【正文】 鋼結構。至 80年代貴鋁引進日輕 160KA預焙槽技術，引進了搖籃式槽殼。這種槽殼與國內(nèi)其它種槽殼比，結構合理 電解槽變形小，有節(jié)省鋼材等優(yōu)點，現(xiàn)今國內(nèi)鋁廠幾乎都采用這種搖籃式槽殼。 80年代末，在開發(fā)研制大容量 280KA中間點式下料預焙槽的國家重點攻關項目時，沈陽鋁鎂設計研究院成功研制新式船形搖籃式槽殼結構與模型見圖 42， 43。 圖 42 280KA電解槽大搖籃架船形槽殼部分圖 圖 43 直角式搖籃槽殼 這種槽殼的特點是槽殼底呈船形，采用較大的籃架間隔 (1100mm)。這種槽殼與直角形搖籃槽殼相比，另一特點是搖籃架為通長至達槽沿板，取消腰帶鋼板與其間的筋板，與直角形搖籃槽殼相比具有較多優(yōu)點。見表 41。 表 41 280KA預焙槽船形槽殼與直角形槽殼性能比較 18 上述比較說明采用寬間距船形槽殼具有強度大，剛性強，造價低，利于自然通風，易形成側(cè)部結構，有助于提高電流效率，利于施工，對延長槽壽命 有益處。設計的剛性槽殼，必 須足以抵抗旋加在槽殼上的力；或者帶有基本上彈性變形鋼殼，在采用剛性槽殼時，在內(nèi)襯部位必須建立可壓縮帶狀以免碳塊破損。 在設計電解槽槽殼時，為了有效地釋放內(nèi)襯的垂直膨脹力，最好不要槽沿板，讓側(cè)部碳塊自由向上膨 脹，這樣會大大減少槽殼側(cè)壁向外的膨脹力。 取消槽殼的腰帶板，采用到頂?shù)膿u籃架的結構合理，由于通風條件好，形成良好的槽幫結殼，阻止電解質(zhì)滲透，會減少其膨脹力。 槽底及槽膛砌筑與安裝 槽底砌筑構成為： （ 1.）底部首先鋪一層 65mm 的硅酸鈣絕熱板； （ 2.）絕熱板上部砌兩層 65mm 的保溫磚，中 間用 2mm 厚的氧化鋁粉填縫和整平； （ 3.）保溫磚上部是一層 65mm 的干式防滲層，干式防滲層能防止電解質(zhì)滲透能并與滲透的電解質(zhì)發(fā)生作用生成一層堅硬的防滲層，有利于提高電解槽壽命及降低氟化鹽單耗； （ 4.）其上用灰漿砌兩層 65mm 的耐火磚； （ 5.）耐火磚上直接安裝已組裝好陰極鋼棒的通長陰極碳塊組。 [19] 選擇了窄爐膛操作面，提高了電解槽單位面積產(chǎn)能，并采用電熱模擬技術及非線形槽殼結構有限單元優(yōu)化軟件，設計了先進、合理的槽內(nèi)襯及槽殼結構，可以使電解槽處于較佳的熱平衡狀態(tài)，取得較長的槽壽命，槽殼變形小，材料 用量省，如 表 4－ 2，表 4－ 3 所示 。 [13,18] 表 4－ 2 350 kA 鋁電解槽主要技術參數(shù) 表 4－ 3 國內(nèi)外幾種槽型加工面尺寸比較 19 取陽極到槽膛側(cè)壁（大面）的尺寸為 340mm，到槽膛端壁（端頭）的距離為 390mm，每組陽極炭塊間距取 10mm，陽極炭塊組間距取 40mm，陽極行間距（中縫）取 200mm，由此可計算： 槽膛長度＝ 2 390+20 660+9 40+10 10＝ 14440mm 槽膛寬度＝ 2 340+2 1450+200＝ 3780mm 槽膛深度＝ 550mm 陰極炭塊 組 根據(jù) YS/T 2871994《鋁電解用半石墨質(zhì)陰極炭塊》，選取陰極炭塊尺寸 （長寬高） 為 3480 660 450（ mm）， 采用通長陰極碳塊，如圖 2－ 9 中 C 排列方式。 取陰極碳塊到槽膛端壁的距離為 390mm，碳塊間的碳糊扎縫為 40mm，可以計算陰極碳塊的數(shù)量 n： 14740— 40（ n— 1） — 660 n=390 2，得到 n=20； 炭塊到槽膛端壁邊緣尺寸＝ [14740－（ 40 19+660 20） ] / 2=390mm； 炭塊到槽膛側(cè)壁邊緣尺寸＝（ 3780－ 3480） / 2＝ 150mm。 陰極鋼棒規(guī)格為 4750mm 160mm 200mm，陰極電流密度一般取 —，選擇 D 陰 = A/mm2，陰極截面面積為 S=290000/= mm2 陰極鋼棒數(shù)為： （ 160 200 2） =；故取 20 根陰極鋼棒。 效驗陰極鋼棒的電流密度為： d=290000/（ 160 200 20 2） = A/mm2 每組陰極炭塊取 1 根陰極鋼棒，所以共有 20 根陰極鋼棒。鋼棒尺寸（長寬高）取 4750 160 200（ mm）。 側(cè)部碳塊及其它 側(cè)壁是電解槽的一個 重要組成部分。陰極的側(cè)壁碳塊通常是由與底部碳塊相同的材料制成。 工業(yè)生產(chǎn)上不希望側(cè)壁傳導電流，但要求其具有良好的導熱性。使側(cè)壁 — 電解質(zhì)界面上滋長一層凝固的電解保護層。另外，也希望側(cè)壁材料不易被空氣氧化。根據(jù)現(xiàn)代的觀念，提出了鋁電解槽的側(cè)壁材料在高溫下應該具有如下一些重要性能： (1)電阻率高，導熱性好； (2)不與熔融的冰晶石起化學反應； (3)不與鈉和鋁起化學反應； （ 4)孔隙度小，不滲透電解液和鋁，不被空氣氧化。 為了避免側(cè)壁薄碳化硅的脫落和側(cè)壁炭磚的氧化侵蝕， 采用整體厚碳化硅。而整體的厚碳化硅有以下幾點 優(yōu)點： (1)相對體積膨脹率低，不易脫落； (2)抗化學腐蝕性能和抗機械沖刷性能好； (3)導熱性能好，有利于側(cè)部散熱，便于形成側(cè)部保護爐幫； (4)導電性差，減小電流空耗。如圖 44。 20 圖 44 側(cè)壁材料結構 21 第 5 章 參考文獻 [1] 殷恩生 .160KA中心下料預焙鋁電解槽生產(chǎn)工藝及管理 [M].長沙 :中南工業(yè)大學出版社 ，2021. [2] 霍岱明，朱丹青 .淺談?chuàng)u籃式鋁電解槽槽殼的設計及結構改進 [J].輕金屬 ,2021(10)：4650. [3] 羅愛民，王志堂 .鋁電解槽優(yōu)質(zhì)陰 極碳素材料 [J].金屬世界 ,2021（ 1）： 3941. [4] 鄭永龍 ,楊幼坤 .內(nèi)襯結構對電解槽生產(chǎn)狀態(tài)的影響 [J].全國鋁電解節(jié)能技術交流會 .2021 (2 ):138141. [5] 劉寶安 . 論鋁電解槽陰極結構的改進 [J]. 世界有色金屬 ,1991(1):4144. [6] 田應甫 .大型預焙鋁電解槽生產(chǎn)實踐 [M].長沙 :中南工業(yè)大學出版社， 1997. [7] 高子忠 .輕金屬冶金學 [ :冶金工業(yè)出版社， 1993. [9] 邱竹賢 .電解煉鋁 [ :冶金工業(yè)出版社， 1995. [10] 邱竹賢 .預焙槽煉鋁 [M].北京 :冶金工業(yè)出版社， 1988. [11] 邱竹賢 .鋁電解原理與應用 [ :中國礦業(yè)大學出版社， 1996. [13] 邱金山 .鋁電解槽陰極內(nèi)襯改進研究 [J]. 輕金屬 ,1999(7):3639. [14] 陳穎 .350kA大型預焙陽極鋁電解槽優(yōu)化設計論述 [J].有色金屬設計 , [15] 呂增旭 ,成庚 ,王醒鐘 .鋁電解陰極新技術世界有色金屬 [J],2021(3):2325. [16] 李相鵬，李吉力，薛鐵鵬，賴延清，劉業(yè)翔 .大型預焙鋁電解槽槽膛內(nèi)形 模擬計算[J].Metallurgical Industry Automation 2021 No4. [17] 霍岱明 .預焙陽極鋁電解槽陽極與陰極碳塊尺寸的優(yōu)化設計 [J].輕金屬 ,2021. [18] 蔡棋風 .有色冶金工廠設計基礎 [ :冶金工業(yè)出版社， 1991. [19] 劉道德 .大學生畢業(yè)設計指導教程 [M].長沙 :中南大學出版社， 2021. [20] 唐謨堂，何靜 .火法冶金設備 [ :中南大學出版社， 2021. [21] 楊重愚 .輕金屬冶金學 [M].北京 :冶金工業(yè)出版社， 2021. [22] 《有色冶金爐設計手冊》編委會 .有色冶金爐設計手冊 [ :冶金工業(yè)出版社， 2021. [23] 馮乃祥 .鋁電解 [M].北京 :化學工業(yè)出版社 ， 2021. [24] 馮乃祥 .一種異性結構鋁電解槽的陰極碳塊 [P].中國專利： 202120212231， 2021423.