60kA底部阴极稀土电解槽电场数值模拟

以60kA底部阴极电解槽为研究对象,利用有限元软件建立了稀土电解槽的三维电场数学模型,对90、100、110、120mm几种不同极距工况下稀土电解槽电场分布情况进行模拟,并对模拟结果进行了分析;结果表明100mm为最佳极间距。     

阳极外观质量的改进

1 序言日立冶炼厂第二电解车间于1972年建成,是极距为110mm,电铜月产量为10000t的工厂。为了降低电耗,增加设备能力,从1989年1月份起,将极距由110 mm改为100mm,电铜月生产能力从10000t提高到     

15 kA稀土电解槽阴阳极中心距对槽内电热场影响的模拟分析

为了解决稀土电解槽内热场分布不均匀的问题,建立15kA稀土电解槽三维模型并对模型的阴阳极中心距进行调整,同时利用COMSOL软件对不同阴阳极中心距下的电解槽内电热场进行模拟分析,从而得到电解槽内三维电热场的分布情况。结果表明:电解槽内高温等值面随着阴阳极中心距的增大不断朝电解槽中心移动,右侧阴极的最高等温面逐渐缩小并从阳极脱落,而左侧阴极附近最高等温面不断扩大并向电解槽中心移动;随着阴阳极中心距的增大,电解槽内最大电流密度的变化未出现明显规律,在阴阳极中心距d=33 mm时达到极大值,此时高温等值面分布也最为均匀;最佳电解槽阴阳极中心距为33mm。     

60kA沉浸式稀土电解槽电场的数值模拟

通过计算设计开发新型60kA沉浸式稀土电解槽的基本尺寸结构,并采用数值模拟软件建立了该电解槽的三维电场计算模型。对60~100mm几种不同极距工况下电解槽电场分布情况进行模拟。通过对电场电压的分析可以发现最佳电极间距为70mm,为该槽型的推广应用提供了理论基础。     

钛表面辉光无氢渗碳电极结构尺寸优化及渗碳效果分析

针对钛表面辉光无氢渗碳技术中的电极结构,通过对辉光放电状态下等离子体中电子的作用分析,计算并优化了石墨源极与钛工件极距离、工件极和源极尺寸以及放电气体压力的数值,得出源极与工件极距离为20~40 mm,工件极的尺寸大于20 mm,源极的尺寸大于40 mm,放电气体分压大于20 Pa时,可以使电子未碰撞及几率几乎为零,能够实现石墨源极的高效溅射,并通过试验对上述结果进行了论证。     

非均一极距对稀土电解多相流影响的数值模拟及实验验证

为了研究极距非均一性对电解槽电、热、流场的影响, 引入一个函数D表示极距的非均一性, 建立了极距非均一性数学模型, 模拟了非均一性极距下电场、温度场的分布规律, 以及计算了非均一性极距下的流场、气泡和金属液滴的分布状况。通过研究4种不同极距非均一性D, 分析可得:当D在1~1.48范围内增大时, 阴极两侧极间电流分布变化逐渐不对称, 发热量减小, 气泡含量及紊流强度发生改变, 且阴极稀土金属液在滴落的过程中, 偏离电解槽中心线角度为0°~30°, 但此时电解槽槽况稳定, 可以落入槽底的坩埚内; 当D=1.73时, 偏离角度为43°, 槽况恶劣, 此时稀土金属便不能落入坩埚内, 需要更换新阳极, 以保证正常电解。本文通过等距压降法对阳极电流分布进行测量, 并对比分析了实际电流测量值与模拟电流值, 其计算误差为2.7%~5.6%, 因此通过数值模拟可以反映出极距非均一性对阳极电流分布不均的影响, 为优化实际生产中的流程操作, 提高电解效率, 降低能耗提供保障。      

10kA底部阴极稀土熔盐电解槽流场的模拟

针对当前上插阴、阳极结构稀土熔盐电解槽存在的一些弊端,设计了10kA底部阴极电解槽,并用商业CFD软件FLUENT对该槽型中的流场进行了数值模拟,得到三种极距下电解质和阳极气体的速度分布,发现该槽型的设计是合理的.     

固定床气体氟化反应器内温度场及流场的数值模拟

以固定床气体氟化反应器(480mm×1100mm)为对象,通过合理简化,建立了反应器的数学模型,利用fluent软件对反应器内的温度场和流场进行了数值模拟。结果表明,现行固定床氟化反应器温度分布不均匀、梯度大,气体入口处附近有一低温区域;气体在各区域流速差异较大、流场分布不均匀,在反应器周边和进、出口端均存在气体的回流,在局部区域出现涡流中心或流动停滞区,形成氟化反应"死区",降低了氟化效率;料盘侧面易形成气体短路,造成HF气体浪费。实测温度和产品氧含量分析表明,模拟模型假设合理,模拟结果准确、可行,可为改善反应器结构提供新思路。     

连铸六流方坯中间包结构优化水模实验

为使天钢六流方坯连铸中间包内钢液流动特性更加合理,采用水力学物理模拟实验,研究了导流孔距底部距离为110、80、60、30 mm时钢液流的动特性。结果表明,随着导流口距底部距离的降低,中包死区比例降低,滞止时间增加。当取导流口距底部距离80mm时,在滞止时间没有明显缩短的情况下,将中包平均死区比例从17.47%降低到11.47%。     

气体雾化制粉工艺中基于气体整流的卫星粉控制技术

金属熔体气体雾化法是制备增材制造专用金属粉末的重要方法。然而,气体雾化工艺制得的粉末中通常混有大量卫星粉,对金属增材制造工艺产生不利影响。本文通过施加辅助气流并采用阶梯状雾化室结构等气体整流措施抑制回流区中的粉尘回旋,进而控制卫星粉的形成。利用计算流体力学软件ANSYS Fluent进行数值模拟,研究施加辅助气流或采用阶梯状雾化室结构时,雾化室内宏观流场特征以及颗粒运动轨迹的变化规律。结果表明,在雾化室顶部距雾化室中心R/2(R为雾化室半径)处施加辅雾比(辅助气流与雾化气流的流量比)大于0.8的辅助气流时能够有效抑制回流区中的粉尘回旋;采用阶梯宽为300 mm、高为575～600 mm的雾化室结构能够有效抑制回流区中的粉尘回旋。根据数值模拟结果,采用气体整流措施制备TC4钛合金粉末,并检测粉末的粒径分布、球形度、赘生物指数等指标,发现与不采用气体整流措施制备的粉末相比,赘生物指数降低约45%。     

曲靖铁矿石分选规格矿尾矿的选矿试验研究

通过对曲靖铁矿石两种分选矿尾矿的性质进行研究，提出了分选尾矿的方案，对＋0．28mm各粗粒级粉矿进行干式强磁分选，对-0．28mm拟采用湿式强磁选。本文对影响干式强磁分选的主要因素磁场强度和极距进行了试验研究。研究结果表明，随着粒度组成的变化，磁选时所需要的最佳场强是不同的，随着粒度增大，所需的磁场强度增大；随着粒度组成的变化，磁选时所需要的最佳极距也是不同的；随着粒度增大，磁选时所需要的极距也增大。     

基于正交实验的高电流密度铜电解槽结构优化

为减少高电流密度铜电解过程中阴极积瘤现象、降低残极率以及提高电流效率,本文基于多物理场耦合理论与正交实验方法,研究了进液管半径、阳极板底部圆角半径以及极间距对铜电解精炼效果的影响。单因素分析发现,随着进液管半径的增大或阳极圆角半径的增大,电流效率和阴极铜沉积厚度均匀性均呈现先增大后减小的趋势;随着极间距的增大,电流效率逐渐减小,阴极铜沉积厚度逐渐均匀。进行正交实验分析出使铜电解精炼效果优异的电解槽结构参数为：进液管半径3.5 mm,阳极底部圆角4 mm,极间距110 mm。本文为优化电解槽提高生产效率的研究提供理论指导。     

铝电解槽基于最佳极距运行的探讨

提出了工业电解槽上＂极限＂极距的概念,通过分析得出了工业电解槽的最佳极距为4.2-4.5 cm,而目前我国工业电解槽的极距绝大部分在4.8 cm左右,与最佳极距相比,至少可以降低槽电压100 mV,每吨铝降低电耗300 kW h以上。通过适当降低极距,可为国家节约大量能源。     

熔盐制钠电解槽电场数值模拟研究

利用有限元软件ANSYS具有的多重单元、多重属性的特点,建立了四阳极熔盐制钠电解槽的电极及熔体整体三维电场数学模型。对电解槽不同极间距的电场进行了数值模拟,得出了电解槽的电位及电流密度分布规律,模拟结果与现场极间距0.206m的生产电解槽比较吻合,可为熔盐制钠电解槽优化设计提供参考。     

阳极壁面向下倾斜对气泡影响的研究

以3kA钕电解槽为研究对象、相似理论为基础,建立了稀土电解过程的水模型物理试验平台,分别对几种不同阳极壁面倾斜角度工况下单气泡的生长过程进行试验,分析了电解过程中气泡脱离时间、气泡直径、滑移距离等参数的变化情况。结果表明,阳极壁面倾斜角度越大,气泡脱离时最大直径越大,脱离所需时间和滑移距离越大,越易造成阳极效应。     

基于正交试验的等离子喷涂 NiAl 和 NiCrAl 涂层工艺研究

基于正交试验研究了等离子喷涂 NiAl 和 NiCrAl 涂层过程中结合强度与等离子喷涂参数之间的响应关系, 分析了涂层显微特征的影响因素并据此优化了工艺参数。结果表明,影响 NiAl 涂层结合强度的因素主次顺序为 氢气流量、氩气流量、电流、喷涂距离,影响 NiCrAl 涂层结合强度的因素主次顺序为喷涂距离、氩气流量、电 流、氢气流量,工艺优化能够显著改善 NiAl 和 NiCrAl 涂层的显微特征和性能。NiAl 涂层的工艺范围为氩气流 量 110~120 SCFH,氢气流量 20~25 SCFH,电流 600~610 A,喷涂距离 130~140 mm,结合强度均在 30 MPa 以上, 最大值为 33 MPa。NiCrAl 涂层的工艺范围为氩气流量 120~130 SCFH,氢气流量 25~30 SCFH,电流 610~620 A, 喷涂距离 130~140 mm,最大结合强度为 43.6 MPa。     

The influence of the initial shape and position of an anode and the curvature of the aluminum on the current distribution in prebaked aluminum cells

Mathematical modeling of the secondary current distribution in prebaked aluminum cells was used to study the influence of (1) a modified anode shape, (2) the curvature of the metal, and (3) an anode being set too high or too low. The calculations show that, if the lower corners of a new anode are cut off by 5 cm (diagonally), the steady-state shape of the anode is reached after 3 days, as compared to 6 to 8 days for rectangular corners. If the metal curvature corresponds to a 3 cm difference in height per 100 cm of length, and the sloping metal is facing a newly set horizontal anode, the current density varies across the anode with a maximum of 125 pct of the normal value (0.75 A cm⁻²), and it takes 4 days until the anode is aligned with the metal. If a new anode is set 1 cm too low or too high, the initial current through that anode after heatup is 123 and 84 pct, respectively, of the normal value, and it takes 4.2 and 7.7 days, respectively, until the interpolar distance is correct (45 ± 1 mm).