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280kA試驗終獲成功
經(jīng)過3年多的研究、試驗和仿真計算，攻關(guān)項目組終于完成了280kA試驗槽的全部設(shè)計方案，試驗即將轉(zhuǎn)入實質(zhì)性的實施階段。
方案會審——規(guī)模空前。1991年1月19日~23日，試驗項目開工準備工作正緊鑼密鼓地進行。為確保項目建設(shè)方案的科學合理性和萬無一失，有色總公司科技局在北京平谷縣亞運村水上運動中心賓館召開了一次全國各大鋁企業(yè)、大學、科研院所等35名專家參加的設(shè)計方案論證會，專家成員有中南工業(yè)大學、北京大學、貴陽院、沈陽院、輕研院等科研院所的專家和來自貴州、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），項目組成員有34人參加了會議。
會議決定由7位德高望重的280kA試驗項目“常設(shè)專家組”成員組成“核心專家組”，在聽取大專家組意見的基礎(chǔ)上，形成最終決議，足見有關(guān)部門對于此次會議的高度重視。說到底主管單位的領(lǐng)導還是對試驗項目的成功心里沒有底，所以邀請了全國的專家們把把脈。筆者作為3場仿真和電解槽設(shè)計方案的主要匯報人之一，對這次會議的印象非常之深刻，令人難忘。鈕因鍵局長作為項目的總協(xié)調(diào)和主管領(lǐng)導，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。中國工程院院士邱竹賢說：“多年來我們在鋁電解電化學領(lǐng)域研究取得了很多的成果，但在物理場研究方面很薄弱，這是現(xiàn)代工業(yè)電解槽的核心，貴陽院在這方面的研究開發(fā)走在了前邊，能夠設(shè)計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——謹慎建議?；诋敃r技術(shù)發(fā)展歷史背景和專家們的經(jīng)驗，專家們一方面對280kA試驗充滿期待，又對這些年我們在160kA電解槽生產(chǎn)方面的一些問題心有余悸，會議經(jīng)過了熱烈（近乎激烈）地討論，最后經(jīng)過核心專家組的研究，做出了以下幾點結(jié)論：
① 對項目組在現(xiàn)有條件下所做的試驗槽、試驗車間工藝設(shè)計方案，采用的各項技術(shù)與當前國際上的發(fā)展水平相比是先進的；
② 電解槽三場仿真、槽內(nèi)襯設(shè)計方案、五點進電母線配置方案的計算依據(jù)是可靠的，設(shè)計的電熱特性、電磁特性設(shè)計方法和各項指標先進、技術(shù)方案可行；
③ 陽極中縫設(shè)計200mm，改為250mm（186kA試驗槽采用200mm，引進160kA為250mm）；
④ 陰極鋼棒由通長鋼棒改為中間斷開方式，中間斷開距離為250mm；
⑤ 參考當時國際上一些大型槽技術(shù)特點，建議1~3號槽結(jié)構(gòu)采用原方案，即直角搖籃式槽殼和渦輪蝸桿提升機構(gòu)，4號槽采用船型搖籃式槽殼和三角板滾珠絲杠式的提升機構(gòu)，由沈陽院負責完成設(shè)計工作。
主要技術(shù)方案獲得專家一致通過，大大鼓舞了試驗組的信心。這次會議是歷史性的，它的召開是試驗工作的重點轉(zhuǎn)入建設(shè)和工業(yè)試驗階段的一個轉(zhuǎn)折點。
由沈陽院承擔４號槽在結(jié)構(gòu)上進行不同方案的試驗，今天看來是非常正確的，這是此次會議的又一貢獻，船型槽殼在后來的大型槽發(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構(gòu)也是后來市場上大家看到的沈陽院與貴陽院設(shè)計方案的標志性差別，這是沈陽院霍慶發(fā)教授和王汝良、張萬福等專家的重要貢獻。
另外，從以上決議可以看出，陽極中縫由200mm加大到250mm，今天看顯然是保守了，隨著點式下料技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)不需要那么大了。但是萬一造成下料不暢怎么辦？能不冒險還是不要冒險；陰極鋼棒采用通長還是中間斷開，今天看結(jié)果已經(jīng)不是什么問題，雖然意見分歧很大，但在當年引進的160kA槽大面積破損的陰影籠罩下，日方采用的通長陰極鋼棒也有可能會是罪魁禍首之一，專家組希望結(jié)合我國在小型槽上已有長期生產(chǎn)運行經(jīng)驗的斷開式的陰極鋼棒，也是可以理解的。從這次會議結(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。”能試驗的盡量試，多一些選擇。”“該保守的還是保守點兒，我們不能輸。”中國鋁電解技術(shù)，就是這樣在一點一滴，循環(huán)往復、進進退退中不斷進步、不斷完善、不斷發(fā)展壯大的。在整個280kA試驗槽開發(fā)長達8年的歷程中，幾乎天天都面臨這樣那樣的問題和挑戰(zhàn)。
只是模仿？多年以后的一次國際交流活動中，一位外國朋友曾說：“中國的大型電解槽是模仿國外某公司的技術(shù)設(shè)計的。”筆者聽后，當時就嚴肅地跟他說道：“您錯了，您可能不了解情況，中國的大型電解槽或許有借鑒國外技術(shù)，但那只是公開的知識，我們既沒有得到國外的任何幫助，也沒有國外提供的資料，甚至連國外的槽子都沒有看見過，完全是靠自己理論研究，一步步開發(fā)完成的，怎么能說模仿設(shè)計的？波音飛機你經(jīng)常坐，它就在你面前，全世界卻有幾家公司能夠模仿？”
我們在引進日本技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)歷了將近20年的時間，從物理場研究到引進技術(shù)改造、180kA級電解槽的試驗，再到280kA特大型試驗槽的開發(fā)，這是模仿嗎？應(yīng)該說，到今天中國不但形成了自己的現(xiàn)代技術(shù)體系，而且與國際上最先進的鋁業(yè)公司的代表性技術(shù)相比，不但有自己突出的特點，而且在某些主要性能指標上超過了國外水平，這是值得中國人自豪的。中國鋁電解大型化技術(shù)在當今國際市場上的競爭優(yōu)勢決不遜色于任何產(chǎn)業(yè)，而且成套技術(shù)和裝備實現(xiàn)了完全的國產(chǎn)化。
項目建設(shè)——艱難曲折。由于是第一次承擔這么大的電解槽的建設(shè)和試驗，所有參建單位都派出了最強的技術(shù)力量。鄭州輕金屬研究院副院長劉全樸擔任指揮長，后期項目啟動運行前，由副院長王平甫擔任廠長；魯光裕、黃志高、呂定雄等先后擔任副指揮長。為了確保電解槽鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量，承擔建設(shè)任務(wù)的中國第六冶金建設(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)驗的優(yōu)秀焊工承擔，還是不敢絲毫馬虎，在設(shè)計人員現(xiàn)場指導下，按照不同部位焊接要求進行模擬焊接，經(jīng)檢驗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，由該公司總經(jīng)理徐忠良教授級高工親自帶隊施工。全體試驗人員認真負責，每一個技術(shù)問題、每一次變更都要進行認真的討論，有時候為了一個變更幾家單位吵得面紅耳赤、不亦樂乎。
由于資金投入遠超過初期預算（后期有所調(diào)整），加上需要考慮整個試驗廠運營增加的26臺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)鍵時刻出任280kA試驗廠廠長，克服重重困難，顯示了知識分子領(lǐng)導的魄力與膽識。終于在1992年中期，試驗項目280kA槽建設(shè)基本完成。
解決電力難題——高層施援。然而，由于當時河南的電力供應(yīng)情況變化，出現(xiàn)了嚴重的缺電。而且，沁陽電力集團看到了鋁工業(yè)發(fā)展的有利條件，也開始規(guī)劃自己的電解鋁產(chǎn)業(yè)，并在試驗基地西側(cè)不足1公里的地方，率先建成了1萬噸/年的自焙槽鋁廠（沁陽鋁電集團華懋鋁廠，沁奧鋁業(yè)的前身），使得本來就緊張的電力供應(yīng)更趨艱難，導致試驗項目長時間不能啟動運行。到1993年夏天，時任中國有色金屬工業(yè)總公司總經(jīng)理吳建常，親自寫信給河南省委書記李長春，闡明國家攻關(guān)項目的重要性，希望河南省給予支持。在度過夏季農(nóng)業(yè)抗旱季電力高峰以后，試驗場的電力情況很快得到改變，試驗基地從140kA槽開始逐步啟動運行。
終獲成功。1995年1月，4臺280kA電解槽相繼啟動運行。試驗組分為電氣保障組、工藝試驗組、測試組和資料組四個小組，全面投入試驗過程。為了考慮到鋁液焙燒可能對槽壽命產(chǎn)生影響，試驗組放棄了當時國內(nèi)普遍使用的日本鋁液焙燒技術(shù)，總結(jié)了國內(nèi)當時曾經(jīng)使用過的厚焦粒焙燒技術(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)驗不足，第一臺槽通電后出現(xiàn)了8組陽極不導電的不利情況。試驗組及時總結(jié)改進，使后三臺槽焙燒啟動順利完成。
經(jīng)過連續(xù)的運行和試驗，在經(jīng)過1年多的試驗和3個月的性能測試后，試驗組完成全部的試驗任務(wù)，取得了令人滿意的試驗結(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”是國家計委“七五”“八五”重點攻關(guān)項目，該項目由中國有色金屬工業(yè)總公司組織實施，鄭州輕研院、貴陽院和沈陽院共同承擔了該項目的開發(fā)設(shè)計、施工建設(shè)及工業(yè)試驗任務(wù)。從1988年開始籌建大型鋁試驗基地，經(jīng)過8年的攻關(guān)，成功地開發(fā)了4臺280kA特大型鋁電解試驗槽。經(jīng)過一年半的運行，考核測試結(jié)果：試驗槽取得了電流效率93.44%，直流電耗13114kWh/tAl。1996年11月通過了有色總公司組織的國家科技成果鑒定。
里程碑。280kA試驗槽的開發(fā)成功，標志著我國大型鋁電解槽技術(shù)已進入世界領(lǐng)先行列，其高效、低耗、運行可靠、投資省等優(yōu)點，所完成的各項試驗，成為我國更大容量電解槽的基礎(chǔ)和模板。280kA試驗槽的開發(fā)為我國鋁電解生產(chǎn)的規(guī)?；峁┝顺商紫冗M技術(shù)，被譽為我國鋁電解技術(shù)發(fā)展的里程碑，也成為中國電解鋁工業(yè)高速發(fā)展的轉(zhuǎn)折點和強大引擎，并且孕育了此后又一個20年電解鋁一波又一波發(fā)展浪潮！
為此作出重大貢獻的既有程宗浩、張燕剛等老領(lǐng)導，邱竹賢、姚世煥、楊瑞祥、張大有等高瞻遠矚的老一輩領(lǐng)導和專家，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)導的精心領(lǐng)導和組織，還有眾多新一代年輕科技精英長達8年的克難攻堅、晝夜奮戰(zhàn)。他們與280kA試驗槽技術(shù)一樣，必將載入中國電解鋁發(fā)展的光輝史冊！
1998年，“280kA鋁電解槽工業(yè)試驗”項目，獲得國家科技進步一等獎。這是有史以來我國電解鋁技術(shù)領(lǐng)域唯一的國家科技進步一等獎。