鋁電解槽陽(yáng)極鐵-碳接觸壓降仿真與優(yōu)化研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,在國(guó)民生產(chǎn)生活中鋁需求量不斷增加,鋁工業(yè)的規(guī)模發(fā)展十分迅速。鋁電解行業(yè)是耗能大戶,在世界能源日益緊張的今天,對(duì)其進(jìn)行節(jié)能降耗研究是十分必要的。針對(duì)國(guó)內(nèi)鋁電解槽陽(yáng)極鐵-碳?jí)航颠^高的現(xiàn)狀,本文以ANYSY有限元軟件為平臺(tái),建立了鋁電解槽陽(yáng)極熱場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、電場(chǎng)耦合模型,對(duì)鋁電解槽陽(yáng)極鐵-碳接觸壓降進(jìn)行模擬計(jì)算,研究不同磷生鐵膨脹性對(duì)接觸壓降的影響、不同質(zhì)量的陽(yáng)極炭塊與磷生鐵膨脹匹配性,并運(yùn)用所建模型模擬計(jì)算了碳碗尺寸、形狀

2、的改變對(duì)陽(yáng)極接觸電阻的影響。主要成果如下:
　　 1)運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件建立了含接觸電阻的鋁電解槽陽(yáng)極熱場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和電場(chǎng)仿真模型,并對(duì)其進(jìn)行了正確性驗(yàn)證。
　　 2)討論了影響接觸電阻的各項(xiàng)因素,得出影響鋁電解槽陽(yáng)極鐵-碳接觸電阻的主要因素為接觸壓力。針對(duì)接觸壓力為主要影響因素的接觸電阻計(jì)算公式,通過仿真與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試相結(jié)合的手段確定鐵-碳接觸的接觸電阻系數(shù)Kc,從而實(shí)現(xiàn)鋁電解槽陽(yáng)極鐵-碳接觸電阻的計(jì)算。
　

3、　 3)運(yùn)用仿真的手段確定某鋁廠最佳磷生鐵膨脹系數(shù),仿真結(jié)果表明:在確保安全生產(chǎn)的前提下,通過膨脹系數(shù)的調(diào)整,可以降低陽(yáng)極接觸壓降20.4 mV。
　　 4)通過不斷調(diào)整磷生鐵膨脹系數(shù),得到不同磷生鐵膨脹系數(shù)下陽(yáng)極炭塊應(yīng)力及陽(yáng)極壓降,擬合出膨脹系數(shù)與陽(yáng)極壓降的匹配曲線。對(duì)各個(gè)鋁廠不同質(zhì)量陽(yáng)極炭塊采取不同的磷生鐵膨脹系數(shù)進(jìn)行匹配,以期最大限度的減小鐵-碳接觸電阻。
　　 5)針對(duì)陽(yáng)極碳碗尺寸對(duì)接觸壓降的影響進(jìn)行仿真模擬研