李剑虹
,
涂赣峰
,
戚喜全
,
毛继红
,
吕定雄
,
冯乃祥
材料与冶金学报
doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2010.03.004
铝电解槽的多物理场仿真及在线动态仿真分析研究对铝电解槽大型化、微机过程控制化的开发、优化设计、生产启动和运行管理具有重要的指导意义.文中阐述了铝电解槽物理场模型和计算方法的发展过程及主要的商业化分析软件,列举了21世纪以来我国科研工作者在铝电解槽电、热、磁、流体和应力场仿真及智能多模式控制系统领域的重要科研成果.文中分析了我国铝电解槽多物理场及在线动态仿真的研究现状与发展前景,并提出了未来我国在铝电解槽计算机仿真研究领域亟待解决的问题,即磁流体全槽模型的建立与分析;多物理场同一计算平台的耦合解析;铝电解槽的全息仿真技术、在线动态仿真技术以及焙烧启动方式、材料属性对铝电解槽运行影响的研究分析;强适用性、参数化建模应用软件的开发.
关键词:
铝电解槽
,
计算机仿真
,
多物理场
,
智能控制
戚喜全
,
冯乃祥
材料与冶金学报
doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2003.02.005
采用有限差分方法,对铝电解槽炉底存在以下四种结壳时的阴极电位场进行了三维模拟计算:①炉底无其他结壳且伸腿长度为零的理想情况;②阳极中缝处存在结壳;③阳极中下部存在结壳;④炉底无其他结壳而伸腿伸至阳极正投影以内时.通过计算得知,当结壳位于炉底阳极中缝处时,结壳对于电解槽阴极电位分布影响最小.随着结壳位置向槽侧部的移动,其对阴极电位分布的影响逐渐加大.对阴极电位分布影响最大的为侧部伸腿.随着伸腿长度的加大,不仅电位分布发生很大变化,炉底压降也迅速上升.因此,对炉底伸腿必须严格控制.
关键词:
铝电解槽
,
阴极
,
三维电场
,
电位分布
,
等位线
段学良
,
冯乃祥
,
吴建国
,
戚喜全
,
彭建平
,
苏世杰
材料与冶金学报
doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2004.01.007
在实验室电解槽上研究了TiB2/C复合材料阴极在铝电解过程中的膨胀率,结果表明,TiB2/C阴极在电解过程中膨胀率随TiB2/C中TiB2含量的增加而减小,钠在TiB2/C阴极中与在炭质阴极中具有相同的渗透规律.在TiB2/C阴极中既存在着钠通过孔隙向TiB2/C渗透,同时也存在着钠通过存在于TiB2/C阴极中炭素晶格向TiB2/C中渗透.与此同时,钠与存在于TiB2/C中的炭生成晶间化合物,使炭素晶格膨胀.
关键词:
TiB2/C复合材料
,
铝电解槽
,
阴极炭块
,
钠膨胀
戚喜全
,
冯乃祥
,
崔建忠
中国有色金属学报
采用k-∈二方程法和SIMPLE算法对190 kA大型预焙阳极铝电解槽分别在槽况较为理想、更换阳极、炉底存在结壳、不同铝水平以及阳极长包情况下的铝液流速场进行了三维计算.结果表明:电解槽中金属铝液主要表现为水平流动,但在槽边部也表现出明显的垂直方向流动;在理想槽况下,铝液中最大水平流速为11.9 cm/s,平均流速为3.5 cm/s;换极、炉底结壳和阳极长包时,在相应位置的铝液中出现显著的环行流动,铝液流动形式发生变化;换极时铝液最大流速(为13.1 cm/s)较理想槽况有较大增加,但平均流速变化不大;炉底存在较小结壳时,铝液流速增加不大;阳极长包时,铝液流速则大大增加,最大水平流速达24 cm/s,而当铝水平适当降低,铝液流动形式和流速未发生明显变化.
关键词:
铝电解槽
,
换极
,
结壳
,
长包
,
流速场
戚喜全
,
冯乃祥
,
崔建忠
材料与冶金学报
doi:10.3969/j.issn.1671-6620.2003.04.006
在电解槽三维电位场计算的基础上,对电解槽在不同工艺条件下及不同结构时的电流场进行了数值计算:1)伸腿长度为零的理想情况;2)伸腿伸至阳极底部;3)不同铝水平及换极;4)泄流式电解槽.通过分析发现,铝液中y-向电流密度沿阴极长度方向表现出先增后降的趋势,Jy 的幅值随铝液层面降低有所增加.在伸腿伸至阳极底部时,在槽边部会出现较大的逆向电流,伸腿越长,逆向水平电流越大.铝液层面中垂直电流密度沿阴极碳块长度方向自里向外呈现增加趋势,且铝液层面越低,电流密度变化梯度越大.铝液中x向电流可以忽略,且随铝水平变化较小.泄流式电解槽熔体中存在较大的电流密度集中现象,炉底压降相对较大.
关键词:
熔体
,
电流密度
,
分布
,
结壳
,
伸腿
,
泄流槽
