400kA预焙铝电解槽磁场分布应用研究

随着电解槽向超大型方向发展,磁场分布对电解槽的稳定性尤显重要。本文首先通过理论研究,建立400kA预焙阳极铝电解槽稳态电场和磁场模型,使用有限元法对模型进行数值求解,然后依据电解槽磁流体稳定性条件,得到400kA电解槽磁场分布计算结果。并且,通过现场测试,对400kA电解槽磁场分布进行验证,表明模型计算结果较为准确。     

管道漏磁内检测矩形缺陷解析方法的分析

针对现有漏磁场解析时假设磁荷均匀分布的计算结果与工程结果误差较大的问题,对管道缺陷磁化后磁荷的不均匀分布规律进行研究,得到了管道缺陷侧壁和棱线上的磁荷分布特征。基于磁偶极子理论建立了管道缺陷的三维磁偶极子解析模型,对缺陷棱线磁荷和侧壁非均匀面磁荷产生的漏磁场进行解算,并进行了试验研究。结果表明,计算结果与实际管道缺陷漏磁场的分布特征具有很好的一致性,误差小于假设磁荷均匀分布得到的漏磁场,说明所建模型可有效描述管道矩形缺陷漏磁场的分布特征。     

铝电解槽复杂摇篮槽壳结构磁场建模研究

本文从提高铝电解槽磁场计算精度出发,建立了复杂摇篮槽壳磁场计算模型,对比分析了复杂摇篮槽壳和简化方形槽壳对磁场计算精度的影响,并得到了现场测试结果的验证,就快速分析槽内铝液层磁场而言,简化方形槽壳磁场模型仍然可以使用。     

186kA大型预焙阳极铝电解槽磁场的三维数值计算

应用表面磁荷法对186kA大型预焙阳极铝电解槽的磁场进行了三维数值计算,通过计算结果与实际测量结果的比较,可以得出,应用表面磁荷法对铝电解槽磁场进行计算所得的结果为较为精确的,且计算结果比较接近铝电解槽的实际磁场,应用本计算软件对铝电解槽磁场进行三维计算可以满足铝电解槽母线设计的要求。     

铁磁材料电磁超声无损检测数值模拟

电磁超声无损检测由于具有无需耦合剂、检测速度快、效率高等优点而被应用于众多工程领域。文章研究了碳素钢电磁超声无损检测数值模拟中的重点问题——磁性材料内部磁场分布的数值模拟方法。以麦克斯韦方程组为理论基础,基于等效磁极化法开发了铁磁材料内部的磁化强度计算方法和程序。数值模拟中采用有限元-边界元混合方法,并采用等效电流模型计算永磁体磁场分布,以实现铁磁性材料内部三维静态磁场数值模拟。通过对数值模拟结果的分析及与ANSYS计算结果进行比对,验证了方法的有效性。     

500 kA铝电解车间空间磁场的研究

基于高斯计测量和仿真模拟计算,研究了铝电解槽外部空间磁场分布,对比模拟和测量结果,验证了计算模型的准确性和可靠性。电解车间空间磁场计算结果表明距离电解槽和母线较近的区域,磁场强度和梯度较大,反之亦然。基于模拟计算结果对电解车间内长期工作在相应区域的一些重要生产和控制设备提出了相应的防磁设计技术要求。     

埋弧焊磁控电弧焊缝跟踪系统中的横向磁场ANSYS模拟

针对埋弧焊磁控电弧焊缝跟踪系统中磁控电弧传感器产生的外加横向磁场,文中采用有限元分析方法建立了由磁控电弧传感器产生的横向磁场计算模型.应用ANSYS软件对横向磁场进行了模拟;对该横向磁场的纵截面分布、磁流密度矢量的分布规律进行了仿真;并对模拟结果的偏差进行了分析.实际测试结果说明了磁感应强度模拟值与实测值的一致性.针对励磁电流对焊接电弧运动状态的影响进行了实际焊接试验.结果表明,焊接电弧随励磁电流的增大而摆动,且励磁电流越大电弧摆动幅度也越大.     

外加磁场下GMAW熔池电磁力的有限元计算

针对外加各种磁场作用下的GMAW堆焊过程,开发了基于电弧简化模型的熔池电磁力工程化有限元计算方法. 利用此方法,系统研究了无外加磁场、外加纵向磁场和横向磁场三种工况下熔池内电磁力的分布情况,并预测了电磁力对熔池对流的影响. 结果表明,焊接自有磁场驱动了熔池中心收缩下沉流;外加纵向磁场导致周向搅拌流,形成电磁搅拌细化晶粒;外加横向磁场可以驱动熔池流动演变为"单涡"对流状态,有利于熔池接纳熔滴减少飞溅. 基于模拟结果的预测与试验结果吻合,因此验证了所用计算方法的正确性.     

贵州铝厂160kA大型预焙阳极铝电解槽磁场测量与计算

叙述了在低温条件下测量铝电解槽磁场的方法和步骤以及应用表面磁荷法计算铝电解槽磁场的原理,并应用该技术和编制的计算软件对贵州铝厂１６０ｋＡ大型预焙阳极铝电解槽的磁场进行了测量与计算。实际测量结果表明,低温条件下测量电解槽磁场定位较为准确,方法简单、易于操作,数据的稳定性好。低温条件下测量的磁场数据与实际计算的结果较为一致。与美国的磁场测量和计算方法相比,本文的低温磁场测量技术和根据表面磁荷法开发的铝电解槽磁场专用计算软件是先进的。     

电解槽磁场计算方法及计算程序

电解槽磁场的理论计算,对于电解槽的设计及生产都具有重要的意义。贵铝八万吨电解铝厂电解槽的磁场,采用电子计算机进行计算。通过对日方提供的简要资料的研究,我们弄清了电解槽磁场的计算原理及计算方法。在此基础上编制了程序,在PDP-11/34计算机上进行试算,结果与日方计算结果完全一致,现将计算原理、计算方法介绍如下。     

现代大型铝电解槽内复杂物理场的仿真计算与优化

总结了国内外在铝电解槽电热场、热应力场及电磁流场方面的研究进展,指出当前多物理场仿真计算算法的不足,介绍了最新开发的液(电解质)-液(铝)-气和液-气-固(颗粒)两类三相流模型、多物理场(电、磁、热、流、力、浓度分布场等)、磁流体稳定性和电流效率三维耦合仿真模型与算法,并提出基于多相-多场耦合仿真的大型铝电解槽结构与生产工艺综合优化方法,发现大型铝电解槽在3.7~3.9 V低电压下高效、低电耗、低排放、稳定运行的状态空间,并确立相应的工艺实现条件。     

薄壁铝合金铸件铸造用的移动磁场感应器

阐述了移动磁场发生器在薄壁铝合金铸件充型的原理、所用设备及其基本结构、绕组形式和制造关键；研究了移动磁场发生器的电磁特征及磁场空间分布规律；总结了移动磁场铸造的技术特点，在与金属型铸造、压铸比较的基础上，讨论了移动磁场铸造的主要优点及其适用范围。     

电流再强化对180kA系列铝电解槽物理场的影响

铝电解槽电流强化技术对挖掘现有设备产能、提高企业经济效益具有重要的现实意义。根据中国铝业股份有限公司青海分公司160kA系列双端进电预焙阳极铝电解槽电流再强化试验情况,选择二台试验槽和一台对比槽进行了电压平衡、能量平衡、铝液磁场和流速场综合测试,并对测试结果进行了分析和讨论;对电流再强化后出现的问题进行了讨论,并提出了相应的解决方案,得出了该槽型能够强化到190kA电流下稳定生产的结论。     

Coupled computation method of physics fields in aluminum reduction cells

1　COUPLEDRELATIONOFPHYSICSFIELDINCELLSTherearesiximportantphysicsfieldsinalu minumreductioncells[13] ,suchaselectricfield ,magneticfield ,temperaturefield ,flowvelocityfield ,concentrationfieldandstressfield .Therelationsa mongthesephysics propertiesareshownasFig .1.　　　　Inregardtorelationofsixfields ,electricfield(electriccurrentandpotentialdistribution)istheen ergyfoundationofoperationandsourceoftheotherphysicsfieldsinreductioncells .Firstly ,electriccur rentcausesthemagne…     

水下焊接机器人磁块单元的优化设计

磁路设计是爬壁机器人的关键技术之一,针对一种新型水下移动焊接机器人的柔性履带吸附与张紧问题,提出一种既可增加机器人负载能力,又能实现履带非接触式张紧的新型双磁路磁块单元结构。运用有限元方法,建立了该磁块单元的数值计算模型,研究了永磁体、轭铁及铝块等因素对磁块单元吸附力的影响,分析了磁块单元周围的磁场分布,对其关键结构参数进行了分析和优化设计,使磁块单元能够为机器人提供较强的吸附力与合适的张紧力。通过试验表明,仿真计算结果与实际测试结果基本相符。     

Effect of the axial external magnetic field on copper/aluminium arc weld joining

Pure copper and aluminium alloy was joined by cold metal transfer welding with the assistance of an axial external magnetic field in this work. The results reveal that magnetic field led to a reduction of the average heat input and improved the wetting behaviour of the weld metal on the copper sheet surface. The thickness of the Al₂Cu intermetallic compound layer formed at the interface was decreased from 50?µm for normal welding to 5?µm for the magnetic field-assisted welding process. The joint strength was observed to increase with the magnetic field. For a 21?mT and 10?Hz magnetic field, the maximum loading force reached up to 1.67?kN, resulting in an increase in joint strength by 33%.     

一起铝电解槽漏铝燃烧事故的分析

通过现场调研、理论计算和实验,对一起铝电解槽漏铝燃烧事故进行了研究和分析。认为事故发生的主要原因是在特定环境下,铝液表面氧化膜遭破坏,使铝液与空气充分连续接触,触发了铝氧燃烧反应,进而激发了铝铁还原反应、碳铝和铝氮等反应的发生,使燃烧进一步加剧。根据事故原因和机理提出了防止类似事故发生的建议。     

强交变磁场对冷塑性变形铝合金性能影响的研究

为揭示强交变磁场对金属塑性成形后力学性能的影响规律,采用对比实验的方法,研究了冷塑性变形后LY12铝合金试件在强交变磁场作用前后的残余应力和微观组织变化情况,残余应力测试采用超声波无损检测方法。研究结果表明,在足够强度的交变磁场作用下,可以使经过冷塑性变形后的LY12铝合金发生有利于提高其力学性能的变化,均匀化了由于塑性变形引起的组织缠结,细化了晶粒,并降低了残余应力。强交变磁场可以作为改善冷塑性变形后金属材料力学性能的有效方法。     

底部出电型铝电解槽母线结构与电磁流场仿真优化

从减小槽内水平电流和垂直磁感应强度进而改善磁流体稳定性的角度出发,提出一种底部出电型结构铝电解槽,该种电解槽采用阴极垂直出电方式代替传统水平出电方式.在ANSYS软件平台上,建立400 kA级该槽型的电磁场模型并进行求解,根据计算结果对母线配置进行优化,得到一种可使磁场分布最优的母线结构,在该母线配置下,垂直磁感应强度最大值为1.658 mT,平均值为0.401 mT,远低于同规格普通电解槽,磁流体稳定性计算结果进一步表明该槽能在低极距下稳定运行,具有较大的节能潜力.