鋁電解槽技術參數(shù)測量方法（報批稿）

1YS/T784-××××鋁電解槽技術參數(shù)測量方法警示——使用本文件的人員應有正規(guī)鋁電解工作的實踐經(jīng)驗。本文件并未指出所有可能的安全問題。使用者有責任采取適當?shù)陌踩徒】荡胧?，并保證符合國家有關法規(guī)規(guī)定的條件。本文件規(guī)定了鋁電解槽中鋁液高度、電解質(zhì)高度、陽極壓降、陰極壓降、電解質(zhì)溫度、爐幫厚度、伸腿長度、側壁溫度、陰極鋼棒溫度、槽殼底部溫度、陽極電流分布、陰極電流分布、極距、爐底隆起、陽極卡具壓降、鋁液流場測試、磁場等技術參數(shù)的測量方法。本文件適用于預焙陽極電解槽技術參數(shù)的測量。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。YS/T480鋁電解槽能量平衡測試與計算方法四點進電和兩點進電預焙陽極鋁電解槽。YS/T481鋁電解槽能量平衡測試與計算方法五點進電和六點進電預焙陽極鋁電解槽GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定3術語和定義本文件沒有需要界定的術語和定義。4測量設備4.1通用設備4.1.1數(shù)字萬用表:量程0mV~2000mV，單位精確到毫伏。4.1.2數(shù)字測溫表:量程為0°C~1300°C，精度為±2°C。4.1.3紅外線測溫槍:量程為0°C~1300°C，精度為±2°C。4.1.4數(shù)字毫伏表：量程0mV~1000mV，精度為±1mV。4.1.5手持公式K型熱電偶。4.1.6水平儀。4.1.7環(huán)形電流表。4.1.8電子天平，感量0.1g。4.1.9游標卡尺，精度0.01mm。4.1.10鋼板尺：刻度精確到毫米。24.1.11三維高斯計，可測量三個正交分量的磁感應強度(Bx、By和Bz),量程結合電解槽實際磁感應強度選取，參考范圍0T~30T(特斯拉),顯示精度±0.05%,分辨率參考范圍0.1nT(納特斯拉)~0.1mT(毫特斯拉)。4.2專用設備4.2.1不銹鋼測量棒：由兩段直徑18mm的不銹鋼棒通過一連接件(膠木棒或不銹鋼)連LL圖1不銹鋼測量棒示意圖4.2.2鋼棒斜測量釬：由直徑12mm~18mm的鋼棒制成，測量端與把手端呈一定角度。測4.2.3帶鉤鋼釬：長約1.5m,末端帶鉤。4.2.4直鋼釬：長約1m。4.2.5銅釬：長約1.5m。4.2.6不銹鋼測量釬：示意圖見圖1,末端用鋼管將釬頭套住，里面用石棉布隔離，釬頭露圖2鋼棒斜測量釬示意圖4.2.7爐幫厚度測量釬：由直徑12mm~18mm的鋼棒制成，示意圖見圖3,把手端長度(L?)和測量端長度(L?)可根據(jù)不同槽型3圖3爐幫厚度測量釬示意圖圖4伸腿長度測量釬示意圖4.2.9等距壓降測量叉：兩段直徑約為10mm、長約200mm的銅棒，銅棒一端各固定一根導線。將兩段銅棒固定在一條膠木板(或一段膠木木棒)長度的中心位置處，安裝一根直徑約35mm、長度約1800mm的木棒。示意圖見圖5。測量時應保證兩銅棒與陽極導桿具有至少10cm的截距，從而確定兩銅棒之間的有效間計算結果保留小數(shù)點后兩位，數(shù)值修約按照GB/T8170圖5等距壓降測量叉示意圖4圖6兩銅棒有效間距的確定示意圖4.2.10極距測量釬：由直徑12mm~18mm的鋼棒制成，測量端與把手端垂直。測量端、把圖7極距測量釬示意圖4.2.11鋼棒測量釬：由直徑12mm~18mm左右的鋼棒制成，測量端與把手端呈一定角度。4.2.12鋁液流速測量棒：選擇直徑φ12mm,長度L=250mm的純鐵棒作為測試鐵的含碳量不超過0.02%。將直徑φ9mm,長度L=600mm～700mm的普通鋼筋(在鐵棒頂部打一個彎，見圖9),與L=250mm左右的純鐵棒呈直線焊接起來，量取鐵棒打彎處的尺寸 (圖上標注位置)并將鐵棒編號。5圖9制作流場用鐵棒示意圖5.1注意事項5.2垂直懸掛測量法b)將充分預熱后的不銹鋼測量棒(4.2.1)測量端插入測量洞，懸掛端掛于電解槽上事c)將不銹鋼測量棒置于地面，用鋼板尺(4.1.10)量取連接件下沿到電解質(zhì)上液面間的高度(Ho)及連接件下沿到電解質(zhì)—鋁液分界線間的高度(H?),并做好記錄。d)按照公式(2)計算電解質(zhì)高度(Ho),按照公式(3)計算鋁液高度(Hm): H=H-H 65.3側插測量法c)一人按照測量時鋼棒斜測量釬的放置狀態(tài)將測量釬測量端放在水平地面H——測量的液體凝固線總高度(鋁液高度與電解質(zhì)高度之和),單位為厘米(cm);7圖11鋁液高度、電解質(zhì)高度測查法示意圖圖12鋁液高度、電解質(zhì)高度數(shù)據(jù)測量示意圖用數(shù)字萬用表(4.1.1)、帶鉤鋼釬(4.2.3)和直鋼釬(4.2.4),按照YS/T480和YS/T481的規(guī)定進行測量。7陰極壓降的測量7.1注意事項陰極壓降測量時不能與陽極接觸。7.2測量步驟規(guī)定進行測量。8電解質(zhì)溫度的測量8.1注意事項電解質(zhì)溫度測量時，熱電偶不能插入鋁水中、不能接觸陽極；炭渣多時，應將碳渣撈干凈后方可測量。8.2測量步驟b)將熱電偶測量端插入電解質(zhì)中，深度為5cm～10cm。c)熱電偶插入電解質(zhì)初期，測溫表數(shù)值快速上升，待數(shù)值緩慢上升至最大值，讀取測溫表數(shù)值，即為電解槽電解質(zhì)溫度，同時取出熱電偶，并做好記錄。89爐幫厚度的測量9.1確定零刻度點按照公式(5)的計算結果確定零刻度點： 零刻度點至拐點的長度，單位為厘米(cm);L?——側部塊厚度與側壁鋼板厚度之和(定值),單位為厘米(cm)。計算結果保留小數(shù)點后兩位，數(shù)值修約按照GB/T8170的規(guī)定執(zhí)行。9.2測量步驟a)測量示意圖見圖13。根據(jù)公式(5)的計算結果，標記零刻度點。b)將預熱后的爐幫厚度測量釬(4.2.7)插人電解槽中，上下移動使其末端鉤住爐幫最薄c)將水平儀(4.1.6)置于爐幫測量釬把手端并保持水平。d)將鋼板尺(4.1.10)緊靠壓鐵外壁并與爐幫測量釬垂直相交，在相交處做好標記。e)取出測量釬，測量該標記點到測量釬刻度點的長度Le(即爐幫厚度),并做好記錄。圖13爐幫厚度測量示意圖10伸腿長度的測量10.1確定零刻度點按照公式(6)的計算結果確定零刻度點： Lk——零刻度點至測量釬拐點的長度(如圖14所示),單位為厘米(cm);Lg——常數(shù)。側部炭塊厚度、人造伸腿長度及鋼板厚度之和，單位為厘米(cm);Lg——常數(shù)，如圖4所示，取決于Ls的長度及L?與Ls間的夾角，單位為厘米(cm)。9計算結果保留小數(shù)點后兩位，數(shù)值修約按照GB/T8170的規(guī)定執(zhí)行。10.2測量步驟a)測量示意圖見圖14。校正伸腿長度測量釬(4.2.8),并根據(jù)公式(6)的計算結果，標記b)將測量釬插入爐底，使其末端貼緊爐底往后拉，直至勾住伸腿。c)水平儀(4.1.6)置于伸腿長度測量釬把手端并保持水平。d)將鋼板尺(4.1.10)緊靠壓鐵外壁并于伸腿長度測量釬垂直相交，在相交處做標記。e)取出測量釬，測量標記點到測量釬零刻度點的長度Ln(即為伸腿的長度),并做好圖14伸腿長度的測量11側壁溫度、陰極鋼棒溫度、槽殼底部溫度的測量11.1注意事項槽殼底部溫度測量時，發(fā)現(xiàn)陰極鋼棒或槽殼鋼板發(fā)紅，測量人員要做好安全防護措施。11.2測量步驟12陽極電流分布的測量12.1測量步驟a)確定測量位置：水平母線下沿以下至陽極鋼棒爆炸焊塊以上間適當位置。b)確定測量時間：生產(chǎn)槽在換極16h后進行測量，或根據(jù)需要臨時測量。c)測量示意圖見圖15。將測量叉(4.2.9)上的兩根導線分別接毫伏表(4.1.4)正、負兩極。圖15陽極電流分布等距壓降測量示意圖d)測量叉的兩銅棒充分接觸到鋁導桿的左右面，與毫伏表正極相連的在上，與毫伏表負極相連的在下。e)待毫伏表讀數(shù)穩(wěn)定時，讀取并記錄毫伏表讀數(shù)(U)。I=U/R……………(7) 對應于第j根鋁導桿的電流，單位為毫安(mA);U——對應于第i根鋁導桿的等距電壓降，單位為毫伏(mV);R——對應于第i根鋁導桿的等距電阻(為定值),單位為毫歐(mΩ)。計算結果保留小數(shù)點后兩位，數(shù)值修約按照GB/T8170的規(guī)定執(zhí)行。13陰極電流分布的測量13.1注意事項陰極電流分布測量時環(huán)形卡不能接觸軟帶母線或陰極鋼棒。13.2測量步驟a)將環(huán)形電流表(4.1.7)環(huán)形卡合并，電流表顯示數(shù)值復零。b)將環(huán)形卡打開，套住軟帶母線，盡量靠近陰極鋼棒，合并環(huán)形卡同時按下復零按鈕，再打開環(huán)形卡，取出后合并環(huán)形卡并讀數(shù)。c)重復前兩步的操作，測量全部陰極鋼棒軟帶母線電流(kA),讀取測量數(shù)值并做好記14極距的測量c)一人按照測量時測量釬的放置狀態(tài)將測量釬測量端放在水平地面上，水平儀保持水圖17極距數(shù)據(jù)測量示意圖d)將測量叉接正極一端的銅棒接觸到小盒卡具附近的水平母線上，將測量叉接負極一端的銅棒接觸到小盒卡具下沿2cm～3cm處的鋁導桿上。b)測量點位：在出鋁端和煙道端均布置5個mm,以防測試時鐵棒接觸到陽極，各測孔直徑約為100mm。出，冷卻后做好標記。插入鐵棒時，應保證彎頭方向始終與槽大面(或斷面)垂直。示意圖f)在進行鋁液流動場測定的同時，要測定鋁液溫a)判斷流速的位置：溶蝕后的鐵棒如圖21所示。溶蝕鐵棒中判斷流速的位置應該選擇原鐵原鐵棒直徑未溶解的部位頸部-電解質(zhì)-鋁液界面已溶解的部分L判斷流速的位置沉淀-鋁液界面圖21溶蝕鐵棒示意圖b)鋁液流速方向的確定：按照受鋁液溶蝕的鐵棒斷面形狀——由粗純端至尖銳端的方向即是鋁液的水平流動方向，繪制鋁液流動方向圖。流向判斷示意圖如圖22所示。圖22溶蝕后鐵棒判斷鋁液流向示意圖a)鋁液波動層的測量：由圖21所示，頸部長度即為鋁液波動層厚度。b)鋁液界面的測量：鐵棒頸部以下至沉淀-鋁液界面之上為鋁液高度。用電子天平(4.1.8)測量切割下來的純鐵棒重量m,單位為g。計算純鐵棒的腐蝕重量，可以根據(jù)標定試驗的結果得出鋁液流速。 (9) YS/T784-××××式中：2——鐵棒溶蝕后的平均直徑，單位為毫米(mm)；m——切割下來的鐵棒重量，單位為克(g)；ρ——鐵棒密度，單位為克(g/cm3)；l——切割下來的純鐵棒長度，單位為毫米(mm)；V——鋁液流速，單位為厘米每秒(cm/s)。18磁場測量18.1測量步驟a)測點位置：同鋁液流速測量布點一致，如圖20所示。b)測試過程中，為避免磁場對儀器的干擾，需要在高斯計外部加鐵磁屏蔽罩；同時為避免高溫損壞探頭，采用壓縮空氣對測試探頭實施高壓風冷保護。c)按照點位布置圖將高斯計（4.1.11）探頭垂直插入熔體中，探頭插入鋁液層的中部，深度距離陰極炭塊上表面約10cm處，讀數(shù)記錄后測量下一點直至測量完畢。18.2計算方法磁場數(shù)據(jù)是矢量。測試值修正計算采用右手坐標。實測數(shù)據(jù)修正公公式如下表1：表1磁場數(shù)據(jù)修正公式面AB）；）；19測量注意事項測量作