基于显微CT的石墨内衬的孔隙及其分形特征

针对稀土电解槽石墨内衬破损问题,通过显微CT扫描对石墨内衬孔隙结构进行了定量表征,利用这些孔喉参数可以分析空气和电解质在石墨内衬中的流动情况.结果表明:该样品的孔隙度为19.44%,孔喉半径大都在1~6μm;孔喉形状因子为0.02~0.05,这表明其形状大多不规则,空气和电解质在其内部的流动阻力大,从而减缓了其氧化腐蚀;平均孔喉比,平均孔隙体积、平均喉道体积分别为2.28,1 177.64、106.19μm^3,意味着孔隙间有较大的喉道连通,空气和电解质在其内部的流动阻力较小,从而加速了其氧化腐蚀.进一步应用分形理论分析发现:该石墨内衬孔隙构造符合分形规律,其分形维数可以很好的说明孔隙分布复杂程度.最后建立了石墨内衬孔隙率的分形表达式,由此计算石墨内衬的理论孔隙率为21.46%,这与其实际孔隙率19.44%相差不大,可以用此式来预测石墨的孔隙率.

稀土电解槽石墨内衬氧化腐蚀-应力损伤耦合本构模型

利用Weibull分布函数表征石墨内衬微元强度分布,对石墨内衬氧化腐蚀劣化的力学性质进行研究,建立石墨内衬单轴压缩下力学损伤本构关系。考虑石墨内衬氧化腐蚀作用下孔隙率变化,引入石墨内衬化学损伤变量,得到氧化腐蚀损伤本构关系。根据推广的lemaitre应变等效原理,综合考虑氧化腐蚀-应力损伤耦合作用影响,建立石墨内衬氧化腐蚀-应力损伤耦合本构模型。利用CT显微技术获取受到氧化腐蚀的试样孔隙结构演化图像,通过石墨内衬在不同氧化腐蚀时间下的单轴压缩实验得到应力-应变曲线,检验氧化腐蚀-应力损伤耦合本构模型的合理性。结果表明:模型预测曲线和实验结果基本吻合,能较客观地反映石墨内衬氧化腐蚀下损伤演化特性。

稀土电解槽石墨内衬高温氧化过程中孔隙结构演化规律及其分形特征

针对稀土电解槽石墨内衬破损问题,采用显微CT研究稀土电解槽石墨内衬在不同氧化时间下内部微观孔隙结构演化特征,考察了孔隙率、孔喉尺寸、孔喉形状因子、孔隙分形维数等参数的变化规律。结果表明:石墨内衬氧化0、1h、2h、3h后的平均孔隙率在逐渐增大,分别为4.02%、8.53%、11.18%、13.35%,孔喉尺寸为5～25μm与孔喉形状因子为0.02～0.05的孔喉数量从17903增加到39388。进一步应用分形理论分析发现:氧化不同时间的石墨内衬孔隙构造均符合分形规律,且随着氧化时间的增大,石墨内衬的氧化腐蚀越来越严重,石墨内衬孔隙分形维数从1.5722增加到1.6985。因此可以间接地用分形维数来判断石墨内衬的氧化腐蚀程度。最后建立了石墨内衬渗透率的分形表达式,由此计算氧化0、1h、2h、3h的石墨内衬理论渗透率分别为0.10μm2、0.25μm2、0.37μm2、0.52μm2。计算结果与其实际渗透率0.09μm2、0.18μm2、0.38μm2、0.57μm2相差不大,可以用此式来预测石墨内衬的渗透率。

稀土电解槽石墨内衬氧化扩散与孔隙结构演化模型

基于Fick定律和质量守恒定律,考虑石墨内衬中氧化反应、气体扩散和孔隙结构演化之间耦合作用,建立稀土熔盐电解环境下的石墨内衬试样的氧化扩散与孔隙结构演化数学模型,研究石墨内衬氧化扩散和孔隙结构演化过程。在二氧化碳环境下进行石墨高温氧化实验,采用CT显微技术获取试样孔隙结构图像,对CT图像进行二值化分割处理,统计计算孔隙率,将圆柱试样模型孔隙率、失重率的计算值与实验测试值进行对比验证,并对氧化腐蚀过程中圆柱试样二氧化碳浓度、孔隙率、失重率、氧化速率变化规律进行数值分析。结果表明:反应扩散与孔隙结构演化密切相关,氧化扩散会显著改变孔隙结构,孔隙结构演化会反过来影响氧化扩散进程;石墨内衬氧化扩散与孔隙结构演化受温度影响显著,温度越高,反应越快,孔隙率越大,槽体寿命越短。模型计算结果与实测结果基本一致,表明运用该模型对稀土电解槽石墨内衬在电解环境下氧化扩散与孔隙结构演化过程进行计算分析可行、有效。

出铝真空抬包应用石墨内衬

传统出铝真空抬包使用的内衬材料系粘土质耐火砖，在指出其缺陷后，本文论述了应用石、墨质内衬材料的可行性，证明石．墨材料是较好的真空抬包内衬材料，代用后，具有较好的经济效益。

锡槽石墨内衬的保护

浮法玻璃成形的大型热工设备锡槽,在选材、结构、装备和可操作性能方面不断优化,石墨内衬就是近几年在改善锡槽可操作性方面辅设的槽内构件。 所谓石墨内衬就是在锡槽高温区乃至中温区的槽底侧壁上固定一定厚度和宽度的高纯石墨条。依据石墨和玻璃液互不浸润的原理,避免玻璃与槽底侧壁的粘连。

全石墨化阴极内衬在500 kA铝电解槽改造应用实践

为积极响应国家双碳目标,进一步提高500 kA电解系列的技术经济指标,通过在大修时,采用以全石墨化炭块为主材的内衬优化改造方案。通过该实施方案与原有的双钢棒石墨质进行理论和实践的对比,新的石墨化阴极方案实施过程取得较好的技术指标和经济效益,实现了节能降耗目标。

3104铝合金低液位铸造扁锭质量研究

文章研究了低液位铸造过程中液位高度、石墨内衬温度和冷却水流量对440＆#215;1320mm规格3104铝合金铸锭质量的影响。结果表明：控制液位高度使铸模单独冷却距离在20～25mm，确保石墨内衬与结晶器壁贴合严密使石墨内衬温度低于200℃，优化冷却水量使铸锭启铸阶段第一主应力数值从165MPa减小至102MPa，能够获得高表面质量无裂纹铸锭。