计要求，将钢板切割成与槽壳相匹配的隔板，并进行焊接等工艺。
3. 盖板制作：根据设计要求，选择合适的材料和厚度，并将其切割、焊接成盖板的结构。
4. 阳极碳块安装：选择合适的位置和方式，将阳极碳块固定在槽壳中。
5. 焊接接头处理：对焊接接头进行除渣、抛光等处理，保证接头的质量和密封性。
六、劳动组织根据施工工艺和具体工程需求，合理确定劳动力数量和分工，确保施工进度和质量。
电解槽磁流体状态分析及优化措施
３．１ 母 线优化 要 改变 现行 电解 槽 中垂 直磁 场 的分 布形 态 ，必
须 改变 电解槽母 线 电流 的分 布 、走 向 。电解槽 必 须
费建培等
电解槽 磁流体状态分析及 优化措施
２０１６年第 ３期
将 部分 电流 分 流 至 两端 头 来补 偿 其 原 始磁 场 。但 是 ，由于 改 造是 在 生 产 系列 大 修 电解 槽 上 进行 ，同 时 大修 电解槽 的部分 阴极 母线 又用 作短 路母 线 ，因 此 ，对 电解槽母线 的拆除和重新焊接 比较困难 ，可 操 作性 较 差 。预计 新 增 母 线必 须 采 用 压接 的方 式 接 入 到原 母 线 系统 中 ，而原 基 本母 线 结 构 不 变动 。 基 于这样 的情况 和施工方式 ，母线 的优化过程充分考 虑原 母 线 的结 构 、空 间 、施 工要 求 ，更重 要 的是保 证 母 线基 本 的电平衡 。
电解 槽 铝液 内垂 直磁 场分 布呈 “大斜坡 ”状 ，烟 道 端高 ，出铝端 低 。这种 磁 场分 布形 态与 其所 表现 出 的 稳 定 性 及 其 阴极 母 线 的 基 本 结 构 是 相 吻 合 的 ，因此 ，如 果要 从 磁 场 的角 度 来 提 高本 电解槽 的 稳 定性 ，就 应该 通 过调整 电解 槽 阴极母 线 电流 走 向 改 善 电解槽 磁场 的状态 。
图 １示 出了在 实际状态 下该 电解槽 Ａ、Ｂ两侧 软 带 内的 电流分 布 。图 ２则 示 出了在理 论状 态下 和实 际状 态 下该 电解 槽立 柱 中 电流分布 。由两 图看 出 ， 由于种 种原 因 ，软带 两侧 的 电流分 布及 实 际的 电解 槽磁 流体状态 与理论 值都存在 一定 的差异 。
300KA铝电解槽电压摆产生的原因及处理措施
300KA铝电解槽电压摆产生的原因及处理措施作者：杨仲生来源：《科技与企业》2012年第20期【摘要】电压摆是衡量电解槽是否稳定的重要标志之一。
另外，为了确保300KA铝电解槽高效平稳地生产，有效分析和快速处理电压摆就显得特别重要。
本文通过对300KA铝电解槽电压摆的现象、特征及其产生的原因进行分析，并得到铝液波动是引起电压摆波动的主要原因。
同时结合生产实际提出以静制动、调极、调整技术参数等措施减小电压摆。
【关键词】铝电解槽；电压摆；处理措施我公司的300kA电解槽是在“三度寻优”仿真平台上优化设计出来的，特别是在母线设计方案上采取大面五点进电、阴极母线补偿和母线系统电阻优化等措施，以此尽可能消除垂直磁场梯度对电解槽稳定性的影响。
但是，在我厂生产实践中仍然经常产生不同程度的电压摆现象。
因此，本文从生产实际出发认真细致地分析电压摆的现象及其产生的主要原因，并提出一些处理电压摆的具体措施，尽量减少电压摆波动时间，对电解槽平稳生产具有深远影响。
1、电压摆发生时的现象所谓电压摆是由于某种原因造成槽内铝液上下波动而引起的电压波动，且波动的幅度超过设定值。
它是衡量电解槽是否稳定的重要标志之一。
其发生时的现象如下：a）槽电压波动幅度在0.3～2.0 V，如表1。
b）部分阳极钢爪发红，阳极脱落。
c）局部炉帮涮空，部分残极涮爪，原铝含铁量上升。
d）槽温偏高，电流效率降低。
2、电压摆产生的原因电压摆产生的原因从理论上讲是在磁场作用下，由于槽内熔体内、外作用力影响使电解质和铝液界面形状发生改变，造成极距的发生变化，电流分布不均而引起电解槽检测电阻或电压时发生周期波动的一种槽况不稳定性。
对于电解槽熔体来说，电磁力是影响金属铝液运动状态及其界面形状的主要因素，当电解槽内部的水平电流过多时，就会使得铝液受到电磁力而上下波动，表现出电压摆。
从我厂300KA电解槽生产实践中发现，总结了电压摆产生的原因主要有以下几个方面：2.1铝液水平较低我厂300KA电解槽的铝液水平设计值为26～28cm，电解质水平为18～20cm。
基于小波分析的300KA预焙阳极铝电解槽阴极状况的诊断
基于小波分析的300KA预焙阳极铝电解槽阴极状况的诊断
工业铝电解过程在电解槽内进行,电解槽的运行状况直接影响电流效率和能量消耗,掌握电解槽的运行状况至关重要。
铝电解槽的运行状况与阴极状况有关,铝电解槽阴极软母线处的电压是反映槽况的重要参数之一。
所以通过分析铝电解槽阴极软母线的电压研究阴极状况,对阴极状况做出准确的诊断具有重要意义。
采用小波变换对采集到的铝电解槽阴极软母线的电压信号进行分析。
分别从时域和频域两个方面对采集的电压信号进行分析。
采用了能量对比实验法确定小波分解层数,对电压信号进行小波多尺度分解后,得到含噪声较少含主成分较多的第三层近似信号。
时域上,先对第三层近似信号采用无量纲特征参数提取法得到特征参数,再对提取的特征参数应用K-mean聚类分析的方法,得到区别明显的有故障的一类数据和无故障的一类数据。
但当诊断时间间隔缩小后验证此诊断方法的适用性时,故障识别率不能满足实际需要。
频域上,对第三层近似信号的包络谱提取包络谱最大值特征参数,对包络谱最大值通过统计分析法得到的划分有无故障的临界值。
用临界值对数据进行分类分析,将数据分为有故障的一类和无故障的一类,此方法通过了适用性的验证。
最后,比较了时域和频域上两种诊断方法的优缺点,发现频域上对信号包络谱的最大值进行分类分析的诊断方法更优。
故将此故障诊断方法应用到铝电解槽阴极状况诊断系统的设计中。
诊断系统用MySQL存储采集到的数据并供Matlab调用;Matlab实现了导入MySQL中数据的功能、查看数据功能、绘制曲线功能、诊断功能。
300KA预焙阳极电解槽阴极电流分布值测定操作规程
300KA预焙阳极电解槽阴极电流分布值测定操作规程1.目的及范围：对300KA预焙阳极电解槽阴极电流分布进行测定，掌握阴极钢棒导电情况，研究和判断电解槽底部阴极状况，为生产管理提供研究资料。
2.作业人员：计测工3.使用工具：数字万用表或毫伏表1台、测定棒2根、记录纸4.准备作业4.1 准备好作业工具。
4.2 检查数字万用表显示读数是否正常、电池不足应更换电池，同时调整好测量精度。
4.3 确认测定槽号及作业点面。
5.操作步骤5.1 将测定棒与数字万用表或毫伏表连接，将测定棒B的连线插入COM孔，测定棒A的连线插入VΩHz插孔。
5.2 将功能开关置于DCV量程范围，并将表笔“+”端触及钢棒与阴极软带焊接的A点，将“—”极端触及阴极软带与阴极大母线焊接交汇处上方的B点（如图所示）。
5.3 测量数据以0.5mv为单位读数。
5.4 一人测量、读数，一人记录。
5.5 A、B侧各测量21个点。
5.6 万用表上数字稳定后，进行读取，并作记录。
5.7 测量数据的处理5.7.1 A侧：第5—8、第13—21组阴极软带电流分布测量值的补正系数为1.0；第1—2组阴极软带电流分布测量值的补正系数为0.69；第3—4组阴极软带电流分布测量值的补正系数为0.77；第9—12组阴极软带电流分布测量值的补正系数为0.45。
5.7.2 B侧：第1—2组阴极软带电流分布测量值的补正系数为0.18；第3—4、第10—14、第18—20组阴极软带电流分布测量值的补正系数为0.30；第5—6、第8—9、第15、第17、第21组阴极软带电流分布测量值的补正系数为0.19；第7、第16组阴极软带电流分布测量值的补正系数为0.14。
5.8 数据处理后，及时将测定报告发送给有关人员。
6.注意事项6.1 如需楼下作业，要与当班联系，并注意楼上风格板处是否有异常，以免发生事故。
6.2 阴极电流分布修正值理论正常范围在4.5—5.0mv之间，出现异常值时（按《300KA预焙阳极电解槽破损槽维护检测规程》认定），须立即报告有关人员。
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响， 这使得对铝 电解槽 磁场 的计算研究 愈显重要。
随着计算机技术的高速发展 ， 出现 了许多商业计算 软件包 ， 使得工程设计研究人 员可 以从程序开发 中 摆脱出来 ， 专注 于工 艺条 件参数 研究 。本 文采用
Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ软件 电磁 耦 合 模 块 ， 据 沁 阳 电 解 试 验 厂 根
（ ）炉底 材料 不 导 电不导 磁 ， ２ 都建 成 同一 种 材
质；
（） ３ 槽壳周围的筋板等铁磁物质由于结构复杂，
省略掉 ， 考虑到 其导磁 影响 ， 当加 厚铁壳 ； 适 （） ４ 阴极炭 块为均 匀材质 ； （ ） 圆倒 角作为 直角处 理 ； ５把
（） ６ 只考虑相邻两台槽的影响 ， 相邻槽只考虑母
圈 １ ３ ０ Ａ电解擅有 限元模型 ０Ｋ
３ 边界 条件
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由于给 电解槽 供 电 的 是恒 定 电流 ， 因此 可 把 电
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流作 为集中节点载荷加在模型边界上。正值代表电
图１ 为划 分好 网格 的 ３ ０ Ａ 电解槽 有 限元 单 ０Ｋ 槽模型 。
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化铝的冶炼过程 ， 由于电解槽 内部有强大电流通过 ，
在电流 周 围必然 产生 磁场 。铝 电解 槽磁 场分 布 的好 坏 对铝 电解槽 的生产操 作 和 电流效 率有 着重 要 的影
铁区采用矢量计算， 但是该方法需要手工叠加两部 分计算结果 ， 应用起来仍然不太方便 。本文采用全 部区域使用标量法， 以在一个模型里计算整个电 可
流流 入节 点 ， 值 代 表 电流 流 出节 点 。方 法 是先 耦 负 合节 点上 的 电压 （ ＶＯＬ 自由 度 ， 将 总 电 流加 到 Ｔ） 再
某一 个节 点上 。
阳极 上加 载 ３ ０ ０ ＫＡ 电流 ， 阴极钢棒 外端 面 视为
等势 面加零 电位 ； 空气 包 外表 面加 磁势零 磁位 ； 槽壳
维普资讯
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铝 镁
通电解 槽 磁 场 数值模 拟
王跃 勇
（ 中国铝 业郑 州研 究 院 ，河南 郑 州 ４０４ ） ５ ０ １
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婪：采 用通 用有限元计 算平 台 Ａ Ｓ Ｓ 建立了包括槽 壳在 内技硅轴质的有 限元模型 ． Ｎ Ｙ。 进行 了三堆电磁 场耦夸分
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圈 ４ ３ ０ Ａ 垂 直磁 场 Ｂ ｏＫ Ｚ分 布 云 圈
棒由于工作温度超过居里温度按顺磁物质处理。 通过耦合场单元 计算 实体部分 电流分布， 再与 外围母线单元合并计算整个电解槽 的磁场分布。
２ 建 立模 型
铝电解槽模型几何形状很复杂， 有必要对其影
响因素 小的部分 作物理 简化 。
（ ）阳极 导杆 看 成 均 匀 电流 。 １ 阳极 炭 块 看 成 两
３ ０ Ａ电解槽 实 际尺寸建立模 型 ， ｏＫ 进行 了 ３０ Ａ ｏＫ
电解槽 电磁 场 的数值 计算 ， 与实测 数 据 比较 ， 经 取得
了满意 的结 果 。
个 整块 ， 中间是 阳极 中缝 ；
１ Ａ ＹＳ中磁 场 计 算 方 法 ＮＳ
ＡＮＳ ＹＳ中 磁 场 分 析 的 有 限元 公 式 由 磁 场 的 Ｍａｗｅ 方程 导 出 ， ｘ ｌ ｌ 通过 标 量势 、 量 势或 者 边 界通 矢 量 引入 Ｍａｗｅ 方 程组 中并 考 虑 其 电磁 性 质关 系 。 ｘ ｌ ｌ 可 以建 立 适 合 于 有 限元 分 析 的 方 程 组 。 因 此 Ａ Ｎ． Ｓ Ｓ中计 算 磁 场 的 方 法 有 标 量 法 ， 量 法 ， 元 边 Ｙ 矢 单 法 。对 于铝 电解 槽 的磁 场 来 说 ， 电解 槽 的磁 场 可 铝 以分 为三部 分 ：１母 线 电流 （ （） 包括 各 种母线 、 阳极 棒 及 阴极 棒 ） 产生 的磁 场 ：２ 阴极碳 块 、 （） 阳极碳 块及 熔 体 （ 融 电解质 和 铝液 ） 熔 中电流产 生 的磁场 ；３铁 磁 （） 材料被磁 化后 产生 的磁 场 。铝 电解 槽 的磁 场是 由这 三部分磁 场 迭加而 成 的 。 标量 法具 有节 点少 ， 算速度 快 ， 计 电流源可脱 离
线 部分 影响 。 实 体部分 采 用 ｓｌ ５单 元 ， 部划 分 成 六 面 体 ｏｄ ｉ 全
单元 以 控 制 计 算 规 模 ， 线 及 阳 极 导 杆 部 分 采 用 母 ｓｕｃ３ 元 ，０ Ｋ 电解槽 总 共 划 分 ４ ｏ ｒ ６单 ３０ Ａ １万 单 元 ， 在 Ｐ ．ｃｕ １ 内存 的 台式机 上计算 ６小 时 。 ４２ ８ｐ ，Ｇ
析， 计算 了考虑相 郇槽 影响的 ３ ０ ０ ＫＡ电解槽 的电磁场分市 美■诩 ：电解槽 ‘有限元 ：Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ￣磁 场
前 言
电解 铝 过程 是在 电解 槽 中通 过强 大直 流电对 氧
有 限元 模型单 独处 理等 优 先 ， 时 由 于矢 量法 和 单 同 元边法 都需要对 电流源 划 分 网格 ， 电解槽 的母 线 而 系统与 阳极 系统都 非 常复 杂 ， 其切 分 之 后 的空 气 部 分建立 有 限元 网格 非常 麻 烦 ， 文 献 采 用矢 量 和 标 有 量 结合 的办法 ， 于母 线部分采 用标 量计算 ， 对 熔体 及