280kA試驗(yàn)終獲成功
經(jīng)過(guò)3年多的研究、試驗(yàn)和仿真計(jì)算，攻關(guān)項(xiàng)目組終于完成了280kA試驗(yàn)槽的全部設(shè)計(jì)方案，試驗(yàn)即將轉(zhuǎn)入實(shí)質(zhì)性的實(shí)施階段。
方案會(huì)審——規(guī)?？涨啊?991年1月19日~23日，試驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)工準(zhǔn)備工作正緊鑼密鼓地進(jìn)行。為確保項(xiàng)目建設(shè)方案的科學(xué)合理性和萬(wàn)無(wú)一失，有色總公司科技局在北京平谷縣亞運(yùn)村水上運(yùn)動(dòng)中心賓館召開(kāi)了一次全國(guó)各大鋁企業(yè)、大學(xué)、科研院所等35名專家參加的設(shè)計(jì)方案論證會(huì)，專家成員有中南工業(yè)大學(xué)、北京大學(xué)、貴陽(yáng)院、沈陽(yáng)院、輕研院等科研院所的專家和來(lái)自貴州、撫順、青海、包頭、蘭州、連城等各大鋁廠的著名專家，這些專家有理論研究工作的學(xué)者教授，也有電解工藝的老專家，還有從事電解鋁設(shè)備、筑爐等一線工作的專家（如貴州鋁廠的于宗耀、青海鋁徐忠良教授等），項(xiàng)目組成員有34人參加了會(huì)議。
會(huì)議決定由7位德高望重的280kA試驗(yàn)項(xiàng)目“常設(shè)專家組”成員組成“核心專家組”，在聽(tīng)取大專家組意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，形成最終決議，足見(jiàn)有關(guān)部門(mén)對(duì)于此次會(huì)議的高度重視。說(shuō)到底主管單位的領(lǐng)導(dǎo)還是對(duì)試驗(yàn)項(xiàng)目的成功心里沒(méi)有底，所以邀請(qǐng)了全國(guó)的專家們把把脈。筆者作為3場(chǎng)仿真和電解槽設(shè)計(jì)方案的主要匯報(bào)人之一，對(duì)這次會(huì)議的印象非常之深刻，令人難忘。鈕因鍵局長(zhǎng)作為項(xiàng)目的總協(xié)調(diào)和主管領(lǐng)導(dǎo)，自始至終傾注了大量的心血，不辭勞苦，幾乎親自組織、參加了每一次的討論會(huì)。中國(guó)工程院院士邱竹賢說(shuō)：“多年來(lái)我們?cè)阡X電解電化學(xué)領(lǐng)域研究取得了很多的成果，但在物理場(chǎng)研究方面很薄弱，這是現(xiàn)代工業(yè)電解槽的核心，貴陽(yáng)院在這方面的研究開(kāi)發(fā)走在了前邊，能夠設(shè)計(jì)出這樣的大槽子讓我感到很欣慰，第一步總是要邁出去。”
高度肯定——謹(jǐn)慎建議?；诋?dāng)時(shí)技術(shù)發(fā)展歷史背景和專家們的經(jīng)驗(yàn)，專家們一方面對(duì)280kA試驗(yàn)充滿期待，又對(duì)這些年我們?cè)?60kA電解槽生產(chǎn)方面的一些問(wèn)題心有余悸，會(huì)議經(jīng)過(guò)了熱烈（近乎激烈）地討論，最后經(jīng)過(guò)核心專家組的研究，做出了以下幾點(diǎn)結(jié)論：
① 對(duì)項(xiàng)目組在現(xiàn)有條件下所做的試驗(yàn)槽、試驗(yàn)車間工藝設(shè)計(jì)方案，采用的各項(xiàng)技術(shù)與當(dāng)前國(guó)際上的發(fā)展水平相比是先進(jìn)的；
② 電解槽三場(chǎng)仿真、槽內(nèi)襯設(shè)計(jì)方案、五點(diǎn)進(jìn)電母線配置方案的計(jì)算依據(jù)是可靠的，設(shè)計(jì)的電熱特性、電磁特性設(shè)計(jì)方法和各項(xiàng)指標(biāo)先進(jìn)、技術(shù)方案可行；
③ 陽(yáng)極中縫設(shè)計(jì)200mm，改為250mm（186kA試驗(yàn)槽采用200mm，引進(jìn)160kA為250mm）；
④ 陰極鋼棒由通長(zhǎng)鋼棒改為中間斷開(kāi)方式，中間斷開(kāi)距離為250mm；
⑤ 參考當(dāng)時(shí)國(guó)際上一些大型槽技術(shù)特點(diǎn)，建議1~3號(hào)槽結(jié)構(gòu)采用原方案，即直角搖籃式槽殼和渦輪蝸桿提升機(jī)構(gòu)，4號(hào)槽采用船型搖籃式槽殼和三角板滾珠絲杠式的提升機(jī)構(gòu)，由沈陽(yáng)院負(fù)責(zé)完成設(shè)計(jì)工作。
主要技術(shù)方案獲得專家一致通過(guò)，大大鼓舞了試驗(yàn)組的信心。這次會(huì)議是歷史性的，它的召開(kāi)是試驗(yàn)工作的重點(diǎn)轉(zhuǎn)入建設(shè)和工業(yè)試驗(yàn)階段的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
由沈陽(yáng)院承擔(dān)４號(hào)槽在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行不同方案的試驗(yàn)，今天看來(lái)是非常正確的，這是此次會(huì)議的又一貢獻(xiàn)，船型槽殼在后來(lái)的大型槽發(fā)展應(yīng)用中充分得到了證明，也成為一種普遍的結(jié)構(gòu)形式；而三角板滾珠絲杠式的提升機(jī)構(gòu)也是后來(lái)市場(chǎng)上大家看到的沈陽(yáng)院與貴陽(yáng)院設(shè)計(jì)方案的標(biāo)志性差別，這是沈陽(yáng)院霍慶發(fā)教授和王汝良、張萬(wàn)福等專家的重要貢獻(xiàn)。
另外，從以上決議可以看出，陽(yáng)極中縫由200mm加大到250mm，今天看顯然是保守了，隨著點(diǎn)式下料技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)不需要那么大了。但是萬(wàn)一造成下料不暢怎么辦？能不冒險(xiǎn)還是不要冒險(xiǎn)；陰極鋼棒采用通長(zhǎng)還是中間斷開(kāi)，今天看結(jié)果已經(jīng)不是什么問(wèn)題，雖然意見(jiàn)分歧很大，但在當(dāng)年引進(jìn)的160kA槽大面積破損的陰影籠罩下，日方采用的通長(zhǎng)陰極鋼棒也有可能會(huì)是罪魁禍?zhǔn)字?，專家組希望結(jié)合我國(guó)在小型槽上已有長(zhǎng)期生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的斷開(kāi)式的陰極鋼棒，也是可以理解的。從這次會(huì)議結(jié)果，也可以看出老專家們內(nèi)心的期待和糾結(jié)。“是啊，至少能出鋁吧，不放心也要干！”“關(guān)鍵的技術(shù)要突破，要大膽試。”能試驗(yàn)的盡量試，多一些選擇。”“該保守的還是保守點(diǎn)兒，我們不能輸。”中國(guó)鋁電解技術(shù)，就是這樣在一點(diǎn)一滴，循環(huán)往復(fù)、進(jìn)進(jìn)退退中不斷進(jìn)步、不斷完善、不斷發(fā)展壯大的。在整個(gè)280kA試驗(yàn)槽開(kāi)發(fā)長(zhǎng)達(dá)8年的歷程中，幾乎天天都面臨這樣那樣的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。
只是模仿？多年以后的一次國(guó)際交流活動(dòng)中，一位外國(guó)朋友曾說(shuō)：“中國(guó)的大型電解槽是模仿國(guó)外某公司的技術(shù)設(shè)計(jì)的。”筆者聽(tīng)后，當(dāng)時(shí)就嚴(yán)肅地跟他說(shuō)道：“您錯(cuò)了，您可能不了解情況，中國(guó)的大型電解槽或許有借鑒國(guó)外技術(shù)，但那只是公開(kāi)的知識(shí)，我們既沒(méi)有得到國(guó)外的任何幫助，也沒(méi)有國(guó)外提供的資料，甚至連國(guó)外的槽子都沒(méi)有看見(jiàn)過(guò)，完全是靠自己理論研究，一步步開(kāi)發(fā)完成的，怎么能說(shuō)模仿設(shè)計(jì)的？波音飛機(jī)你經(jīng)常坐，它就在你面前，全世界卻有幾家公司能夠模仿？”
我們?cè)谝M(jìn)日本技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)歷了將近20年的時(shí)間，從物理場(chǎng)研究到引進(jìn)技術(shù)改造、180kA級(jí)電解槽的試驗(yàn)，再到280kA特大型試驗(yàn)槽的開(kāi)發(fā)，這是模仿嗎？應(yīng)該說(shuō)，到今天中國(guó)不但形成了自己的現(xiàn)代技術(shù)體系，而且與國(guó)際上最先進(jìn)的鋁業(yè)公司的代表性技術(shù)相比，不但有自己突出的特點(diǎn)，而且在某些主要性能指標(biāo)上超過(guò)了國(guó)外水平，這是值得中國(guó)人自豪的。中國(guó)鋁電解大型化技術(shù)在當(dāng)今國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)決不遜色于任何產(chǎn)業(yè)，而且成套技術(shù)和裝備實(shí)現(xiàn)了完全的國(guó)產(chǎn)化。
項(xiàng)目建設(shè)——艱難曲折。由于是第一次承擔(dān)這么大的電解槽的建設(shè)和試驗(yàn)，所有參建單位都派出了最強(qiáng)的技術(shù)力量。鄭州輕金屬研究院副院長(zhǎng)劉全樸擔(dān)任指揮長(zhǎng)，后期項(xiàng)目啟動(dòng)運(yùn)行前，由副院長(zhǎng)王平甫擔(dān)任廠長(zhǎng)；魯光裕、黃志高、呂定雄等先后擔(dān)任副指揮長(zhǎng)。為了確保電解槽鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量，承擔(dān)建設(shè)任務(wù)的中國(guó)第六冶金建設(shè)公司施工人員。為了保障電解槽結(jié)構(gòu)安全，盡管選拔了有豐富經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)秀焊工承擔(dān)，還是不敢絲毫馬虎，在設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)下，按照不同部位焊接要求進(jìn)行模擬焊接，經(jīng)檢驗(yàn)合格才正式上崗操作；電解槽內(nèi)襯筑爐工作由青海鋁廠修建公司承擔(dān)，由該公司總經(jīng)理徐忠良教授級(jí)高工親自帶隊(duì)施工。全體試驗(yàn)人員認(rèn)真負(fù)責(zé)，每一個(gè)技術(shù)問(wèn)題、每一次變更都要進(jìn)行認(rèn)真的討論，有時(shí)候?yàn)榱艘粋€(gè)變更幾家單位吵得面紅耳赤、不亦樂(lè)乎。
由于資金投入遠(yuǎn)超過(guò)初期預(yù)算（后期有所調(diào)整），加上需要考慮整個(gè)試驗(yàn)廠運(yùn)營(yíng)增加的26臺(tái)140kA電解槽和輔助系統(tǒng)，資金出現(xiàn)了較大的缺口。輕研院前后兩任院長(zhǎng)田庚有和顧松青為了獲得資金支持，想方設(shè)法，四處奔走；王平甫臨危受命，關(guān)鍵時(shí)刻出任280kA試驗(yàn)廠廠長(zhǎng)，克服重重困難，顯示了知識(shí)分子領(lǐng)導(dǎo)的魄力與膽識(shí)。終于在1992年中期，試驗(yàn)項(xiàng)目280kA槽建設(shè)基本完成。
解決電力難題——高層施援。然而，由于當(dāng)時(shí)河南的電力供應(yīng)情況變化，出現(xiàn)了嚴(yán)重的缺電。而且，沁陽(yáng)電力集團(tuán)看到了鋁工業(yè)發(fā)展的有利條件，也開(kāi)始規(guī)劃自己的電解鋁產(chǎn)業(yè)，并在試驗(yàn)基地西側(cè)不足1公里的地方，率先建成了1萬(wàn)噸/年的自焙槽鋁廠（沁陽(yáng)鋁電集團(tuán)華懋鋁廠，沁奧鋁業(yè)的前身），使得本來(lái)就緊張的電力供應(yīng)更趨艱難，導(dǎo)致試驗(yàn)項(xiàng)目長(zhǎng)時(shí)間不能啟動(dòng)運(yùn)行。到1993年夏天，時(shí)任中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司總經(jīng)理吳建常，親自寫(xiě)信給河南省委書(shū)記李長(zhǎng)春，闡明國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目的重要性，希望河南省給予支持。在度過(guò)夏季農(nóng)業(yè)抗旱季電力高峰以后，試驗(yàn)場(chǎng)的電力情況很快得到改變，試驗(yàn)基地從140kA槽開(kāi)始逐步啟動(dòng)運(yùn)行。
終獲成功。1995年1月，4臺(tái)280kA電解槽相繼啟動(dòng)運(yùn)行。試驗(yàn)組分為電氣保障組、工藝試驗(yàn)組、測(cè)試組和資料組四個(gè)小組，全面投入試驗(yàn)過(guò)程。為了考慮到鋁液焙燒可能對(duì)槽壽命產(chǎn)生影響，試驗(yàn)組放棄了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)普遍使用的日本鋁液焙燒技術(shù)，總結(jié)了國(guó)內(nèi)當(dāng)時(shí)曾經(jīng)使用過(guò)的厚焦粒焙燒技術(shù)的不足，首次制定并采用了薄焦粒焙燒的技術(shù)方案。由于經(jīng)驗(yàn)不足，第一臺(tái)槽通電后出現(xiàn)了8組陽(yáng)極不導(dǎo)電的不利情況。試驗(yàn)組及時(shí)總結(jié)改進(jìn)，使后三臺(tái)槽焙燒啟動(dòng)順利完成。
經(jīng)過(guò)連續(xù)的運(yùn)行和試驗(yàn)，在經(jīng)過(guò)1年多的試驗(yàn)和3個(gè)月的性能測(cè)試后，試驗(yàn)組完成全部的試驗(yàn)任務(wù)，取得了令人滿意的試驗(yàn)結(jié)果，280kA電解槽獲得了巨大成功。
“280kA特大型鋁電解槽工業(yè)試驗(yàn)”是國(guó)家計(jì)委“七五”“八五”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，該項(xiàng)目由中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司組織實(shí)施，鄭州輕研院、貴陽(yáng)院和沈陽(yáng)院共同承擔(dān)了該項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、施工建設(shè)及工業(yè)試驗(yàn)任務(wù)。從1988年開(kāi)始籌建大型鋁試驗(yàn)基地，經(jīng)過(guò)8年的攻關(guān)，成功地開(kāi)發(fā)了4臺(tái)280kA特大型鋁電解試驗(yàn)槽。經(jīng)過(guò)一年半的運(yùn)行，考核測(cè)試結(jié)果：試驗(yàn)槽取得了電流效率93.44%，直流電耗13114kWh/tAl。1996年11月通過(guò)了有色總公司組織的國(guó)家科技成果鑒定。
里程碑。280kA試驗(yàn)槽的開(kāi)發(fā)成功，標(biāo)志著我國(guó)大型鋁電解槽技術(shù)已進(jìn)入世界領(lǐng)先行列，其高效、低耗、運(yùn)行可靠、投資省等優(yōu)點(diǎn)，所完成的各項(xiàng)試驗(yàn)，成為我國(guó)更大容量電解槽的基礎(chǔ)和模板。280kA試驗(yàn)槽的開(kāi)發(fā)為我國(guó)鋁電解生產(chǎn)的規(guī)?；峁┝顺商紫冗M(jìn)技術(shù)，被譽(yù)為我國(guó)鋁電解技術(shù)發(fā)展的里程碑，也成為中國(guó)電解鋁工業(yè)高速發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和強(qiáng)大引擎，并且孕育了此后又一個(gè)20年電解鋁一波又一波發(fā)展浪潮！
為此作出重大貢獻(xiàn)的既有程宗浩、張燕剛等老領(lǐng)導(dǎo)，邱竹賢、姚世煥、楊瑞祥、張大有等高瞻遠(yuǎn)矚的老一輩領(lǐng)導(dǎo)和專家，也有鈕因鍵、顧松青、王平甫、劉全樸、于家謀、霍慶發(fā)等一代領(lǐng)導(dǎo)的精心領(lǐng)導(dǎo)和組織，還有眾多新一代年輕科技精英長(zhǎng)達(dá)8年的克難攻堅(jiān)、晝夜奮戰(zhàn)。他們與280kA試驗(yàn)槽技術(shù)一樣，必將載入中國(guó)電解鋁發(fā)展的光輝史冊(cè)！
1998年，“280kA鋁電解槽工業(yè)試驗(yàn)”項(xiàng)目，獲得國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。這是有史以來(lái)我國(guó)電解鋁技術(shù)領(lǐng)域唯一的國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。