400kA级铝电解槽低铝水平试验
及深入测试方案
东北大学设计研究院（有限公司）
二O一O年四月
目录
1. 前言................................................................................................... - 1 -
2. 槽电压噪声测试 ............................................................................ - 1 -
3. 热场测试......................................................................................... - 3 -
4. 阴极磨损测试 ................................................................................ - 8 -
5. 槽壳变形测试 .............................................................................. - 12 -
6. 磁场测试....................................................................................... - 13 -
7. 流速场测试 .................................................................................. - 14 -
1. 前言
**有限公司400kA级铝电解系列一工段已投产半年左右的时间。
针对**有限公司400kA级铝电解槽目前运行状况特制定本方案，并开展相关试验及测试工作，深入分析槽况，为优化生产工艺和电解槽结构提供依据。
2. 槽电压噪声测试
(1) 测试原理
随着铝水平降低，电解槽磁流体稳定性随之降低，槽电压波动和噪声增强，通过对阳极导杆等距离压降的同步在线监测，掌握槽电压波动和噪声变化情况。
(2) 测试仪器
导杆等距离压降测试仪。
(3) 测试方法和过程
每台电解槽选取4~8根具有代表性的阳极导杆进行等距离压降同步在线监测。
(4) 操作规程
由现场工作人员进行降低铝水平操作。
每次铝水平降低后，由测试人员操作相应的仪器进行槽电压噪声。
由于测量和操作环境属于高温、高电压范畴，因此，人身安全和
仪器安全尤为重要。
●操作人员安全保障
为确保人身安全，所有测试人员，都要穿戴绝缘防烫手套，保护眼镜，安全帽，绝缘防烫工作鞋，并尽量戴上口罩。
●仪器安全保障
测试中需要注意保护的仪器的安全，避免仪器损坏。
有关测试仪器的使用要严格按仪器的操作规程进行，以免损伤仪器，影响测量精度。
●测试人员分工
槽电压噪声测试人员具体分为仪器操作人员、数据读取和记录人员以及其他辅助人员等。
同时测试现场应有1~2名指挥协调人员。
共需测试人员约4~5人。
●测试程序
所有测试都要严格按预定测点和仪器操作规程进行。
◆确定槽号，测试槽数3~5台；
◆车间相关协调；
◆工具及劳保用品准备和穿戴；
◆仪器安装，调试
一切就绪后，各就各位。
在总指挥下达开始命令后，各组开始测试。
在所有点测量结束后，进行仪器和现场的整理，并归还劳保用品。
(5) 测试数据记录
铝水平：时间：操作员：记录员：
3. 热场测试
(1) 测试条件
由于铝水平的降低，铝液区的散热量减少，因此要相应调整其他工艺技术参数，相应减少热收入，待电解槽基本达到新的热平衡后，再进行热场测试。
(2) 测试内容
●阴极钢棒头、散热窗、槽底等特征点温度；
●槽膛内型。
(3) 测试工具
●各特征点温度测试采用红外线测温枪；
●槽膛内型的测试采用自制测试工具。
图1 槽帮厚度测试棒(Ф20mm钢棒)
图2 伸腿高度测试棒(Ф20mm钢棒)
图3 伸腿长度测试棒(Ф20mm钢棒) (4) 测试方法
槽膛内型的测试方法如图4至图6所示。
图4 电解槽槽帮厚度测试方法
图5 电解槽伸腿高度测试方法
(4) 操作规程
每次降低铝水平后，待电解槽基本达到新的热平衡后再进行热场测试。
由于测量和操作环境属于高温、高电压范畴，因此，人身安全和仪器安全尤为重要。
●操作人员安全保障
为确保人身安全，所有测试人员，都要穿戴绝缘防烫手套，保护眼镜，安全帽，绝缘防烫工作鞋，并尽量戴上口罩。
●测试人员分工
电解槽热场测试主要分为特征点温度测试和槽膛内型测试。
同时测试现场应有1~2名指挥协调人员。
共需测试人员约4~5人。
●测试程序
所有测试都要严格按预定测点和相应的操作规程进行。
◆确定槽号，测试槽数3~5台；
◆车间相关协调；
◆工具及劳保用品准备和穿戴；
◆进行测试
一切就绪后，各就各位。
在总指挥下达开始命令后，各组开始测
试。
在所有点测量结束后，进行工具整理，并归还劳保用品。
(5) 测试数据记录
铝水平：时间：操作员：记录员：
4. 阴极磨损测试
(1) 测试的必要性
虽然铝电解槽阴极碳块在电解过程中并不消耗，但由于受到熔融电解质侵蚀以及铝液的摩擦，导致阴极碳块局部磨损，阴极电流分布不均，局部电流集中，又加剧了阴极碳块的破损。
尤其是在阴极碳块端部的位置，由于电流密度相对较大，破损更加严重。
因此有必要进行阴极磨损的测试，掌握电解槽工作状况，采取相应措施，延长电
解槽寿命。
(2) 测试对象
选取3~5台具有代表性的电解槽进行测试。
(3) 测点选择
在电解槽每个大面选取具有代表性的3~5点进行测量。
(4) 测试时间
主要在电解槽进行换极的时候进行测试。
(5) 测试工具
常规阴极磨损测试工具如图7所示，需自制。
图7 常规阴极磨损测试工具(Ф20mm钢棒)
(6) 测试方法
常规阴极的磨损主要对磨损深度进行测试，具体测试方法如图8所示。
图8 常规阴极磨损测试方法
(7) 测试具体操作规程
电解槽磨损测试完全由人工操作相关工具完成，由于测点环境和操作环境又属于高温、高电压范畴，因此，人身安全尤为重要。
●操作人员安全保障
为确保人身安全，所有测试人员，都要穿戴绝缘防烫手套，保护眼镜，安全帽，绝缘防烫工作鞋，并尽量戴上口罩。
任何人不可脚踏电解质壳面，以防壳面坍塌烫伤。
●测试人员分工
电解槽磨损测试，可分为操作组和数据测量和记录组。
操作组负责操作测试工具进行测试，数据测量和记录组负责用钢板尺等测试相关数据并进行记录。
测试现场应有1~2名指挥协调人员。
共需测试人
员5~6人。
●测试程序
所有测试都要严格按预定测点和相关操作规程进行。
◆确定槽号，测试槽数2~3台。
◆车间相关协调
◆工具及劳保用品准备和穿戴
◆在所有点测量结束后，进行工具清理，覆盖槽盖板，归还劳保
用品。
●测试数据记录
测试槽号：时间：操作员：记录员：
5. 槽壳变形测试
(1) 测试的必要性
电解槽在焙烧启动以及生产过程中，内衬材料由于温度影响而产生热膨胀应力，并向电解槽四周释放热应力，导致电解槽槽壳外拱变形。
有必要对电解槽的槽壳变形情况进行定期测试，以了解电解槽内衬变化情况，进一步改进电解槽内衬和槽壳的设计，延长电解槽寿命。
(2) 测试对象
选取3~5台具有代表性的电解槽进行测试.
(3) 测试方法
对电解槽每侧采用拉线的方法测3~5次，取其平均值计算槽壳变形量。
(4) 操作规程
电解槽槽壳变形的测试可采用拉线的方法进行测试，测试时由人工配合进行。
由于测试和操作环境又属于高温、高电压范畴，因此，人身安全和仪器安全尤为重要。
●操作人员安全保障
为确保人身安全，所有测试人员，都要穿戴绝缘防烫手套，保护眼镜，安全帽，绝缘防烫工作鞋，并尽量戴上口罩。
●测试人员分工
电解槽槽壳变形的测试，可由相关人员配合完成测试。
可由2人拉线，1人辅助，1人记录数据，1人现场协调。
共需测试人员5人。
●测试程序
所有测试都要严格按预定测点和仪器操作规程进行。
◆确定槽号，测试槽数3~5台；
◆车间相关协调；
◆工具及劳保用品准备和穿戴；
◆在所有点测量结束后进行工具清理。
(5) 测试数据记录表
测试槽号：时间：操作员：记录员：
6. 磁场测试
采用高斯计进行磁场测试。
测试时在电解槽加工面处打孔，将高斯计探头插入铝液中进行现场磁场测试。
7. 流速场测试
采用铁棒进行铝液流速场测试(铁棒熔蚀法)。
测试时在电解槽加工面处打孔，将铁棒插入到铝液中进行铝液流速的测试，根据铁棒融蚀情况，计算铝液流速。