导流槽阴极热应力分布计算和结构优化

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• 出版年：2004
• 作者：刘业翔；李相鹏；李劼；赖延清
• 单位1：中南大学冶金科学与工程学院
• 出生年：1930
• 语种：中文
• 作者关键词：热应力；聚铝沟；阴极钢棒；导流型铝电解槽
• 起始页：869
• 总页数：6
• 经费资助：国家自然科学基金资助项目（50374081）；国家重点基础研究发展规划项目（G1999064903）；国家“863”计划项目（2003AA327140）
• 刊名：中南大学学报
• 是否内版：否
• 刊频：双月刊
• 创刊时间：1956
• 主办单位：中南大学
• 主编：黄伯云
• 地址：湖南长沙
• 邮编：410083
• 电子信箱：zngdxb@mail.csu.edu.cn
• 网址：http://www.csu.edu.cn
• 卷：35
• 期：6
• 期刊索取号：P706.6 140
• 数据库收录：首届国家期刊奖；第二届国家期刊提名奖；首届全国优秀科技期刊评比一等奖；第二届全国优秀科技期刊评比一等奖；全国高校优秀科技期刊评比一等奖；全国高校优秀自然科学学报评比一等奖；百种中国杰出学术期刊；首届中国有色金属工业优秀科技期刊评比一等奖；湖南省高校优秀自然科学学报评比一等奖；湖南省首届十佳期刊；湖南省一级科技期刊；第二届中国有色金属工业优秀科技期刊评比一等奖

摘要

使用ANSYS有限元计算软件建立了75kA导流型铝电解槽热应力分布的计算模型，对聚铝沟位于槽中部导流型铝电解槽阴极内部的热应力分布进行了计算研究，为了减小阴极内部应力的集中，对电解槽结构进行优化。研究结果表明：采用典型的截面为矩形的聚铝沟和普通方钢作为阴极钢棒时，在聚铝沟处的阴极炭块和涂层以及阴极炭块内部炭糊与阴极钢棒端部接触之处存在较大的应力集中，从而可能造成阴极炭块开裂以及涂层与阴极炭块分离；采用半圆形截面聚铝沟能缓解角部的应力集中，但在聚铝沟圆弧底部的炭块和涂层中各存在1个x方向的正应力集中，最大值分别为—6.65×10⁷Pa和-4.97×10⁷Pa；采用小直径圆弧角的聚铝沟要比采用半圆形或矩形截面的聚铝沟更能改善此处涂层和炭块中的应力分布，而采用端部为半球形的阴极钢棒能有效地减小阴极炭块内部由于阴极钢棒热膨胀产生的应力集中。