学 习 总 结
第 一 期 ........................................................................................... 1 第 二 期 ........................................................................................... 3 第 三 期 ........................................................................................... 6
第 一 期
根据初步设计、一期电解槽竣工图纸及现场实际观察学习，本期主要对电解槽内衬及槽壳外部结构进行整理学习：
1、槽壳外形尺寸（mm）：长×宽×高=15470×4772×1396； 槽内壁尺寸: 长×宽×高=14650×4030×1384，差异尺寸为槽四周沿板及钢板厚度，槽壳外壁宽度为4060，钢板厚度为15；
2、内衬结构：从下到上依次为一层10mm厚的石棉板；一层60m厚的硅酸钙板；两层65mm厚保温砖；一层180mm厚的干式防渗料；其上安装25组阴极，尺寸为3370×515×450，每组阴极有四根钢棒，每两根在一条直线上，钢棒中心线距离为197mm，尺寸为65×180×1985，直线方向中间有250mm间距,钢棒伸出窗口80mm；钢棒间用耐火砖砌筑，钢棒上方155mm轻质浇注料，再上方是375mm的半石墨捣固糊；阴极上方槽四周是90mm厚的碳化硅砖，硅砖底部与阴极边缝捣固成坡型人造伸腿，侧部宽245mm，端头宽332.5mm。硅砖顶部由100mm宽的焊接在槽内壁上一圈的压板压住；新砌筑的槽膛尺寸为14500×3880mm，距离压板为500mm。
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一期初步设计学习
目前根据生产需要，为快速形成炉帮保护侧壁，人造伸腿高度由原来的260mm变为300mm，且部分大修槽阴极上方有120mm高的异性阻流块，目的是降低极距，减少铝的流动性防止二次溶解，提高电流效率。
3、摇篮架结构：槽壳体侧部和底部是船型摇篮架，材料为工字钢，共24组，其中大小面端头各一组为固定焊接在散热孔壁板上，其余22组均为活动的，底部与槽壳之间有一层石棉板，船型的两端用螺栓固定在槽沿板上，之间亦有石棉板。在电解槽轴向底部两边的水泥墩上各有一条底梁（工字钢170mm宽），摇篮架垂直坐在底梁上；两条底梁之间有两段同尺寸的工字钢用螺栓连接；
（摇篮架线性图，槽壳被摇篮架像U型
卡子一样固定，沿槽轴向并排共24组）
4、电解槽砌筑过程：电解槽停槽后，经过3-4天的冷却可降至常温，经过刨炉后，将破损阴极及其它内衬吊装运走。清理完毕后，要对变形的槽壳进行校正修补，然后开始按规程内的砌筑材料由下到上逐层铺设。其中最重要的一步就是阴极浇筑，即将极间缝用类似阴极的材料将其填满，并夯实到与阴极相同的强度，此期间需要用加热排插入极间缝进行充分预热至80℃以上，进行浇筑捣固。阴极与侧部硅砖底部用浇注料捣固成坡型人造伸腿。最后在硅砖上方沿槽四周焊接一层10mm厚的压板，以防止生产过程中硅砖受热膨胀上移，造成
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一期初步设计学习
早期破损，压板距槽沿50mm。
第 二 期
根据初步设计、一期电解槽竣工图纸及现场实际观察学习，本期主要对电解槽上部结构进行整理学习：
槽上部组成：大梁、门型立柱、立柱底座、打壳下料装置、出铝口打壳装置（已停止使用）、空气配管、超浓相溜槽、阳极大母线、阳极提升机构、集气罩、烟道端排烟管及蝶阀、母线限位。
1、大梁：主要是轴向两条立板（尺寸10×1360×14970）和立板上两条压板（尺寸20×270×14430），两条立板间距离为900,。大梁与水平罩板用螺栓固定后与门型立柱焊接，确定中心线后安装立柱底座。
2、门型立柱：大小面各一个。由两根立柱和一根横梁组成，立柱钢板中心线距离为1500±2，高度为1280。
3、立柱底座：每个立柱底部都有一个底座，焊接在立柱上，下部是一个穿销孔，用于铰接槽壳。 底座下是一块酚醛绝缘板，将槽上部和下部绝缘。
4、打壳下料装置：打壳下料装置包括打壳机构和定容下料器组成。电解槽上设四个氧化铝料箱（1、2、3、4四个料箱内各有一套定容下料器，容积1.2L，料箱外是四套打壳装置）和两个氟化盐料箱（2、3点氧化铝料箱旁各设一个氟化盐料箱，由人工将氟化铝加在固定的容器中，通过天车加到料箱中，料箱内各设一个1.2L的定容
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一期初步设计学习
下料器），即设四套打壳下料装置和六个定容下料器。打壳气缸的内径125mm，行程550mm， 打击速度0-80cm/s，压缩空气压力为0.6MPa，气缸固定在支座上，下部连接1860mm的锤杆和锤头，其中锤头300mm，采用合金钢材料，焊接在锤杆上。计算机根据工艺状况，自动控制实现氧化铝和氟化铝的下料量，即控制氧化铝浓度和电解质分子比，实现“按需加料”，使氧化铝浓度控制在2-3%范围内。
5、出铝口打壳装置：每台电解槽大面出铝口上方有一套打壳装置，专门用来打出铝洞，采用手动控制，阀门设在门型立柱上，但由于当初设计时位置靠内，容易打到阳极，故一直未使用，气缸型号和运行参数与打壳下料的气缸相同。
6、空气配管：通过气控柜内电磁阀转换（由计算机控制）实现为打壳气缸和下料气缸供风，2010年9月份将原来的气缸上方消音器全部拆除，改造为一根排风管，用于气缸下腔排风。
7、超浓相溜槽：每台电解槽上方有一根氧化铝供料管，由溜槽、风管、平衡料柱、布袋等组成。通过净化打料风机供风，调节压力差，实现氧化铝在溜槽内的流动，将电解槽四个料箱加满。
8、阳极大母线：AB面各有两根阳极大母线，一侧的两根阳极大母线中间由平衡小母线连接。A面的阳极母线焊接5根立柱母线的软带，两侧的母线通过五组母线连接，连接母线为片状。母线外侧上共有20组阳极挂钩，通过小盒卡具卡住阳极。其中大母线与阳极接触面全部用砂轮机打磨光滑，为减小压降。母线内侧共有8组滑轮导轨，连接在三角板提升机构上，通过提升机实现母线的上升和下降。
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9、阳极提升机构：滚珠丝杠三角板提升机构安装在大梁上方，由电机、两个减速机、滚珠丝杠器、8套三角板升降机构组成。当槽控机发出升降命令时，通过电机正反转实现升降。原理是电机转动实现丝杠伸缩，丝杠主梁的直线运动实现三角板的旋转，将母线升降。电机功率5.5kw，提升能力90t，升降速度8cm/min，行程38cm左右。
10、集气罩：共有四部分集气罩组成，包括水平罩板、侧部集气罩、下部集气罩、槽盖板。烟道端共有两根烟管，其中靠外侧带小蝶阀的烟管收集1-12（从烟道端数起，在12与13孔之间设挡板）孔之间侧部集气罩的烟气。靠内侧大的烟管收集下部集气罩和余下侧部集气罩的烟气，其中侧部13-20孔集气罩内的烟气是先往大面方向，到下部集气罩通道处再向烟道端流动，该段风量较小，且烟气逆流，故集气效果较差，电解槽冒烟时基本是该段和大面端头位置。弧形槽盖板盖在水平罩板与槽沿板上。
11、烟道端烟管及蝶阀：通过烟管将电解槽排烟管与主排烟风管连接，设一段伸缩节（缓震和大修时拆开的作用）和一段绝缘节（使电解槽与墙体和主烟管绝缘），绝缘节上方设一电动蝶阀，通过电机推动拉杆实现烟管内挡板角度变化，调节每台电解槽的风量。
12、母线限位：烟道端母线上下各设一限位器，母线上装有直尺，大梁上装有指针，当指针指在直尺上下端各5cm处时母线恰好接触到限位器，无法再升降，即通过限位器受压实现对提升机的断电。
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第 三 期
300kA电解槽属于大型预焙槽，根据物理场的理论计算，当电流超过150KA的电解槽，应当采用一侧均匀进电，且采用磁场补偿技术进行物理场补偿。补偿的是磁场，但方式是改变电场，目的是实现流畅稳定，这是设计母线配置的核心内容。电解槽的设计理论就是要获得最好的生产指标，即提高电解槽的稳定性，一是磁流体稳定性的问题，以保证电解槽在高电流强度下能够平稳生产；二是热平衡问题，以解决电解槽既要保温又要散热的矛盾，使电解槽能够长期在稳定条件下高效运行；三是电解槽壳的应力变形问题，要求槽壳有足够的刚度，以抵御由于阴极炭块热膨胀和渗钠所产生的强大外推力，长期保持电解槽所必须的良好形状。一般来说，这三个问题解决的成功与否在很大程度上决定着电解槽设计的优劣。
一、母线设计方案
电解槽周围母线及内部电流在熔体中产生磁感应，这种磁感应强度与熔体中的电流相互作用产生电磁力，这种电磁力导致了熔体的流动、铝液隆起以及铝液/电解质界面的波动，过快的熔体流动会严重冲刷炉帮甚至危及侧部炭块，而界面的面向和波动家具了电解质中溶解铝与阳极底部CO2的反应，降低了电流效率，同时，又导致了电解槽极距的不稳定。随着研究深入，已经普遍把满足磁流体的稳定性的要求作为评判电解槽母线设计优劣的最重要的标准；也就是说母线的设计不仅仅是计算磁感应强度的问题，而是要进一步研究在电磁力作
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一期初步设计学习
用下熔体的稳定性，从而保证电解槽的稳定生产。
依磁流体稳定性分析优化设计的母线配置，除了既提供良好的生产稳定性之外，还必须满足一下要求：
1、具有良好的经济性，即母线的用量和电能损失的综合费用最小（就是常说的经济电流）；
2、安全性，即在生产和短路状况下，母线没有过载现象； 3、简捷性，配置简单，容易安装； 4、方便电解槽生产操作。
进行磁流体稳定性分析的基本方法和步骤：首先必须计算磁感应强度，然后用磁流体稳定性分析母线配置是否合理。以下为SY300电解槽的磁感强度分布情况：（以电解槽标高2.401米为水平面，两条中心线长轴为X轴，短轴为Y轴，垂直电解槽方向为Z轴的三维坐标系）
1、在垂直电解槽平面方向上（Z轴）：沿电解槽东西向中心线呈反对称分布，最大值16.541Gs（1特斯拉=10000高斯），峰值在电解槽大小面，其中小面向上，大面向下，对铝水的作用力根据左手定则，表现为水平运动（当铝水中有水平电流时）；其中第一象限绝对值平均值2.952，第二象限绝对值平均值6.419，第三象限绝对值平均值6.699，第四象限绝对值平均值3.527，其中最大值16.541，分布在x,y=-6.692,1.350，在B面烟道端附近；
2、在沿电解槽东西方向上（Y轴），2.401m水平面上：磁感应强度沿电解槽中心线呈对称分布，峰值均匀分布在两边槽沿附近，最大
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一期初步设计学习
值13.561Gs，对铝水的作用力根据左手定则，表现为水平和上下运动；其中第一象限绝对值平均值3.137，第二象限绝对值平均值3.379，第三象限绝对值平均值3.015，第四象限绝对值平均值3.153，其中最大值113.561，分布在x,y=6.692,0.9，在出铝口附近。
综上，可看出实际铝水发生水平流动时是Z轴和Y轴分量的磁感应强度共同作用的结果，使铝水发生上下波动，改变极距发生电压摆的是Y轴磁感应强度分量的结果。
二、母线优化设计
母线的配置不能只考虑磁感应强度问题，还要考虑经济性、安全性、操作性问题，获得同样效果的磁感应强度分布可能有多种的母线配置，其中有些母线配置需要较多的铝用量，难以满足经济性要求；有些母线配置难以满足安全性要求；有些母线配置会妨碍电解槽日常作业；有些母线配置难以满足短路时的电平衡等要求；这其中最重要、最复杂的问题是母线的经济性问题，结合已经取得的成功经验，得出科学有效的设计模式：
为了补偿相邻列槽的磁感应强度，母线采用了对称配置，根据上述可看出，垂直磁感应强度数值普遍较小，比较接近，说明垂直分布均匀。反映到熔体的流动场上即流动形状对称性较好，流速最大值为15cm/s，界面变形最大值为1.3cm，体现出良好的稳定性。
300kA电解槽阴极母线总重约为35.3t，电流分布均匀，阴极钢棒电流最大值相对偏差1.5%，满足设计要求，短路口设在操作平面以上，操作方便，又不妨碍电解槽的其他作业。如下图。
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