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400 kA铝电解槽阴极钢棒结构优化

鲍亮 邓胜祥 匡江红

鲍亮, 邓胜祥, 匡江红. 400 kA铝电解槽阴极钢棒结构优化[J]. 上海工程技术大学学报, 2022, 36(2): 124-129, 188. doi: 10.12299/jsues.21-0184
引用本文: 鲍亮, 邓胜祥, 匡江红. 400 kA铝电解槽阴极钢棒结构优化[J]. 上海工程技术大学学报, 2022, 36(2): 124-129, 188. doi: 10.12299/jsues.21-0184
BAO Liang, DENG Shengxiang, KUANG Jianghong. Structural optimization of cathode steel bar for 400 kA aluminum electrolytic cell[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2022, 36(2): 124-129, 188. doi: 10.12299/jsues.21-0184
Citation: BAO Liang, DENG Shengxiang, KUANG Jianghong. Structural optimization of cathode steel bar for 400 kA aluminum electrolytic cell[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2022, 36(2): 124-129, 188. doi: 10.12299/jsues.21-0184

400 kA铝电解槽阴极钢棒结构优化

doi: 10.12299/jsues.21-0184
基金项目: 国家重点研究与发展委员会装备项目资助(2018YFB0605902)
详细信息
    作者简介:

    鲍亮:鲍 亮(1995−),男,在读硕士,研究方向为新能源与节能技术. E-mail:2903086225@qq.com

    通讯作者:

    邓胜祥(1970−),男,教授,博士,研究方向为新能源与节能新技术、热工过程检测与参数软测量. E-mail:csdsx@163.com

  • 中图分类号: TF821

Structural optimization of cathode steel bar for 400 kA aluminum electrolytic cell

  • 摘要:

    采用有限元仿真计算法对400 kA铝电解槽进行传统阴极钢棒结构和异型阴极钢棒结构下电场仿真模拟,主要包括阴极电压压降和铝液水平电流大小. 通过分析异型阴极钢棒结构,提出一种改进阴极钢棒结构,此阴极钢棒具有凸起并延伸的特点. 研究表明,改进阴极钢棒使铝电解槽电压和铝液水平电流进一步降低,提高了电解槽电流效率,单个槽子能耗降低约33.6 kW•h,改善了电解铝的稳定性.

  • 图  1  铝导杆压降测试图

    Figure  1.  Voltage drop test diagram of aluminum guide rod

    图  2  爆炸焊压降测试图

    Figure  2.  Voltage drop test diagram of explosion welding

    图  3  钢爪压降测试图

    Figure  3.  Voltage drop test diagram of steel claw

    图  4  槽底阴极压降测试图

    Figure  4.  Cathode voltage drop test diagram at tank bottom

    图  5  传统阴极钢棒

    Figure  5.  Traditional cathode steel bar

    图  6  异型阴极钢棒

    Figure  6.  Special-shaped cathode steel bar

    图  7  传统阴极钢棒200 mm压降

    Figure  7.  200 mm voltage drop of traditional cathode steel bar

    图  8  异型阴极钢棒300 mm压降

    Figure  8.  300 mm voltage drop of special-shaped cathode steel bar

    图  9  传统阴极与异型阴极铝液水平电流

    Figure  9.  Aluminum liquid level current of between traditional cathode and special-shaped cathode

    图  10  改进阴极钢棒

    Figure  10.  Improved cathode steel bar

    图  11  改进阴极钢棒阴极

    Figure  11.  Improved cathode steel bar cathode

    图  12  不同高度改进阴极钢棒铝液水平电流

    Figure  12.  Aluminum liquid level current of improved cathode steel bar at different heights

    表  1  材料参数

    Table  1.   Material parameters

    参数铝导杆钢爪磷生铁阳极炭块电解质铝液阴极炭块阴极钢棒
    电导率/(S•m−1)2.6×1073.3×1062.96×1053.9×1042.1×1024.2×1062.6×1041.3×106
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    表  2  电压测量值与仿真计算值

    Table  2.   Voltage measured value and simulation calculated value

    部位电压测量值/mV电压仿真计算值/mV
    阳极265.0
    电解质及铝液1480.0
    阴极299.2295.1
    总压降2056.02040.1
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-07
  • 网络出版日期:  2022-11-16
  • 刊出日期:  2022-06-30

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