8KA稀土電解槽溫度場(chǎng)模擬及溫度控制.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái)稀土冶煉工廠的技術(shù)人員開(kāi)發(fā)電解槽方法都比較傳統(tǒng)。即通過(guò)不斷的制造不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的電解槽并進(jìn)行試驗(yàn)。進(jìn)行生產(chǎn)后對(duì)比哪種結(jié)構(gòu)參數(shù)的電解槽壽命長(zhǎng)、電流效率高。這種開(kāi)發(fā)方法周期長(zhǎng)、成本高的不足非常明顯。如果有理論上的指導(dǎo)加上軟件的模擬為結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇提供參考,將加快電解槽的開(kāi)發(fā)速度和實(shí)現(xiàn)成本降低。
　　電解槽兩極之間的距離、兩極離槽底的距離都是電解槽開(kāi)發(fā)的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。試求8KA稀土電解槽最優(yōu)的這兩個(gè)參數(shù)是本文重要任務(wù)。筆者在借鑒鋁

2、電解槽的基礎(chǔ)上,建立了稀土電解槽電場(chǎng)和溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型。模擬不同極距、不同的離底部距離的電場(chǎng)和溫度場(chǎng)。分析這些結(jié)構(gòu)參數(shù)的單獨(dú)變化對(duì)電場(chǎng)和溫度場(chǎng)的影響。通過(guò)對(duì)比來(lái)尋找一個(gè)電場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布都比較合理的電解槽槽型。
　　本文努力探索電解槽電場(chǎng)、溫度場(chǎng)兩者的聯(lián)系。利用電場(chǎng)模擬得到的熔體電壓表進(jìn)行熱平衡計(jì)算,發(fā)現(xiàn)兩個(gè)物理場(chǎng)是相互聯(lián)系的。對(duì)比溫度場(chǎng)模擬的結(jié)論和熱平衡計(jì)算的結(jié)論,發(fā)現(xiàn)它們彼此相互印證。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的槽型,其熔體電壓越高,熱量

3、收入越高,其槽內(nèi)的溫度較高。通過(guò)電解槽溫度場(chǎng)的模擬和分析,最終得出一個(gè)重要結(jié)論:在穩(wěn)態(tài)電解過(guò)程中適當(dāng)?shù)纳店帢O可以實(shí)現(xiàn)一定范圍的溫度調(diào)節(jié)。如溫度低于理想溫度,可以通過(guò)下降陰極使熔體電壓升高,增加熱能。這個(gè)結(jié)論剛好和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)相互印證。
　　電解槽運(yùn)行過(guò)程中有一個(gè)非常重要的工藝參數(shù)是電解溫度。電解溫度是否合理是否穩(wěn)定尤為重要。它將直接影響產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及電流效率。實(shí)際生產(chǎn)中工人憑肉眼觀察熔鹽顏色來(lái)判斷電解溫度,進(jìn)行加料換極等相應(yīng)操

4、作。這種純?nèi)斯げ僮髟斐闪穗娏餍实拖?、原料浪費(fèi)大的后果?，F(xiàn)場(chǎng)急需一種溫度控制系統(tǒng),用實(shí)時(shí)測(cè)量和顯示電解槽溫度來(lái)代替目測(cè)。減少熔體溫度波動(dòng),將其控制在指定范圍內(nèi)。
　　本文結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)和溫度場(chǎng)仿真結(jié)果提出了稀土電解槽模糊自整定PID溫度控制的方案。筆者借鑒了包頭某稀土金屬材料有限公司的一種用于稀土實(shí)際生產(chǎn)的調(diào)溫設(shè)備。同時(shí)推導(dǎo)了傳動(dòng)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。以 STC89C51單片機(jī)為控制核心,以電機(jī)和陰極升降裝置為執(zhí)行構(gòu)件。完成了模糊控制器的