當(dāng)電解槽實際電解溫度高于正常控制的電解溫度上限時，我們稱該電解槽為熱槽或進(jìn)入了熱行程。從能量平衡的角度，形成熱槽的原因為熱收入增加，或因熱支出減少，或二者同時存在。決定電解槽熱收入的主要因素有槽工作電壓、陽極效應(yīng)、系列電流、電解質(zhì)電阻等。影響電解槽熱支出的主要因素有保溫料厚度、鋁水平等。因熱收入和熱支出的某項或幾項因素發(fā)生改變而導(dǎo)致電解槽溫度上升的熱槽，常稱做普通熱槽。而由于各項技術(shù)條件匹配不合理、槽膛嚴(yán)重畸形等多重深層次誘因引起的病槽，水平電流增加，二次反應(yīng)加劇，電流效率明顯下降，本該轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的電能大量以熱能釋放出來，使槽溫上升，形成熱槽，我們把這種熱槽稱做異常熱槽。具體分析，可能形成熱槽的原因主要有以下幾種：(1)極距保持過高，電解質(zhì)電阻壓降增加，槽電壓偏高，槽內(nèi)熱收入過多。造成極距過高有兩種可能原因，一種是電壓測量儀表有誤差，測量值低于實際電壓值，計算機(jī)按測量值調(diào)整極距，使極距控制偏高；另一種是人為地提高槽電壓沒有及時降下來。(2)極距過低，引起二次反應(yīng)加劇。二次反應(yīng)放出大量熱量，使電解槽溫度上升。(3)電解槽內(nèi)鋁水平過低，鋁量少，槽底散熱量減少形成熱槽；或因電解質(zhì)水平過低，液體電解質(zhì)量少，氧化鋁溶解能力下降，槽底產(chǎn)生大量沉淀，引起槽底發(fā)熱；電解質(zhì)水平過低，電解槽熱穩(wěn)定性也變差，這也容易引起熱槽。(4)電流分布不均勻，局部電流集中，形成局部過熱現(xiàn)象。(5)陽極效應(yīng)處理不及時，或處理方法不當(dāng)，效應(yīng)持續(xù)時間過長，造成槽溫上升。(6)由于冷槽處理不及時或處理不得法而轉(zhuǎn)變成熱槽。因為冷槽因溫度低而電解質(zhì)萎縮，氧化鋁溶解能力降低，如果得不到及時處理，會形成大量沉淀，導(dǎo)致槽底發(fā)熱，加之效應(yīng)頻發(fā)，效應(yīng)電壓高，槽溫上升，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成熱槽。電解槽進(jìn)入熱行程會有以下外觀特征：(1)火苗黃而無力，電解質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生明顯改變，流動性極好，顏色發(fā)亮，揮發(fā)厲害，陽極周圍電解質(zhì)沸騰激烈，電流效率很低；(2)炭渣與電解質(zhì)分離不清，在相對靜止的液體電解質(zhì)表面有細(xì)粉狀炭渣漂浮，用漏勺撈時炭渣不上勺；(3)陽極著火，氧化嚴(yán)重；伸腿變小，槽底沉淀增多；(4)殼面上電解質(zhì)結(jié)殼變薄，下料口結(jié)不上殼，多處穿孔冒火，冒“白煙”；(5)槽膛遭到破壞，部分被熔化，電解質(zhì)溫度升高，電解質(zhì)水平上漲，鋁水平下降，電解質(zhì)摩爾比升高；測兩水平時，電解質(zhì)與鋁液之間的界線不清，而且鐵釬下端變成白熱狀，甚至冒白煙；(6)電解質(zhì)對陽極潤濕性很差，槽電壓自動上升，陽極效應(yīng)滯后發(fā)生，效應(yīng)電壓較低，不易熄滅；(7)嚴(yán)重?zé)岵蹠r，電解質(zhì)溫度很高，整個槽無槽幫，無表面結(jié)殼，白煙升騰，紅光耀眼；電解質(zhì)黏度很大，流動性極差，陽極基本處于停止工作狀態(tài)，電解質(zhì)不沸騰，只出現(xiàn)蠕動。這種狀態(tài)在生產(chǎn)中稱之為“開鍋”現(xiàn)象。電解槽進(jìn)入熱行程，要及早發(fā)現(xiàn)，及時處理。首先要分析屬于普通熱槽還是異常熱槽。對于普通熱槽的處理，要分析熱槽產(chǎn)生的原因，針對不同誘因采取不同措施：(1)因設(shè)定電壓過高產(chǎn)生的熱槽，將電壓適當(dāng)降低即可減少電解槽體系中的熱收入；(2)因槽內(nèi)鋁水平過低引起的熱槽，可采取減少出鋁或向槽內(nèi)加入固體鋁的方法提高在產(chǎn)鋁量，增加熱的傳導(dǎo)和散失；(3)摩爾比高引起的熱槽，適當(dāng)多添加氟化鋁，降低摩爾比；(4)保溫料厚的要適當(dāng)減薄保溫料；(5)槽內(nèi)炭渣量大的要做好撈炭渣工作，始終保持電解質(zhì)清潔；(6)還要適當(dāng)保持較高的電解質(zhì)水平，增加電解槽的熱穩(wěn)定性。對于異常熱槽的處理，關(guān)鍵仍然是要認(rèn)真檢查槽況，正確判斷產(chǎn)生熱槽的原因，對癥實施處理措施，否則不但不能使熱槽恢復(fù)正常，反而能引起更多嚴(yán)重后果。一般檢查的項目包括：首先校對電壓測量儀表是否存在誤差，然后檢查電解質(zhì)水平、鋁水平、槽底沉淀和槽膛情況、槽電壓保持情況、陽極電流分布情況；查看工作記錄，了解該槽加工和效應(yīng)情況。根據(jù)收集到的息做出判斷，擬定并實施對癥處理辦法：(1)因極距過低，二次反應(yīng)增加引起的熱槽，首先要將極距調(diào)至正常，減少二次反應(yīng)，增加發(fā)熱量的因素。(2)槽內(nèi)沉淀多，或因槽底結(jié)殼造成槽底壓降大，引起槽底發(fā)熱而產(chǎn)生的熱槽，要先處理沉淀，如通過扒沉淀，或調(diào)整技術(shù)條件逐步槽底沉淀。(3)因電流分布不均勻形成的熱槽，要查找電流分布不均勻的原因并采取措施。如因陽極某部位與沉淀接觸引起的偏流，要處理該部位的沉淀；如因陽極長包或掉塊引起的偏流，要盡快處理異常陽極。(4)由于電解質(zhì)電阻大引起電解質(zhì)過熱而形成的熱槽，可以短時間打開大面結(jié)殼，使陽極和電解質(zhì)裸露，加強(qiáng)電解槽上部散熱；同時向槽內(nèi)添加氟化鋁和冰晶石粉的混合料?；旌狭系娜刍瘜⑽沾罅繜崃?，降低槽溫；添加的氟化鋁則降低摩爾比，降低初晶溫度并改善電解質(zhì)的導(dǎo)電性能。(5)嚴(yán)重的熱槽可以采取倒換電解質(zhì)的方法來降低槽溫；需要注意的是，絕不能用添加氧化鋁來降低槽溫。(6)因病槽引起的熱槽，要先采取措施使電解槽槽況穩(wěn)定后，再處理槽溫高的問題；由冷槽惡化轉(zhuǎn)變成的熱槽，要分析判斷原因，參照以上所述方法及時處理。熱槽好轉(zhuǎn)的標(biāo)志是陽極工作正常、電解質(zhì)沸騰有力、表面結(jié)殼均勻完整、炭渣分離良好。這時再逐漸降低槽工作電壓，并配合恢復(fù)極上保溫料，根據(jù)具體情況，緩緩撤出鋁液，槽底沉淀，使電解槽穩(wěn)步恢復(fù)正常運行。熱槽好轉(zhuǎn)后，往往槽底仍存在較多沉淀，尤其是嚴(yán)重?zé)岵?，沉淀層厚度大。但這種沉淀與冷行程的沉淀不同，因其槽底溫度高，沉淀疏松不硬，容易熔化。在恢復(fù)階段，只要嚴(yán)格控制電壓下降程度，合理掌握出鋁量，適當(dāng)保持效應(yīng)系數(shù)，沉淀即可，電解槽很快就能轉(zhuǎn)入正常，但若控制不好，也很容易反復(fù)。因此，恢復(fù)階段必須精心調(diào)整各項技術(shù)條件，時刻注意槽況變化，確保電解槽平穩(wěn)轉(zhuǎn)入正常運行。

          高鐵車廂是用鋁材焊接的，有的高鐵線經(jīng)過零下三四十?dāng)z氏度的高寒地帶；南極科考船上的一些儀器、裝備與起居用品是以鋁材制造的，需要經(jīng)受零下六七十?dāng)z氏度的考驗；由中國經(jīng)北極到歐洲的商船上有些裝備也是用鋁材制造的，其中的一部分露在外面，環(huán)境溫度也在零下五六十?dāng)z氏度；它們能在這樣的寒冷環(huán)境中正常運轉(zhuǎn)嗎？沒問題，鋁合金及鋁材是*不怕寒冷酷熱的。說說鋁合金的低溫性能--鋁及鋁合金是*好的低溫材料，沒有低溫脆性，不像普通鋼材、鎳合金等那樣有明顯的低溫脆性，它們的強(qiáng)度性能雖然隨著溫度的降低而升高，但是塑性與韌性卻隨著溫度的下降而降低，即有明顯的低溫脆性?？墒卿X及鋁合金則大不一樣，沒有一絲絲低溫脆性，它們的一切力學(xué)性能均隨著溫度的降低而明顯上升，與材料的成分無關(guān)，不管是鑄造鋁合金還是變形鋁合金，也不管是粉末冶金合金，還是復(fù)合材料；與材料狀態(tài)也沒有關(guān)系，不管是加工狀態(tài)的，還是熱處理狀態(tài)的；也與錠坯制備工藝無關(guān)，不管是用鑄錠軋制的，還是用熔體連續(xù)鑄軋的或連續(xù)連軋的；與鋁的提取工藝更無關(guān)系，電解的、碳熱還原的、化學(xué)提取，通通都沒有低溫脆性；與純度也無關(guān)，不管是99.50%~99.79%的工藝純鋁，還是99.80%~99.949%的高純鋁、99.950%~99.9959%的超純鋁（Super Purity）、99.9960%~99.9990%的極純鋁（extreme purity）、>99.9990%的超高純鋁等都沒有低溫脆性。有趣的是，另兩個輕金屬——鎂、鈦跟鋁一樣也沒有低溫脆性。高鐵車廂鋁材有Al-Mg系的5005合金板材、5052合金板材、5083合金板材及型材，Al-Mg-Si系的6061合金板材及型材、6N01合金型材、6063合金型材，Al-Zn-Mg系7N01合金板材及型材、7003合金型材。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)有O、H14、H18、H112、T4、T5、T6。由表中的數(shù)據(jù)可明顯地看出，不管哪種鋁合金，它的力學(xué)性能均隨著溫度的降低而上升，所以鋁材是一類絕妙的低溫結(jié)構(gòu)材料，火箭的低溫燃料（液氫、液氧）儲罐、液化天然氣（LNG）運輸船上與岸基儲罐、低溫化工產(chǎn)品容器、冷庫、冷藏車等都可以用鋁材制造。在地球上跑的高速列車的車廂與車頭的結(jié)構(gòu)件凡是可用鋁合金制造的零部件都可以用現(xiàn)行的相應(yīng)鋁合金制造，不需要另辟蹊徑研究一種在高寒地區(qū)運營的廂體結(jié)構(gòu)鋁合金及其生產(chǎn)工藝，當(dāng)然如果能研發(fā)一種各項性能比6061合金大10%左右的6XXX合金，或比7N01合金約大8%的7XXX合金，那當(dāng)然是功勞很大的。實際上，在我國黑龍江省，以及以后在內(nèi)蒙古自治區(qū)、新疆維吾爾族自治區(qū)、西藏自治區(qū)、青海省跑的高鐵對鋁合金結(jié)構(gòu)來說算不了“高寒”，不需要對合金成分作特殊處理，也不需要對材料生產(chǎn)工藝參數(shù)作專門調(diào)整。只要為高張高鐵或以后為在其他寒冷地區(qū)運營的高鐵車輛廂體生產(chǎn)的鋁材性能符合中國GB、歐洲EN、日本JIS、美國ASTM等標(biāo)準(zhǔn)要求，就是合格的產(chǎn)品，不需要采取特殊措施，以免加大成本。車廂鋁合金的發(fā)展趨勢：在現(xiàn)在軌道車輛廂體制造和維護(hù)中用的板材合金有5052、5083、5454、6061等合金，用的擠壓型材有5083、6061、7N01等，此外一些新的合金諸如5059、5383、6082等也有所應(yīng)用。它們都有良好的可焊性，焊絲為5356或5556合金，當(dāng)然*好是采用摩擦攪拌焊（FSW），不但焊接質(zhì)量高，而且不用焊絲。后來日本研發(fā)的7N01合金（Mn0.20~0.7、Mg1.0~2.0、Zn4.0~5.0，單位%），在軌道車輛制造中獲得廣泛應(yīng)用；德國在制造高鐵Trans Rapid車廂時采用5005合金板制作壁板，用6061、6063、6005合金擠壓所用的型材。總之，直到目前無論是中國還是其他 制造高鐵車輛基本上仍沿用這些合金。200km/h~350km/h列車廂體鋁合金：我們可根據(jù)列車運營速度將廂體鋁合金分為：速度<200km/h的車輛用的可稱為 代合金，它們是常規(guī)的合金，多用于制造城市軌道車輛廂體，如6063、6061、5083合金等；第二代鋁合金如6N01、5005、6005A、7003、7005合金等用于制造速度為200km/h~350km/h的高鐵車輛廂體；第三代合金是6082、含鈧的鋁合金等。除了6N01、7N01合金（它們是日本合金，N代表Nippon）外，還有7003合金，它的Mg含量比7N01合金的低，是一種低Mg的Al-Zn-Mg合金，它的可焊性及強(qiáng)度與7N01合金的相當(dāng)，并具有更高的可擠壓性能。日本東北和上越新干線、札幌地鐵大量采用7003、7N01合金生產(chǎn)壁厚3mm的寬幅型材6005A合金（Si0.50~0.9、Mg0.40~0.7、Mn和Cr 0.12~0.50,%）是法國注冊的，與美國6005合金相比，Mg與Si的含量相等，但增加了0.12%~0.50%的Mn的Cr，不但有與6063合金相當(dāng)?shù)目蓴D壓性能，而且強(qiáng)度性能也有所提高。6N01合金也如此，日本山陽電化鐵路3050型車輛廂體側(cè)板（寬507mm、壁厚2.5mm）、寬558mm的地板，以及制造側(cè)板掛鉤、檐梁等的大型寬幅空心型材都是用6N01合金擠壓的。350ktm/h~450km/h列車廂體鋁合金：這是廂體用的新一代鋁合金，列車速度高達(dá)450m/h，車輛須承受更大的外力，受到的震動也更強(qiáng)烈，因此應(yīng)研發(fā)新一代輕量化高鐵鋁合金。含鈧的鋁合金。鈧是鋁及鋁合金*有效的晶粒細(xì)化劑，也是優(yōu)化鋁合金性能有效的元素之一，鈧的含量都<0.5%，凡含有鈧的合金，不管含量多少都統(tǒng)稱鋁-鈧合金。Al-Sc合金有強(qiáng)度高、塑性好、可焊性優(yōu)良、抗蝕性強(qiáng)等優(yōu)點，是艦船、航空航天器、反應(yīng)堆、國防軍工器械等領(lǐng)域選用的新一代鋁合金之一，當(dāng)然也可以用于制造鐵路車輛結(jié)構(gòu)。不過向現(xiàn)行鋁合金添加鈧，對組 織性能的改善如何，尚有待系統(tǒng)的研究，鈧是一種稀土元素，中國是世界上的鈧生產(chǎn)國，在Al-Sc合金研究方面居世界前列，但總的來看還不如俄羅斯，在Al-Sc合金研究與應(yīng)用方面俄羅斯是領(lǐng)跑者。東北輕合金有限責(zé)任公司、中南大學(xué)、航天材料及工藝研究所對Al-Sc合金的研發(fā)作了許多工作，他們研究的“大尺寸5B70鋁-鎂-鈧合金板材”獲2017年度中國有色金屬工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎，獲二等獎的也有一項，為“航天用可焊高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Sc合金”。