热模压制取铝电解炭阳极的实验研究--《东北大学》2012年硕士论文
热模压制取铝电解炭阳极的实验研究
【摘要】：在铝电解行业中,阳极被称作“铝电解槽的心脏”,阳极的质量直接影响着铝电解槽的运行状况及其技术经济指标,大型铝电解槽的实践操作表明,电解槽的故障有70%是因阳极产生。目前阳极材料均为炭素材料,制备阳极的方法主要是振动成型。通过改变阳极的配料和配方,提高阳极炭块的密度,是改善炭阳极质量的一个主要途径。但对于阳极炭块来说,要想用传统技术使炭阳极的密度和电阻有较大的提高非常困难。采用热模压技术生产炭阳极可获得高密度的预焙炭阳极,有利于改善预焙阳极炭块的质量。
本论文对热模压制备炭阳极配方的优化、热模压工艺过程及其制取的预焙阳极炭块的理化性能进行了系统研究,通过这些研究表明：
在以四粒级石油焦骨料(粗粒15-8mm、中粒8-5mm、细粒5-2mm和粉状料0.075mm)进行配料时,其最优粒度配比为：粗粒15.3%,中粒20%,细粒18%,粉状料46.7%,此时配料的振实密度最大为1.16g/cm3。
确定了实验室条件下的混料方法：每次称量一次试验的用量,将煤沥青熔化,静置,冷却磨粉,按比例添加；然后直接用混料机进行冷混料。
确定了实验室条件下边加温边加压的制团方法。给压制度：施加初压10MPa,每10分钟加压一次,每次加压10MPa,最后达到设定的温度和压力,保压5min；电流制度：初始电流为200A,以后每5min增大电流50A,达到300A后根据设定温度和设定压力适当的增大电流和调整电流；最佳脱模温度为80℃。在此热模压制度下可制得密度为1.66-1.69g/cm3的表观形态较好的生阳极炭块,上下密度差在0.05g/cm3以内。
通过对焙烧后的阳极炭块的理化性能测试,确定较佳的热模压制备炭阳极的工艺条件为：制团压力为40MPa,温度为130℃,最佳沥青含量为15%。在此工艺条件下焙烧阳极各种性能参数：体积密度为1.61～1.63g/cm3；真密度为2.09/cm3；电阻率为57μΩ·m；空气反应残极率、反应损失比和脱落度分别为72%、26.1%、1.9%；CO2反应残极率、反应损失比和脱落度分别为74.9%、22.3%、2.8%,抗压强度27MPa。
【关键词】：
【学位授予单位】：东北大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：TF821【目录】：
摘要5-6Abstract6-11第1章 绪论11-25 1.1 概述11 1.2 铝电解研究历史和现状11-17
1.2.1 铝冶炼的技术的发展11-12
1.2.2 电解铝阳极研究的发展12-14
1.2.3 炭阳极研究现状及行业标准14-17 1.3 阳极消耗17-20
1.3.1 阳极的电化学消耗17-18
1.3.2 阳极的化学消耗18-19
1.3.3 阳极的物理消耗19
1.3.4 阳极的其它消耗19-20 1.4 炭素成形方法及成形工艺20-21
1.4.1 成形方法20-21
1.4.2 成形工艺21 1.5 铝电解对阳极质量的要求21-22 1.6 压焙合一法取阳极炭块的研究22-23 1.7 本课题的背景及意义23-24 1.8 本论文的主要实验及研究内容24-25第2章 阳极配料优化研究25-33 2.1 实验原理25-28
2.1.1 阳极炭块配料原则25-26
2.1.2 密堆积原理26-27
2.1.3 D—最优试验设计原理27-28 2.2 实验方法28-29
2.2.1 实验原料28
2.2.2 实验设备28
2.2.3 实验设计28-29 2.3 实验结果与讨论29-31 2.4 小结31-33第3章 热模压制备炭阳极生坯的实验研究33-49 3.1 实验方法33-36
3.1.1 实验原料33-34
3.1.2 实验设备34-35
3.1.3 热模压阳极生坯的制备工艺35-36
3.1.4 生阳极体积密度和体积密度差的测定36 3.2 热模压阳极生坯的制备36-41
3.2.1 原料的混合与混捏36-38
3.2.2 热模压工艺的选择38-41 3.3 实验结果与讨论41-47
3.3.1 混合工艺对阳极成团性能的影响41-44
3.3.2 保压时间对生坯密度的影响44
3.3.3 热模压温度和成型压力对生阳极体积密度的影响44-45
3.3.4 热模压温度对生坯上下体积密度的影响45-47 3.4 小结47-49第4章 热模压炭阳极生坯的焙烧及焙烧制品理化性能研究49-71 4.1 热模压阳极生坯炭块的焙烧49-50 4.2 热模压阳极炭块理化性能的测定方法50-56
4.2.1 表观密度的测定50-51
4.2.2 真密度的测定51-52
4.2.3 常温导电率的测定52-53
4.2.4 空气反应性的测定53-54
4.2.5 CO_2反应性的测定54-56
4.2.6 抗压强度的测定56 4.3 实验结果与讨论56-69
4.3.1 热模压温度和成型压力对焙烧后阳极体积密度的影响56-57
4.3.2 热模压温度和成型压力对阳极炭块真密度的影响57-58
4.3.3 热模压温度和成型压力对阳极炭块电阻率的影响58-59
4.3.4 热模压温度和成型压力对阳极炭块空气反应性的影响59-62
4.3.5 热模压温度和成型压力对阳极炭块CO_2反应性的影响62-63
4.3.6 热模压温度和成型压力对阳极炭块抗压强度的影响63-64
4.3.7 沥青含量对炭块理化性能的影响64-68
4.3.8 热模模压对阳极微观结构的影响68-69 4.4 小结69-71第5章 结论71-73参考文献73-79致谢79
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沈阳理工大学科技成果汇编（一）
机械设计与制造
1、单刃外排屑硬质合金深孔钻
2、微机控制定尺飞锯机
3、卧式螺旋活套
4、高频直缝焊管机组
5、大口径螺旋焊管倒棱机
6、数控立式攻丝机
7、数控卧式攻丝机
8、螺旋沟槽非接触无泄漏机械密封
9、防 振 镗 杆
10、超声波对硬脆材料的加工技术
11、微径玻璃珠分选技术
12、流体润滑动态观测技术研究
13、立木组合地板生产工艺及设备
14、真空吸盘式玻璃钻孔机
15、长小孔系列消声器
16、C-V型网络格式捕集回收器
17、DXZ-83地下制导式定向钻
18、利用生活垃圾生产固琉型煤及自动化生产线
19、电镀金刚石丝锯数控精密切割设备及工艺
20、气膜式日光温度计设计与生态系统研究
21、CNC高速车铣加工中心
22、高速飞锯
23、CX300型数控车铣加工中心
24、GS3030型数控高速旋转锯
25、直蚌线无连杆发动机
1、单刃外排屑硬质合金深孔钻
项目简介：此钻可用于高效率的深孔加工、难加工材料深孔、精密浅孔，本成果填补了国内空白，产品性能达到了国际水平，可替代进口，是一种高效率的先进刀具。可用于很多的机械制造业中，如压力表钢弹簧管的加工、液压件加工、汽车发动机机体深孔、柴油机曲轴通油孔及三偶件、工业零件的精密浅孔、深孔，模具上定位孔、柴油机零件上的深孔加工及仪表行业的小直径深孔加工等等。该钻克服了多个工艺制造难题，包括有高刚度钻杆、异型粉末合金钻头和高强度焊接工艺等，在制造工艺上有创见和突破。
技术指标：1．钻削直径Φ5.72mm、钻削长径比49倍；
2．刀具耐用度28min
加工材料Cr12Ni3、HB220～2400
切削用量V 90M/min，f 0.01mm/r
冷却液：硫化氯化油，压力：70Mpa
3．精密浅孔：精度 IT6～7，表面粗糙
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一种自焙炭块的显气孔率和体积密度
【摘要】：采用浸渍法测定了具有不同石墨化率自焙炭块的体积密度和显气孔率，并与其它炭块进行了比较．结果表明：在实验温度范围内体积密度和显气孔率基本不随温度变化；在恒温时间内，二者基本与恒温时间无关．据实验结果，讨论了不同条件下自焙炭块的电阻率与温度和时间的关系
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TB32【正文快照】：
一种自焙炭块的显气孔率和体积密度?薛向欣①厉英段培宁（东北大学材料与冶金学院，沈阳１１０００６）黄晓煜（鞍山钢铁公司，鞍山１１４０２１）摘要采用浸渍法测定了具有不同石墨化率自焙炭块的体积密度和显气孔率，并与其它炭块进行了比较．结果表明：在实验温度范围内
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