500kA电解槽结构及配置技术优化研究

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500kA电解多功能机组问题分析与优化改造

具有极强的抗氧化性和耐腐蚀性，最高使用温度１２００ ℃。并提出了详细的技术要求，委托兰
州兰通厂进行制造。
（１）夏季使用时，由于油温超高自挺频繁。
空压机仅在打壳作业时开启，通常情况下，打
完２组阳极壳面时就会出现高油温报警，进而发生自停故障，正常运行油温在８５ ℃左右，当
２．存在的主要问题
２。１捞渣系统存在的问题（１）捞渣系统抓斗使用寿命较短，通常３个月更换一次，每个抓斗费用为９万元，一年
下来，每台抓斗更换所需维修费３６万元，明细偏高。（２）抓斗腐蚀、磨损严重，换阳极作业时
１．引言
（３）浪费现象严重。在抓壳面块作业中，由于抓斗结构不合理，导致大量壳面料和电解
多功能机组作为电解铝生产的重要设备，在实际生产中承担着吸出铝、打壳、更换阳极、下料、捞渣以及辅助提升阳极母线等重要任务。装备的可靠性直接关系着电解的正常生产。中
叉爪连接后，两叉爪之间加间隔套使其相对固
国铝业连城分公司５００ｋＡ电解多功能机组属于国内首批在５００ｋＡ电解系列强磁场中运行的实验设备，运行５年来１２台多功能机组不同程度
质被抓出，甚至将铝水带出，造成大量壳面料、电解质被带出电解厂房，进入破碎系统，反复循环，造成以下几个方面的浪费：
抓斗通常在电解槽内的铝水和电解质中抓取大块电解质和爆块的阳极，每更换一组阳极需要使用抓斗卜２次，抓斗长期在高达９６０ ℃的液

《500KA铝电解槽技术规范》

《500KA铝电解槽技术规范》（预审搞）编制说明甘肃东兴铝业有限公司2016年5月GB/T ×××××—××××《500kA铝电解槽技术规范》编制说明（预审稿）1 标准立项背景随着国内大容量、高电流等级槽型设计能力的提升，400kA、500kA甚至600kA铝电解槽已经在我国率先实现了工业化应用。

尽管国内的电解铝工艺装备在不断升级和进步，可供电解铝企业借鉴和参考的相关工艺标准却还停留在上世纪90年代左右的中小槽型铝电解槽，相关工艺参数与目前大型铝电解槽不符。

目前，500kA铝电解槽在我国电解铝的总产能中所占比例已超过30%，且按照目前趋势新建电解铝生产线还将以500kA系列为主。

因此，根据目前大多数电解铝企业实际情况，制订新的、符合实际的大型铝电解槽工艺技术规范或标准是电解铝行业亟待解决的问题。

鉴于上述原因，酒钢集团甘肃东兴铝业有限公司联合中南大学、沈阳铝镁设计研究院有限公司、新疆农六师铝电有限公司等国内共计10家骨干高校、研究机构和企业对500kA铝电解槽工艺技术要求提出标准立项申请，建议将其列为推荐性国家标准，以便进一步推动大型铝电解槽应用和电解铝工艺完善。

2 工作简况2.1 任务来源根据全国有色金属标准化技术委员会（以下简称“全国有色标委会”）于2015年提出和制定的工作安排（有色标委[2015]29号），由酒钢集团甘肃东兴铝业有限公司牵头组建编制组，承担《500kA铝电解槽技术规范》的编制工作，计划于2016年9月完成。

2.2 工作简要过程本标准是在充分借鉴电解铝行业现有标准和调研多条国内500kA电解铝系列工艺数据的基础上编制的。

编制过程中，项目组充分听取包括中南大学、沈阳铝镁设计研究院、郑州轻金属研究所等多家标准起草参与单位意见，结合500kA铝电解槽“物理场”测试数据和多条500kA铝电解槽实际运行数据，具有较为普遍的适用性。

1500KA电解槽铝母线制作安装技术探讨

1500KA电解槽铝母线制作安装技术探讨1、前言随着时代发展，带动了电解炼铝技术的完善与发展。

在当今资源紧缺的背景下，由于能源、原材料、劳动力等成本处在一个不断上涨的趋势。

铝行业的通过技术上的革新，使铝工业在发展过程中能够有效节约能源的消耗。

近几年来，电解铝的工业技术得到不断的发展，500KA电解槽在电解铝技术的基础上产生的。

而这一电解槽的主要特点是具有较大单位面积产量，在制作安装过程中使用的材料较少，能够合理的进行成本控制，有效节约制作的成本，电解槽的合理化结构的设计，优化母线的设置。

在电解槽的安装制作过程中，铝母线的使用是必然的，然而对于铝母线在制作上的好坏会影响到整个电解槽[1]。

2、电解槽铝母线的产生的重要性电解槽在制作过程中，铝母线是必不可少的重要组成部分，电解槽铝母线在、是将直流电通过铝母线的牵引，将直流电牵引到电解槽当中。

然而电解槽之间的联系呈现串联趋势，阴极母线的排布主要围绕在槽壳的四周围，或者是电解槽的底下部分。

上部之间的结构主要是阴、阳母线之间的联系，立体母线与铝软带进行连接，将一个个电解槽进行串联，从而构成一个串联的体系。

而在这一设计过程中，母线是电流的导体，与磁场的作用有着很大的关系。

铝母线在制作的过程中，有着较为复杂的结构，一台电解槽铝母线的重量达到45吨左右，加上由于整个过程的操作空间有限，较为狭小，而一整个制作安装都需要焊接，因此在制作安装的过程中要仔细认真的进行每一步骤的操作，确保在操作过程中得以顺利完成。

3、做好铝母线制作安装技术保障3.1铝母线制作流程第一，将铝母线进行校直要注意的问题。

铝母线的制作主要是以铝锭为主，这一材料可以进行不同程度的弯曲，从而进行校直，在这一过程中主要是根据将500T千斤顶立式胎具进行。

通过校直后母线直线度不超过3mm/m，整条母线的长度不超过6mm[2]。

第二，将铝母线进行切割，受运输的影响，铝母线的原材料一定程度是规定长度的两倍，因此在使用；铝母线的工程中要进行切割，在切割的过程中主要是用铝板进行焊接。

500KA电解槽铝母线制作安装技术分析

500KA电解槽铝母线制作安装技术分析摘要：大型的预焙阳极铝电解电流强度正逐步地增大和增强，我们对电解槽组成的结构进行了剖析以及合理的分解，这样一来就优化了电解槽铝母线，从而不仅需要对原材料进行选择，也要对电极以及隔膜的材料进行一下合理的分析和选择，这样一来就进一步提升了电流的工作效率，同时也要将槽电压做进一步地降低，通过这种方式就可以有效地控制和节约成本。

电解槽铝母线主要的组成部分就是几台电解槽组，这个的生产过程中主要就是让电流通过电解槽组，然后将电解槽与铝母线进行相互有机结合，在过程之中，电解槽以及铝母线的内部都会产生大量的热量。

内部的组成都是有机物质，用氧化铝和冰晶石构成电解质，然而在这一过程中通过进一步分解合成铝和氧。

关键词：500KA；电解槽；铝母线；安装制作1前言随着时代和社会地进步，带动了电解炼铝技术的完善与发展。

我国的资源现在特别紧缺，同时我国的能源、原材料、劳动力等等一些成本处正在不断地上涨。

铝行业的发展技术也正不断地革新，通过改革可以讲将铝工业在作业的过程中能够有效节约能源的消耗。

现如今，电解铝的工业技术的发展速度已经很快了，500KA 电解槽在电解铝技术的基础上产生的。

在电解槽的安装制作过程中，铝母线的使用是必然的，然而对于铝母线在制作上的好坏会影响到整个电解槽。

2电解槽铝母线的概况电解槽母线一般分为两种，一种是阴极母线，另外一种阳极母线，但是阴极的母线是电解车间中，最主要的组成部分。

阴极母线分为两种，一种是铸铝母线，另外一种则是软母线。

阴极母线是铝电解工艺的重要导体，这个过程中，需要大量的阴极母线，同时阴极的母线规格也很多。

铝母线的加工生产过程将会直接对电解铝的生产技术造成一定的影响。

所以在加工的过程中，一定要重视起来，母线的安装施工难度非常大。

500kA电解多功能机组的若干思考

500kA电解多功能机组的若干思考随着电解槽电流的不断加大，电解铝厂的单系列产能的增加，要求配套的出铝抬包的容量逐渐增大。

近年来国家对生产安全的重视，电解多功能机组出铝车对其安全性和起重量的要求也越来越高。

铝电解车间温度高、粉尘大，其生产过程中的大部分操作需要靠电解多功能机组来完成，其中出铝工序是吊运的熔融金属，其安全性要求极其重要。

1 设计参数出铝车采用传统的偏挂在大车一侧主梁上面，这样的方案配置可以为业主降低投资，在同一台天车上运行不影响工具小车的靠边等问题，提高力天车运行效率。

偏挂方案如图1所示，图中L1=600mm，L2=2085mm。

1.1 规格技术性能起重量：Q2=28.5吨（出铝抬包自重加装满铝液重量）；起升速度：1～4.5m/min（变频调速）；小车行走速度：1～25m/min（变频调速）；出铝车自重：Q2=14吨（估算）；出铝小车的机构工作级别根据国家的标准规范，吊运300以上的炽热物品，金属液体、有毒物、易爆品以及其他危险物品的起重机其机构工作级别不应低于M6级。

此处出铝车的工作级别取M7级。

1.2 基本计算为保证出铝小车的安全正常工作，其本身应具备三个基本条件：（1）金属结构和机械零部件应具有足够的强度、刚度和抗屈服能力；（2）整机具有必要的抗倾覆稳定性；（3）电动机具有满足作业性能要求的功率，制动装置提供必要的制动转矩。

设计时，首先确定载荷，载荷计算是出铝车设计计算的基础。

由图1对整个出铝小车进行受力分析：F为上水平轮的受力，F'为下水平轮受力。

所以：2 起升机构设计计算起升机构是起重机中最重要、最基本的机构，其工作的好坏直接影响整台起重机的工作性能。

起升机构有内燃机驱动、电动机驱动和液压驱动三种驱动方式。

出铝车一般采用电动机驱动方式，此种方式操纵简单，维护容易，机组重量轻，工作可靠。

出铝车起升机构由驱动装置（电动机、联轴器、制动器、减速机、卷筒等部件）、钢丝绳卷绕系统（钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮）、吊钩和安全保护装置（超负荷限制器、起升高度限图1出铝车偏挂方案制器和超速保护开关）等组成。

500KA铝电解槽结构型阳极钢爪电渣焊性能研究

炸焊片和铝导杆在铝电解生产传导电流的过程中，在不同的
区位形成电压降，导致电流损耗。
２结构型节能阳极钢爪与铸造钢爪压降对比试验
目前，我国大部分铝厂使用的仍是铸造钢爪。由于铸造
制作了１００件结构性节能阳极钢爪和普通铸造钢爪分
电解槽供电回路中采用低电阻值设计，以降低电解槽外部电耗电极。自耗电极熔化并穿过熔融熔渣，金属上的氧化物、
压降是铝电解节能的先决条件之一 …。作为主要导电装置之杂质、夹渣等溶解到熔渣中，金属得到提纯，所以电渣焊接
Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｎｏｄｅｓｔｅｅｌｃｌａｗｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ＴＩＡＮＸｉａｏ－ｊｕｎ．ＬｌＳｈｉ—ｘｉａ
（Ｇａｎｓｕｊｉｕｇａｎｇｇｒｏｕｐｗｅｓｔｅｒｎｈｅａｖｙｉｎｄｕｓｔｒｙｃｏ，ＬｔｄＪｉａｙｕｇｕａｎ７３５１００，Ｃｈｉｎａ）
ｃｌａｗ，ｃｌａｗｔｙｐｅ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃａｓｔｉｎｇｓｔｅｅｌｆｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐ，ｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｅｓｔｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｎｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｃｏｎｔｒａｓｔ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｅｎｅｒｇｙ—ｓａｖｉｎｇｔｙｐｅａｎｏｄｅｓｔｅｅｌｃｌａｗｃａｓｔｉｎｇｌｏｗｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐｒａｔｉｏａｖｅｒａｇｅ３７．６７ｍｖ，ｈａｖｅｈｉｇｈｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｇｏｏｄｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｅｒｒｉｔｅａｎｄｐｅａｒｌｉｔｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｉｔｓｇｏｏｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ．

铝电解多功能机组性能分析研究及优化应用

铝电解多功能机组性能分析研究及优化应用摘要：铝电解多功能机组是大型预焙阳极铝电解生产的关键设备,承担着电解槽打壳、捞渣、更换阳极、下料、抬母线、出铝、计量等作业任务，由于电解作业是在高温、多粉尘、多腐蚀性气体、强磁场等极为恶劣的环境下进行，电解铝企业一直以来努力拓展、改进多功能机组的的性能，提高多功能机组的高可靠性、高运转率，最大限度地满足电解生产的需要，减轻操作工人劳动强度，提高生产效率。

本文介绍了我公司500KA电解多功能机组在性能拓展和性能改进两方面，结合实际进行分析研究后的优化应用，通过性能优化，极大的提高了多功能机组的效率。

关键词：铝电解多功能机组，拓展，改进，性能，分析研究，优化应用1.现状1.1我公司500KA电解系列是沈阳铝镁设计研究院推出的新一代大型预焙阳极电解槽型，是当时国内系列电流最大的铝电解生产系列，是第一个量产系列，在很多方面都是全新的尝试。

虽然多功能机组能完成电解槽打壳、捞渣、更换阳极、下料、抬母线、出铝、计量等作业任务，但还存在阳极测高采用人工划线来确认换级高度，人为操作因素过大；出铝仍然采用人工出铝，误差较大；驾驶室触摸屏在设计之初仅对接近开关等开关量进行了检测，对于PLC系统故障及接触器粘连都故障都没有做到有效的监控；没有装设智能绝缘在线监测系统等问题，严重制约了电解系列的科学管理、高效平稳生产。

1.2多功能机组是电解生产的关键设备, 多功能机组的正常平稳运行，直接影响电解生产质量和效率。

为了提高多功能机组的检修维护质量，提高运转率，自2014年开始，我公司建立了多功能机组故障数据库，借助故障统计大数据分析，其中主要存在以下问题：CPU程序频繁丢失，故障次数多；通讯故障高，且故障不易查找处理，停机时间长；强磁场干扰造成PLC电源频繁烧毁、I/0模块烧毁。

由于功空压机控制采用传统的继电器控制，控制线路复杂，元器件多，造成电气控制故障多，排查处理难度大。

拖令系统滑车、清理铲升降易脱落。

电解槽装置结构优化设计

电解槽装置结构优化设计一、前言电解槽装置是一种用于分离金属和非金属物质的重要设备，它的结构优化和设计直接影响到装置的效率和稳定性。

本文将从电解槽装置的结构优化方面入手，分析当前常见的电解槽装置结构和存在的问题，然后提出一种基于数值模拟的优化设计方法，并通过实例说明其有效性。

二、电解槽装置结构介绍通常电解槽装置由阳极、阴极和电解液三部分组成。

其中阳极材料大多采用铁、铜、铅等物质，阴极材料则以金、银等贵金属为主。

电解液是电解冶金中的重要材料，它的主要作用是提供离子，促进阳极和阴极之间的电子转移。

电解槽装置的基本原理是：将含有金属离子的电解液置于装置中，在外加电压的作用下，通过离子运动，使得阳极上的金属离子氧化成阳离子而被逐渐溶解，而阴极上的金属离子则被还原成金属从而沉积下来。

因此，电解槽装置在金属冶炼、冶金精炼、合成材料生产等领域都有着重要的应用。

三、电解槽装置结构优化设计1、存在的问题目前电解槽装置的结构存在一些问题。

首先，其阳极和阴极的设计需要特别注意材料的选择和形状的设计，以便在阳极和阴极之间达到氧化还原的平衡。

其次，电解槽装置的电解液循环是关键的步骤，其循环流量、速度和流动方向直接影响到电解效率和稳定性。

然后，电解槽装置的结构需要考虑配电系统、用电安全及稳定性等因素。

最后，应根据工业生产的实际要求，设计电解槽装置的容量、尺寸、重量等参数。

2、优化设计方法数值模拟是一种有效的电解槽装置结构优化设计方法。

数值模拟技术可以模拟电解槽装置结构中的流体运动机理、建立模型进行仿真计算、实现定量分析和优化设计等，是当今科学技术和工程领域的重要支撑技术。

数值模拟可以对电解槽装置的结构进行详细分析，考虑不同因素对电解槽装置的优化效果，例如提高效率、减少电解时产生的温升、减少金属损失和减少环境污染等。

通过数值模拟，可以对电解槽装置结构进行快速有效的设计和优化，节约宝贵的时间和成本。

3、实例说明以铜电解槽装置为例，本文提出了一种基于数值模拟的结构优化设计方法。

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ａｎｄＣｏｎｉｇｆｕｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＺＨＡＮＧＪｉｎ — ＳＵＯ，ＣＨＥＮＧＧｅｎｇ，ＷＥＮＹｉ－ｂｏ，ＬＩＺｈｅｎ：ｚｈｏｎｇ
（ＤｏｎｇｘｉｎｇＬｉｍｉｔｅｄＡｌｕｍｉｎｕｍＣｏｍｐａｎｙ，ＪｉｕｑｕａｎＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＣｏ．，Ｊｉａｙｕｇｕａｎ７３５１００，Ｃｈｉｎａ）
ｉｕｍｃｅｌｌｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｈｅｌｌｆｅｅｄｉｎｇｄｅｖｉｃｅ，ａｎｏｄｅｌｉｆｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ，ｂｅａｍａｎｄｄｏｏｒｓｈａｐｅｄｐｉｌｌａｒｓ，ｇａｓｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｐｒｅ — ｂａｋｅｄａｎｏｄｅｃａｒｂｏｎｂｌｏｃｋ，ｗｈｉｃｈｂｅｌｏｎｇｔｏｓｕｐｅｒｓｔｒｃｔｕｒｅ；ｓｔｅｅｌｓｈｅｌｌ，ｌｉｎｉｎｇ，ａｎｄｇｅｎｅｒａｔｒｉｘｉｎｉｎｆｒａｓｔｕｃｒｔｕｒｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｄｐｒａａｍｅｔｅｒｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｓａｖｉｎｇＳＹ５００ａｌｕｍｉｎｉｕｍｃｅｌｌｓ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：５００ｋＡａｌｕｍｉｎｕｍｃｅｌｌ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ；ｔｅｃｈｎｏｌｏｙ；ｏｇｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈ
数和应用情况进行说明。关键词：５００ｋＡ铝电解槽；结构；配置；技术；优化研究中图分类号：ＴＦ８２１文献标识码：Ａ
ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆ５００ｋＡＡｌｕｍｉｎｉｕｍＣｅｌｌ ’ ＳＳｔｒｕｃｔｕｒｅ
况而开发的一种节能型铝电解槽［３］。该槽型集成了阴极均流、非对称母线配置、三维电热场耦合计算
成。ＳＹ５００电解槽上设６个氧化铝料箱及１个氟化
盐料箱．设６套打壳下料装置和７个定容下料器，用于氧化铝及氟化铝的下料，设１套打壳出铝装置，用
１引言
甘肃东兴铝业有限公司（简称 “ 东兴铝业 ” ）和沈阳铝镁设计研究院有限公司合作研究开发的ＳＹ５００铝电解槽，是在研究和解决大型铝电解槽磁流体稳定性、热平衡及槽壳变形等问题的基础
第３９卷第６期
２０１７年１２月
甘
肃
冶
金
ＶｏＩ．３９Ｎｏ．６
Ｄｅｃ．，２０１７
ＧＡＮＳＵＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
文章编号：１６７２．４４６１（２０１７）０６ — ０００５ — ０６
５００－ｋＡ电解槽结构及配置技术优化研究
张金锁，成庚，文义博，李振中
嘉峪关７３５１００）（酒钢集团甘肃东兴铝业有限公司，甘肃
摘
要：介绍了５００ｋＡ铝电解槽结构及相关优化配置技术，包括打壳下料、阳极升降装置，大梁及门形立柱、槽上
集气系统、阳极炭块组等上部结构；槽壳、内衬、母线结构等下部和周围结构。最后，对节能型ＳＹ５００电解槽技术参
上。］结合东兴
．
２电解槽上部结构
电解槽的上部结构由以下几部分组成：打壳下
料装置、阳极升降装置、大梁及门形立柱、槽上集气
系统和阳极炭块组。２．１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
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎ５００ｋＡａｌｕｍｉｎ —
等一系列先进技术。对促进电解铝行业工艺和设备进步有非常积极的作用。