预焙阳极的裂纹行为PDF电子书下载

1铝电解用炭素阳极 1

1.1铝的生产 1

1.1.1概述 1

1.1.2拜耳法 1

1.1.3霍尔-埃鲁特法 2

1.2阳极原材料 5

1.2.1概述 5

1.2.2骨料石油焦 5

1.2.3煤沥青黏结剂 7

1.3阳极生产工艺 9

1.3.1概述 9

1.3.2阳极糊的生产 10

1.3.3阳极糊成型 12

1.3.4阳极焙烧 13

1.3.5阳极组装 16

1.4铝的生产和阳极消耗 18

1.4.1概述 18

1.4.2阳极的电化学消耗 19

1.4.3阳极的化学消耗 20

1.4.4阳极的物理消耗 21

1.4.5阳极总消耗 22

1.4.6阳极消耗的财务分析 24

2阳极特性描述 27

2.1取样与测试 27

2.2阳极的微观结构 28

2.2.1微晶结构和光学结构的检测 28

2.2.2孔隙度 32

2.3物理和化学性能 34

2.3.1体积密度 34

2.3.2比电阻 34

2.3.3抗弯强度 35

2.3.4抗压强度 37

2.3.5静态弹性模量 37

2.3.6动态弹性模量 38

2.3.7断裂能 40

2.3.8热膨胀 42

2.3.9热传导性 42

2.3.10二甲苯密度 44

2.3.11气体渗透性 45

2.3.12CO2反应性 45

2.3.13空气反应性 47

2.4原材料质量对阳极性能的影响 48

2.4.1焦炭用于实验室级规模电极的评价 48

2.4.2混合优化实验 51

2.5阳极制造工艺参数对阳极性能的影响 55

2.5.1中间实验电极工艺的优化 55

2.5.2阳极配方和工艺参数的影响 56

2.5.3最终焙烧温度的影响 60

2.5.4优化参数的选择 61

3断裂力学 64

3.1脆性固体的断裂行为基础 64

3.2动力学研究 65

3.2.1缺陷的应力集中效应 65

3.2.2Griffith的能量平衡研究 65

3.2.3线性弹性行为：能量的释放速率 67

3.2.4非线性弹性行为：J线积分 68

3.2.5非线性非弹性行为：不稳定性和R曲线 70

3.3应力强度研究 71

3.3.1Irwin的分析方法 71

3.3.2裂纹顶点开口移位 72

3.4增韧机理 74

3.4.1裂纹偏离和弯曲 74

3.4.2微裂纹 75

3.4.3弥合裂纹 76

3.5断裂参数的实际测定 76

3.6断裂实验数据的统计解释 77

3.6.1缺陷尺寸对材料强度的影响 77

3.6.2Weibull分布函数的理论与应用 78

4热冲击特性 84

4.1热应力的起因：热力学研究 84

4.2Kingery的热弹性模型 86

4.3Hasselman的动力学研究 88

4.4阳极的抗热震性 91

4.4.1电解槽内阳极抗热震性基础 91

4.4.2抗热震性指标的概念 93

4.4.3阳极抗热震性因子TSR的物理推导 94

4.4.4TSR的实际测定 96

5阳极裂纹 101

5.1裂纹的构成类型 101

5.1.1角裂纹 101

5.1.2纵裂 102

5.1.3横裂 103

5.1.4热冲击的影响 103

5.2生阳极生产造成的裂纹 103

5.2.1干骨料的制备与混捏 103

5.2.2成型 105

5.2.3冷却 106

5.3由焙烧工艺造成的裂纹 107

5.3.1阶段1：应力的释放 107

5.3.2阶段2：沥青脱挥发作用 108

5.3.3焙烧终温 110

5.4因导杆和钢梁设计导致的裂纹 111

5.4.1阳极的几何形状 111

5.4.2组装的参数 112

5.4.3钢梁的热膨胀 116

5.5由热冲击导致的裂纹 118

5.5.1电解质与阳极之间的温度差 118

5.5.2由于磁效应和对流效应引起铝液和电解液的运动 119

5.5.3浸入深度和阳极的尺寸 121

6结论与展望 122

6.1主要研究目的 122

6.2未来发展趋势 123

6.3改善阳极抗热震性的方法 123

附录 125

附录1计算 125

附录1.1在钢爪上的弯曲应力 125

附录1.2钢爪孔周围的张应力 126

附录1.3钢爪孔之间的张应力 128

附录1.4影响抗热震性的因素 130

附录2在全世界范围内对热震性研究的结果 135

附录2.1冶炼厂A：1号样和2号样 135

附录2.2冶炼厂B：3号样和4号样 135

附录2.3冶炼厂C：5号样和6号样 136

附录2.4冶炼厂D：7号样 136

附录2.5冶炼厂E：8号样 137

附录2.6冶炼厂F：9号样 137

附录2.7冶炼厂G：10号样 137

附录2.8冶炼厂H 138

附录2.9数据表 139

参考文献 149