磷生铁和钢爪尺寸对铝电解槽阳极物理场的影响

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2020.06.012

东北大学学报:自然科学版 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (6): 828-834.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.06.012

磷生铁和钢爪尺寸对铝电解槽阳极物理场的影响

李拓夫，陶文举，王兆文，刘小珍

(东北大学冶金学院，辽宁沈阳110819)

收稿日期:2019-12-23 修回日期:2019-12-23 出版日期:2020-06-15 发布日期:2020-06-12
通讯作者: 李拓夫
作者简介:李拓夫(1989-)，男，辽宁锦州人，东北大学博士研究生; 王兆文(1964-)，男，辽宁沈阳人，东北大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51804071，51434005，51874086，51804069，51529401)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(N162502002).

Effects of the Size of Cast Iron and Stub on the Physical Field of Anode in Aluminium Reduction Cell

LI Tuo-fu， TAO Wen-ju， WANG Zhao-wen， LIU Xiao-zhen

School of Metallurgy， Northeastern University， Shenyang 110819， China.

Received:2019-12-23 Revised:2019-12-23 Online:2020-06-15 Published:2020-06-12
Contact: WANG Zhao-wen
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摘要/Abstract

摘要： 铝电解槽阳极中，磷生铁和钢爪起到热、电和结构连接的作用.采用数值模拟的方法，研究了磷生铁和钢爪的尺寸对阳极物理场的影响.基于ANSYS有限元软件，建立了三维热-电-应力耦合模型.考察了不同的钢爪直径和磷生铁厚度对阳极的热-电-应力分布的影响.结果表明，钢爪直径不变时，随着磷生铁厚度从12.5mm增加到32.5mm，阳极温度场和应力的变化可以忽略，而阳极电压降降低了17.7mV.在磷生铁厚度不变的情况下，当钢爪直径从135mm增加到175mm时，阳极钢爪、炭块和磷生铁的温度最高可以降低50℃，阳极电压降降低了26.4mV，而阳极炭块的受力增加了.

关键词: 铝电解槽, 磷生铁, 钢爪, 阳极压降, 数值模拟, 热-电-应力耦合场

Abstract: Cast iron and stub act as thermo-electro-mechanical connectors in an anode of aluminium reduction cell. The effects of their size on the physical field of anode are investigated by performing numerical simulations.For this purpose， a 3D thermo-electro-mechanical (TEM) coupled model is developed based on the ANSYS software. When the thickness of the cast iron increases from 12.5 to 32.5mm， the temperature and stress distributions of the carbon block show insignificant changes， while anode voltage drop decreases by 17.7mV. When the stub diameter increases from 135 to 175mm， the temperature of each component decreases by 50℃ utmost and anode voltage drop decreases by 26.4mV， respectively.Meanwhile stress in the carbon block increases.

Key words: aluminium production, cast iron, stub, anode voltage drop;numerical simulation, thermo-electro-mechanical coupled field

中图分类号:

TF821

李拓夫，陶文举，王兆文，刘小珍. 磷生铁和钢爪尺寸对铝电解槽阳极物理场的影响[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(6): 828-834.

LI Tuo-fu， TAO Wen-ju， WANG Zhao-wen， LIU Xiao-zhen. Effects of the Size of Cast Iron and Stub on the Physical Field of Anode in Aluminium Reduction Cell[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2020, 41(6): 828-834.

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