大型鋁電解槽的開發——180kA試驗槽
上世紀80年代中期，國際上以美鋁Aloca697及P225電解槽工業化應用，Pechiney在F系列采用AP18槽型之后，180kA～200kA級容量電解槽成為國際先進鋁電解技術的典型代表，并被其他西方國家所效仿（如瑞士鋁業、加拿大鋁業、挪威海德魯等）。與此同時，280kA～300kA級的特大型電解槽也逐步開始了其工業化的進程。物理場（“三場”）研究的成果，也將中國鋁電解技術發展推向了一個重要的轉折點，在行業內逐步建立了走自主開發道路和打造我國鋁電解技術創新體系的信心。
因此，為了積極追趕國際鋁電解技術發展前沿，貴陽院聯合貴州鋁廠向國家經委、有色總公司申請在貴州鋁廠建設試驗工廠，廠長孫生軍果斷決策投資1800萬元，開發4臺180kA級鋁電解試驗槽（實際電流186kA）。1987年2月獲得批準，項目被國家經委和有色總公司列為“七五”重點攻關項目，試驗廠建設期間，第一任廠長為吳偉成（后擔任中鋁領導），后合并至第一電解鋁廠，廠長為李鴻鵬高工。貴陽院項目總設計師為楊洪儒和胡慶軒高工。
試驗的主要方案。作為我國第一個自主開發的大型預焙槽技術，所遇到的技術問題和選擇是多方面的，在當時的條件下，具有很大的挑戰性，電解槽設計和試驗方案確定過程中，多次召開專家論證會，聽取多方面的意見。幾經反復，最終確定的設計方案如下：
①設計電流強度186kA，安裝4臺試驗槽。
②母線配置設計為四點進電，為“兩端+大面中間兩點”，保留160kA電解槽槽底有中間往端部引出的補償母線，增加了中間短路母線。
③陽極尺寸1450×660×540，陽極組數28組，陽極電流密度0.7A/cm2。
④3臺槽陽極提升機構渦輪蝸桿式，采用四點提升；1#槽參考日本酒田鋁廠（白銀鋁廠引進155kA）的絲杠外置形式的渦輪蝸桿結構進行試驗。
⑤采用中間下料方式，四點下料，下料器容量4.5kg，最初的方案采用風動下料器（溜槽控制），設有5噸壁料箱，采用風動溜槽供料（早期的超濃相技術）。
⑥首次采用了小加工面設計：大面375，小面450，陽極中縫200。
⑦槽內襯結構在底部保溫與側下部的保溫與防滲漏結構上，依據電熱模擬仿真的等溫線圖和熱流分布（及爐幫形狀），采取了特殊的設計。
⑧試驗廠房采用兩層樓式結構，操作平臺為+2.6m，廠房跨度為22.5m。
⑨整流供電采用了從已投產的第二個8萬噸引入160kA，再新建一個30kA機組，向試驗槽提供26kA電流。
⑩為適應母線“四點進點”后大面立柱母線對操作的影響，多功能機組駕駛室必須采用高位操作模式。
主要設計人員有易小兵、席燦明等，作者最初負責電熱解析仿真及內襯結構設計方案，后承擔了電磁場及母線設計方案和測試工作等，陳廷貴負責流場的仿真；電解槽力學結構與上部傳動系統的設計在當時也得到了高度的重視，傳動裝置設計了兩種渦輪蝸桿機構：一種是現在常用的這種渦輪轉動帶動蝸桿升降，另一種是渦輪與蝸桿固定在一起轉動、帶動固定在母線上的絲母升降（參考了日本酒田式），劉光聲高工、吳有威、郭海龍等非常成功地完成了這方面的工作；采用了貴陽院研制設計、大連起重機廠生產的首臺國產高位操作的多功能機組，主任設計師為劉宗俊高工。
車間系列母線影響——首次非對稱配置。作為一個單獨的試驗槽系列，由于槽數少，試驗槽內磁場受到回路大母線磁場的干擾嚴重。為了削弱這種影響，根據現場條件，將由老系列（貴鋁三電解）引入的160kA電流返回母線布置在試驗廠房的一側，而將另外增加的26kA小機組電流由另一側返回。利用磁感應強度與電流成正比，與距離平方成反比的關系，通過仿真調整兩側母線與槽中心的距離使其能夠最大限度地相互抵消。設計結果160kA大母線距槽中心51.2m，26kA母線距槽中心11.7m。當然這樣仍然不能完全消除其對試驗槽磁場的不利影響，而且這部分磁場對試驗槽影響仍然是非對稱的。為此，電解槽周圍母線也設計成非對稱形式，進一步改善了試驗槽的磁場分布。
設計方案通過審查。1987年7月，有色總公司在貴州鋁廠組織全國專家召開了試驗槽設計方案審查會，參加會議的有中南大學、北方工業大學、鄭州輕金屬研究院、貴陽和沈陽鋁鎂設計研究院、貴州鋁廠、有色總公司貴陽分公司劉業翔、姚世煥、梅榮淳、梅熾、潘學榮、韓佩川、干益人、武威、楊洪儒、李潤東、蔡其風等業內著名專家和方瑛、孫良佳等總公司領導。除了研究討論試驗槽的配置、陰陽極、內襯結構進行全面審查以外，會議關注的焦點自然是試驗槽的電磁場和母線的設計問題。專家評審會議認為，試驗車間在設計上對技術問題的考慮是全面的，采用的工藝技術先進，物理場設計可靠，首次設計的外部大母線和槽周母線非對稱設計得到與會專家的肯定。
母線設計一波三折。母線系統設計是鋁電解槽成敗的關鍵，這一點今天已為鋁電解人所熟知，而電解槽周圍母線的設計是決定的因素。判斷母線設計優劣的標準是其磁流體力學特性，槽內熔體流動的驅動力主要是電流與磁場作用產生的電磁力。電流場除了受到槽子結構影響外，主要由熱場的設計結果決定；電磁場的計算則需要考慮電解槽周圍復雜導體產生的磁場的綜合效果，如相鄰系列的影響，系列大母線的影響及鐵磁性物質的復雜影響。
1990年2月，試驗槽已經進入緊張地施工安裝階段的時候，剛剛參加完280kA試驗槽(另一項國家重大攻關項目)方案審查的楊洪儒發現，186kA電解槽原母線設計由于受到軟件本身的限制在對復雜電磁場仿真計算考慮不足，這可能導致試驗槽在電磁模擬精度上出現偏差，并且受日本引進技術影響母線設計偏于保守。
調整方案——中斷施工。于是在總設計師楊洪儒的強烈建議下，在工程即將進入安裝的情況下，中斷施工。采用了最新開發的第二代磁場模擬程序（LMAG）和母線優化軟件(LBUS)。在對不同類型的母線分別進行磁影響處理，重新計算設計完成最終的母線設計方案。試驗槽新的磁場模擬結果將四點進電方案的進電比由原來的9∶5∶5∶9修改設計為1∶1∶1∶1，即四個立母線等電流進電，方案最終得到了順利實施。
從1986年項目啟動到1993年試驗槽鑒定驗收7年間，設計方案和現場試驗反反復復，貴陽院和貴州鋁廠項目組的同志，唯恐出現任何問題，留下遺憾。試驗組的同志克服重重困難，經歷了無數次的調整和完善，解決了一系列的技術難題。
最終模擬的電磁及磁流體力學特性結果：槽內垂直磁場最大值12.72高斯(1Gs=10-4T)，平均4.87高斯；橫向水平磁場最大值102.5高斯，平均35.5高斯；鋁液層流速最大值17.19cm/s，平均3.96cm/s；鋁液面隆起最大高度1.51cm。
LBUS設計的母線系統在滿足電流分布誤差不大于3%的情況下，系統總壓降當量值為175mv，鋁母線用量（包括陽極母線）僅為27.1t/槽，經過全面的試驗測試，在試驗槽上的運行效果得到了驗證。
但是，鋁電解專業的同志可能都看得出來，當時由于步子還不敢邁得太大，母線的設計還帶有日本技術(兩端進電)的一些痕跡。
認識的沖突——試驗槽啟動再遇阻力。試驗項目得到了有色總公司領導和總公司科技部的高度重視，在各方努力下終于在1990年下半年建成，并具備了啟動運行的條件。此時，貴州鋁廠老廠長孫生軍退休，新廠長楊光上任，試驗工作進程出現了逆轉。在投產前的啟動方案論證會上，部分專家提出了反對意見，擔心試驗槽啟動后會存在三個方面的技術風險：一是因為試驗槽有160kA電流來自于后8萬噸系列，試驗槽投產后會造成其剩余電壓不足給生產帶來風險；二是從電力技術上擔心兩個不同電壓等級的機組合并提供186kA（160kA+26kA）也存在風險；三是擔心試驗槽和為試驗槽所設的大母線產生的磁場會影響后8萬噸生產的正常運轉。而反復爭論的結果，第三點無論如何也沒辦法說服所有的人：磁場，還是磁場問題，這個看不見摸不著的問題。正因為知道磁場問題是關鍵所在，有些專家就武斷地認為中國人沒有這個能力，任憑試驗組有再充分的科學依據也無濟于事。在當時大背景下，一項前所未有的試驗項目要求所有專家理解也是不可能的。
方瑛的執著。由于存在不同意見，試驗槽的啟動被一再推遲。在這個過程中，有色總公司科技部負責項目協調的處長方瑛教授等積極奔走、多方協調。組織專題討論會，向各方面領導匯報溝通，展示充分的科學依據和對試驗工作的信心，強調試驗工作對我國鋁電解技術發展的重要意義。終于，在通過專家論證的基礎上，獲得了各方面的一致支持，此時方瑛流出了激動的淚水。
上下齊心——中國大型槽開發首獲成功。為這個項目作出過重要貢獻的還有時任貴州鋁廠副廠長劉治平、總工程師馮紹忠，他們是項目的組織者和決策者；電解鋁廠總工程師冷正旭、車間主任黎計武等技術專家，他們在試驗過程中發揮了重要作用。
回憶這段歷史，仍然能夠感受到大型槽開發過程的艱難，但在當時的歷史背景下，試驗過程出現這樣的插曲也是很正常的。在我國大多數鋁廠還在使用80kA以下自焙槽的情況下，對180kA大型電解槽這樣的新鮮事物一時不能或不敢接受，是可以理解的。即使在1994年試驗槽已經通過鑒定以后，某大型鋁企業考察團在為其擴建工程選擇電解槽技術，第一次考察180kA試驗廠的時候，廠長當著作者的面發出感嘆：這么大的家伙，我們敢不敢搞？而今天看來是不是有些好笑，600kA我們都嫌小了，這就是我們認識事物的過程。
經過多方努力，四臺試驗槽在推遲一年多以后終于在1991年9月順利啟動投產。經過一年半的運行，取得了電流效率93.5%，直流電耗13450kWh/tAl的運行指標。1993年3月，通過國家科技成果鑒定。這是我國依靠自己的研究成果，自主開發成功的第一代現代大型預焙陽極鋁電解槽，達到了當時的國際先進水平。
1998年，該項成果獲得了國家科技進步二等獎，為我國鋁電解工業發展提供了重要的核心技術和成套裝備，標志著我國鋁電解技術發展跨上了一個新臺階，獲得了大型槽工業化開發的寶貴經驗。
在國際鋁電解技術發展的歷史上，這一容量的槽型是具有典型意義的現代鋁電解槽技術的代表，正如美鋁A-697和法鋁AP18一樣。無論如何，我國180kA試驗槽的開發終于成功地邁出了第一步，完成了它的歷史使命，為此后的280kA、320kA、350kA、400kA級以上電解槽的開發及工業化奠定了基礎，具有重要的歷史意義。