【摘要】：作為電解鋁生產(chǎn)與消費大國,我國在鋁生產(chǎn)方面雖然做出了許多突出貢獻(xiàn),但仍然存在單位產(chǎn)量能耗持續(xù)走高的問題。電解鋁行業(yè)中用到的重要組件—陽極導(dǎo)電桿,是由鋁導(dǎo)桿和鋼爪經(jīng)爆炸焊或摩擦焊等方法連接而成,接頭處存在著鋁鋼兩部分相互擴(kuò)散形成的界面層。由于兩種材料物化性能的不同,導(dǎo)致接頭區(qū)域與其它部位在力學(xué)性能、導(dǎo)電性能等方面都存在一定的差異,如果焊接質(zhì)量不佳更會影響后續(xù)電解過程中導(dǎo)桿的正常使用。目前工廠常采取的方法是通過肉眼直接觀察電解生產(chǎn)前的陽極導(dǎo)電桿,此種方法沒有評判標(biāo)準(zhǔn),隨機(jī)性大,無法確定導(dǎo)桿接頭的實際焊接情況。傳統(tǒng)的無損檢測方法在使用過程中存在操作難度大、勞動強(qiáng)度高、生產(chǎn)條件不允許、不能進(jìn)行實時檢測等諸多現(xiàn)實問題。針對以上客觀問題,依據(jù)“電壓降—焊合面積”成一定比例關(guān)系的原理,采用大電流恒源輸出加載于導(dǎo)桿接頭兩側(cè),通過接頭壓降的測量來反映焊合面積大小,設(shè)計出一種能夠進(jìn)行在線檢測陽極導(dǎo)電桿焊接接頭質(zhì)量的無損檢測設(shè)備,將其應(yīng)用于電解鋁行業(yè)。本文依據(jù)上述主要原理,首先,介紹了檢測設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程,根據(jù)陽極導(dǎo)桿質(zhì)量與重心特性、機(jī)械結(jié)構(gòu)所要滿足的強(qiáng)度條件等,運用SolidWorks三維設(shè)計軟件完成左側(cè)定位自平衡結(jié)構(gòu)、右側(cè)導(dǎo)桿夾緊結(jié)構(gòu)、底部支撐機(jī)架等模塊的模型設(shè)計,并在設(shè)計過程中運用Simulation功能進(jìn)行各個結(jié)構(gòu)模塊的校核分析。其次,詳細(xì)敘述檢測器控制部分設(shè)計過程,通過控制初級回路晶閘管的導(dǎo)通角實現(xiàn)大電流恒定輸出,選取適當(dāng)?shù)碾妷�、電流采樣方�?在保證采樣精度滿足數(shù)據(jù)采集要求的前提下,實現(xiàn)對電信號的精確測量,與此同時,將實際采集到的電壓信號與控制寄存器中預(yù)存的標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行比較,當(dāng)接頭質(zhì)量發(fā)生異常時,對其做出合理評判。最后,將該檢測器檢測控制系統(tǒng)用于陽極導(dǎo)桿接頭的檢測,通過對各種不同形式摩擦焊接頭進(jìn)行檢測,驗證不同電流、不同檢測面積以及不同檢測長度情況下接頭壓降的實際變化規(guī)律,根據(jù)變化規(guī)律做出接頭電場的分布形式,并為焊接接頭的質(zhì)量檢測提出判定標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過上述對檢測器整體結(jié)構(gòu)的軟硬件設(shè)計,使檢測器在恒流模式下滿足不同檢測條件的測量要求,從而保證電解鋁陽極導(dǎo)桿在生產(chǎn)過程中的正常使用。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TF821
【圖文】：

課題提出背景國產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究網(wǎng)訊：據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)庫（AskCIData)最新數(shù)據(jù)顯示國鋁產(chǎn)品產(chǎn)量持續(xù)增長[1]，由 2010 年的 2237.42 萬噸直至 2014 年的 4845.5我國的電解鋁產(chǎn)量據(jù)不完全統(tǒng)計，也由 2010 年的 1565 萬噸增至 2015 年的約 而 2016 年全年電解鋁產(chǎn)量達(dá)到 3238.89 萬噸[2]。而在鋁產(chǎn)品消費方面，據(jù)安，2016 年，全球鋁消費總量已達(dá)到 7575 萬噸，2001 年~2016 年間年均約增長鋁消費增長最為迅速，同期增幅達(dá)到 12.2%。2006 年中國開始超越美國成為鋁消費國，至 2016 年中國鋁消費占全球比重達(dá)到 45%，比 2000 年提高了 3[3]，我國已然步入電解鋁、生產(chǎn)鋁、消費鋁大國行列。為電解鋁生產(chǎn)過程中的重要部件——陽極導(dǎo)電桿，它是由鋁、鋼部件經(jīng)爆炸等方法連接而成[4]，其不但用于傳導(dǎo)電解用電流而且起到吊掛陽極炭塊的作用入制造、生產(chǎn)的過程中，會存在各種影響電解生產(chǎn)的陽極失效形式，工廠常效形式如圖 1.1 所示。

圖 1.2 直流法測量 CFRP 試樣應(yīng)變電阻的實驗原理示意圖流測量法流測量是利用脈沖電流流經(jīng)被測電阻，通過測量壓降值來確定待測電阻大學(xué)電子工程系 H.Richard Skutt、Alex L.Shigo 于 1971 年完成了對樹木腐檢測實驗，通過對 53 棵不同種類、不同部位樹木的檢測發(fā)現(xiàn)，完好無損變質(zhì)部位的阻值大，是由于木材本身的礦物質(zhì)、水分、木質(zhì)結(jié)構(gòu)以及其它合因素的影響[38]。其測量裝置示意圖如圖 1.3 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2729276