復(fù)合能場(chǎng)鑄軋鉛合金陽極板的流場(chǎng)數(shù)值模擬及電化學(xué)性能研究.pdf

1、鉛合金陽極板帶連續(xù)鑄軋方法不同于傳統(tǒng)的鑄錠-軋制工藝方法，它將連續(xù)鑄造和軋制工藝連為一體直接制備出成品陽極板，具有流程短、成本低、成材率高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在鑄軋過程中施加電磁/超聲復(fù)合能場(chǎng)旨在降低鉛合金陽極板生產(chǎn)成本的前提下進(jìn)一步提高陽極板的析氧活性及使用壽命。該技術(shù)對(duì)提高我國(guó)鉛陽極板生產(chǎn)水平具有很大的促進(jìn)作用。鑄軋過程中鑄嘴內(nèi)鉛合金熔體的流場(chǎng)分布情況是影響鑄軋順利進(jìn)行及鉛合金板性能的重要因素。本文使用大型有限元軟件ANSYS建立了鉛合金鑄

2、軋的鑄嘴型腔模型，分析了鑄嘴幾何因素及復(fù)合能場(chǎng)對(duì)鉛熔體流場(chǎng)的影響。在此基礎(chǔ)上開展了鉛合金鑄軋實(shí)驗(yàn)，并對(duì)鉛合金鑄軋陽極板的電化學(xué)性能進(jìn)行了分析。主要?jiǎng)?chuàng)新性研究工作有:
　　系統(tǒng)分析了不同分流塊形狀、位置及鑄嘴結(jié)構(gòu)對(duì)鉛熔體流動(dòng)規(guī)律的影響，研究了不同能場(chǎng)對(duì)鑄嘴內(nèi)鉛熔體流場(chǎng)分布的影響，定量闡明了不同能場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鉛熔體流動(dòng)狀態(tài)，速度及鑄嘴出口熔體流速分布及溫度分布的影響。結(jié)果表明:鉛合金鑄軋適合使用流線形分流塊，分流塊距出口距離應(yīng)在70mm左

3、右。當(dāng)電流強(qiáng)度每增加5A，超聲波功率每增大100W時(shí)，鑄嘴出口平均速度增加0.3-0.43mm/s，平均溫度升高1-2℃。隨著復(fù)合能場(chǎng)強(qiáng)度的增大，鑄嘴出口速度不均勻度先減小后增大，當(dāng)復(fù)合能場(chǎng)的電流強(qiáng)度控制在10-15A，超聲波功率在200-300W時(shí)，最有利于改善鑄嘴出口流場(chǎng)及溫度場(chǎng)分布均勻性。
　　系統(tǒng)研究了不同能場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鉛陽極板電化學(xué)性能的影響，揭示了復(fù)合能場(chǎng)鑄軋鉛陽極板的電化學(xué)行為和特征。結(jié)果表明:施加復(fù)合能場(chǎng)后，鉛陽極板的

4、析氧電位可比未施加能場(chǎng)鑄軋的鉛陽極板降低35mV，腐蝕速率減小14.3％。隨著能場(chǎng)強(qiáng)度的提高，析氧電位和腐蝕速率呈下降趨勢(shì)。能譜及循環(huán)伏安特性分析證明，復(fù)合能場(chǎng)改善了陽極板中Ag元素的分布均勻性，增加了電催化活性點(diǎn)，這是復(fù)合能場(chǎng)提高鉛陽極板電化學(xué)性能的主要原因。
　　首次將復(fù)合能場(chǎng)鑄軋鉛合金陽極板應(yīng)用于鋅電積實(shí)驗(yàn)，分析其各項(xiàng)性能指標(biāo)，結(jié)果表明:復(fù)合能場(chǎng)鑄軋鉛陽極板擁有更低的析氧電位和槽電壓，電流效率更高，可降低鋅電積能耗8％左右。