張貴東

[摘? ? 要 ]本文論述了鋁電解槽大修技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展戰(zhàn)略，為鋁電解槽大修技術(shù)走可持續(xù)發(fā)展的道路提供了一定的見解。

[關(guān)鍵詞]鋁電解槽;大修技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展戰(zhàn)略

[中圖分類號(hào)]TF821 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）11–00–03

[Abstract]This article discusses the application and development strategy of aluminum electrolytic cell overhaul technology， and provides some insights for aluminum electrolytic cell overhaul technology to take a sustainable development path.

[Keywords]aluminum reduction cell; overhaul technology; application; development strategy

鋁電解槽是電解生產(chǎn)主要設(shè)備，鋁電解槽壽命的長短不僅關(guān)系到大修費(fèi)用、啟動(dòng)費(fèi)用、鋁液的質(zhì)量和產(chǎn)量，而且直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)效益。國外先進(jìn)鋁電解槽的系列壽命已達(dá)2 500 d，近幾年我國多數(shù)企業(yè)的平均槽壽命在1 800 d左右，且其穩(wěn)定性、均衡性較差。如何提高鋁電解槽的質(zhì)量、延長其壽命，在正常生產(chǎn)控制方面，不少專家都做了大量研究。設(shè)計(jì)對(duì)電解槽質(zhì)量的影響基本是一定的，要提高電解槽的質(zhì)量，主要是做好筑爐、大修施工質(zhì)量管理和電解槽的焙燒啟動(dòng)管理。

1 對(duì)鋁電解槽大修技術(shù)應(yīng)用的分析與認(rèn)識(shí)

1.1 鋁電解槽大修工作的特點(diǎn)

（1）大修次數(shù)多。鋁電解生產(chǎn)需要在溫度接近千度的熔融電解質(zhì)中工作。內(nèi)襯砌體需要承受侵蝕、高溫、沖刷、摩擦和熔融等多種因素的共同作用，從而導(dǎo)致槽的壽命基本小于2000 d。這就使得需要大修的槽增多。

（2）現(xiàn)場(chǎng)修理多。鋁電解槽內(nèi)襯砌體較重，不方便進(jìn)行運(yùn)輸。大多數(shù)廠家在對(duì)鋁電解槽進(jìn)行修理時(shí)，一般都采用現(xiàn)場(chǎng)修理的辦法。

（3）工期較短。要想保證槽的生產(chǎn)日，就得提高鋁電解槽的使用效率。因?yàn)樯a(chǎn)部門一般要求進(jìn)行大修的設(shè)備快速完工，這樣才能保證止常的生產(chǎn)使用，所以大修工作的工期一般都較短，而且時(shí)間緊迫。

（4）施工現(xiàn)場(chǎng)狹窄，作業(yè)條件差。在多數(shù)鋁電解生產(chǎn)車間里，其生產(chǎn)工藝的布局都呈現(xiàn)緊湊的狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)施工會(huì)受到空間的制約，即大修的場(chǎng)地比較狹窄。在通風(fēng)較差的情況下，其大修施工工作容易受到煙塵、高溫等問題的影響，而且工作的環(huán)境也較差。

（5）存在不安全因素。負(fù)責(zé)對(duì)鋁電解槽進(jìn)行大修的工作人員，極容易受到電解廠房中各種不安全因素的影響，如煙塵、電、高溫、磁場(chǎng)和有毒氣體等。同時(shí)大修工作自身也存在安全隱患，如在拆爐和修爐時(shí)產(chǎn)生的粉塵、熱搗錘產(chǎn)生的噪聲等，這些因素都有可能給大修工作帶來危險(xiǎn)。

（6）用料品種多、大修費(fèi)用高。電解槽大修需要使用功能大量鋁材、鋼材、電氣絕緣材料、耐火材料和焊接材料。由于其使用的材料較多，而且筑爐材料較貴，爐子又需要經(jīng)常修理，因此其會(huì)產(chǎn)生較多的維修費(fèi)用。

（7）采用集體作業(yè)的方式。鋁電解槽大修工作需要多個(gè)工種共同配合來完成。其各類施工都需要以集體合作的形式來完成。這種作業(yè)不同于電解工、天車工和車工等作業(yè)。電解工和車工能夠獨(dú)立完成任務(wù)，而大修工作必須由多個(gè)團(tuán)隊(duì)共同完成。

（8）質(zhì)檢檢測(cè)落后。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電解槽施工的技術(shù)也在不斷提高。但就施工質(zhì)量管理工作來看，用來檢測(cè)的手段和技術(shù)仍然比較落后。現(xiàn)階段的檢測(cè)方式主要以目測(cè)為主。其經(jīng)常用到的檢測(cè)工具也只是水平尺、放大鏡、尺子和塞尺等，而且很少會(huì)用到電子儀器儀表等檢測(cè)工具。因?yàn)檫@些檢測(cè)手段缺乏一定的科學(xué)性和精準(zhǔn)性，所以當(dāng)電解槽砌筑完成之后，如果之前有漏檢的地方，那么內(nèi)部的缺陷就很難彌補(bǔ)。

（9）大修工作的服務(wù)性。負(fù)責(zé)鋁電解槽修理的人員一般都能夠認(rèn)識(shí)到大修工作的重要性。從生產(chǎn)企業(yè)來說，大修工作是一種服務(wù)性質(zhì)的工作。其最終效益需要依靠鋁產(chǎn)品的銷售來實(shí)現(xiàn)。鋁電解槽大修工作只有根據(jù)廠部的需求和經(jīng)濟(jì)情況來開展。才能更好的為電解生產(chǎn)服務(wù)。

1.2 鋁電解槽大修管理模式的構(gòu)建措施

在對(duì)鋁電解槽大修工作的特點(diǎn)進(jìn)行初步了解以后，就能夠有針對(duì)性地開展管理工作。對(duì)于負(fù)責(zé)鋁電解槽大修的施工單位來說，雖然其職工人數(shù)占工廠總?cè)藬?shù)的比例較小，但是其內(nèi)部體系相對(duì)完善。要想構(gòu)建好鋁電解槽大修管理模式，需要從以下幾個(gè)方面著手。

（1）樹立良好的工作態(tài)度，以服務(wù)企業(yè)為主要目的。在開展生產(chǎn)活動(dòng)的過程中，工作人員是其中最活躍的因素。因?yàn)楣ぷ魅藛T的行為既能夠決定目標(biāo)的完成度，也能夠關(guān)系到工作質(zhì)量的好壞，所以作為負(fù)責(zé)鋁電解槽大修的人員，一定好加強(qiáng)自身的道德教育和建設(shè)，樹立起為企業(yè)服務(wù)的理念，通過自己的實(shí)際行動(dòng)去促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。

（2）只有加強(qiáng)對(duì)資料的收集和整理，才能確保大修技術(shù)的進(jìn)步。鋁電解槽大修質(zhì)量的提高是大修工作中的重點(diǎn)內(nèi)容。在日常活動(dòng)工作中其應(yīng)該做好對(duì)電解槽施工和運(yùn)行方面的記錄，而且對(duì)刨爐情況進(jìn)行收集和整理，建立好鋁電解槽的檔案，從而為其工藝的改進(jìn)奠定一定的基礎(chǔ)。

（3）做好質(zhì)量管理工作。鋁電解槽的質(zhì)量問題是鋁電解槽大修管理中必須要注意的問題。在對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行管理的過程中，只有明確質(zhì)量目標(biāo)、質(zhì)量控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)以及具體的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，才能有針對(duì)性地制定出組織和施工方案。還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)投入中各項(xiàng)要素的管理，如材料、工具和人員方面。

（4）做好安全環(huán)境管理。在鋁電解槽大修工作開展的過程中，其應(yīng)該將安全問題作為開展工作的核心內(nèi)容。在大修工作中存在大量不安全因素，所以只有構(gòu)建出安全管理的環(huán)境，才能保證工作人員和國家財(cái)產(chǎn)的安全。

（5）加強(qiáng)組織協(xié)調(diào)工作，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化。在鋁電解槽大修管理的過程中，應(yīng)對(duì)修理的時(shí)間和空間進(jìn)行合理安排，做好貨物運(yùn)送和動(dòng)力供應(yīng)工作，而且保證現(xiàn)場(chǎng)的衛(wèi)生清潔。大修管理工作的領(lǐng)導(dǎo)必須要做好本職工作，而且起到帶頭作用。

2 依靠技術(shù)進(jìn)步，以促進(jìn)鋁電解槽大修技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展

2.1 電解槽離線大修工藝流程

離線大修指的是將電解槽從其工作位置吊至專門的大修工作區(qū)域，然后集中進(jìn)行大修工作。根據(jù)電解槽設(shè)計(jì)的不同，拆卸和連接電解槽的部位和方法可能存在差異。其拆卸部分主要包括以下幾點(diǎn)。

（1）槽上設(shè)備分離：集氣支煙管絕緣節(jié)連接處、槽上配管軟管連接處、氧化鋁溜槽軟連接處、溜槽供風(fēng)管軟連接處等。

（2）上部槽與下部槽分離：煙道端及出鋁端門型立柱底座連接處、立柱母線螺栓連接處。

（3）下部槽與陰極母線：陰極爆炸焊塊螺栓連接處。

2.2 鋁電解槽大修質(zhì)量的控制

2.2.1 焊接質(zhì)量

焊接質(zhì)量的好壞直接影響到電解槽的槽周母線壓降，這是影響電能消耗的重要原因。應(yīng)該盡量把好焊接質(zhì)量關(guān)，盡可能降低焊接壓降。通過在電解槽大修施工現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，焊接質(zhì)量不合格主要有以下幾個(gè)原因。

（1）焊工技術(shù)不過硬。電流和電壓的調(diào)節(jié)不適宜，造成焊接不透或夾渣、氣泡。

（2）焊工不嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。某些施工現(xiàn)場(chǎng)曾發(fā)現(xiàn)有個(gè)別焊工1次焊接2塊連接板。這也是造成焊不透的原因。

（3）焊絲選擇過小。對(duì)于10 mm的鋁連接板來說，采用φ1.6 mm的焊絲就不易焊透。其應(yīng)該采用φ20 mm，而且質(zhì)量好的焊絲，以保證焊接透且焊縫飽滿平滑。

（4）焊縫尺寸不合理。一般焊縫的大小應(yīng)視連接板的厚度而定。10 mm厚的連接板應(yīng)保持5～10 mm的焊縫為宜。該尺寸能夠較好地保證焊接質(zhì)量，過大或過小對(duì)焊接質(zhì)量均有影響。

2.2.2 焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)

除了加強(qiáng)施工管理，減少因焊接造成的質(zhì)量問題之外，還可以通過質(zhì)量檢驗(yàn)的方法來提高焊接質(zhì)量。焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)有射線探傷法、電阻法等。實(shí)際施工中由于施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地限制和設(shè)備限制，因此其一般通過撬板和通電后的短路實(shí)驗(yàn)來檢測(cè)。

（1）撬板是通過破壞的手段將焊接好的板撬開，以檢查其焊透率和夾渣、氣孔情況，是一種抽查手段。

（2）通電短路實(shí)驗(yàn)主要通過測(cè)量其焊接點(diǎn)壓降，對(duì)不合格的焊接點(diǎn)、焊縫進(jìn)行整改，以滿足正常生產(chǎn)的需要。

2.2.3 壓接面質(zhì)量

目前大型預(yù)焙槽大部分都采用多端進(jìn)電，也使壓接面增多。壓接面質(zhì)量的好壞影響到正常生產(chǎn)電耗的高低。壓接面處理一般都要經(jīng)過銑、研磨與拉毛等工序。因?yàn)檠心ズ蟮墓ぷ髅婧附雍?，容易影響其表面平整度，而且還會(huì)焊?jìng)ぷ髅娴?，所以在焊接后再研磨是較為合理的。以前研磨后再拉毛，在安裝前涂上一層導(dǎo)電膏，以使其導(dǎo)電性能更好。但是導(dǎo)電膏長期使用后，其導(dǎo)電性能將降低，從而影響導(dǎo)電效果。解決這一弊端的關(guān)鍵是控制好壓接面的拉毛質(zhì)量。同時(shí)在壓接面兩端焊接連接板，能有效降低壓接面壓降，盡可能地不使用導(dǎo)電膏。

2.2.3 絕緣質(zhì)量

絕緣質(zhì)量好，能提高電解槽的安全性能，同時(shí)也能減少電解槽的漏電，降低電耗。否則，不但造成電耗增加，在異常情況時(shí)，甚至?xí)斐筛鼮閲?yán)重的事故?？刂平^緣材料的質(zhì)量，主要是加強(qiáng)對(duì)絕緣材料的質(zhì)量檢驗(yàn)，由于鋁業(yè)分公司沒有絕緣材料檢驗(yàn)設(shè)備，只有通過后期絕緣測(cè)試來檢查其使用效果。堅(jiān)持從大型絕緣材料生產(chǎn)廠家進(jìn)貨，并嚴(yán)格要求絕緣材料的絕緣等級(jí)，才能保證電解槽的絕緣質(zhì)量。

2.2.4 筑爐質(zhì)量

2.2.4.1? 原材料質(zhì)量

選用好的原材料能明顯地降低陰極壓降，提高電解槽質(zhì)量，延長電解槽的使用壽命。側(cè)部碳?jí)K目前大型預(yù)焙槽一般都采用碳化硅結(jié)合碳化硅充填材料。這種材料能加強(qiáng)側(cè)部抗鈉侵蝕的能力，同時(shí)能很好地散熱，較好地形成爐膛，從而保持了電解槽的正常生產(chǎn)，延長了電解槽的使用壽命。陰極碳?jí)K一般都盡量用石墨化程度高的碳?jí)K。

2.2.4.2? 陰極碳?jí)K組裝質(zhì)量

現(xiàn)在陰極組裝一般用碳素糊料，而不用鐵水澆鑄。其組裝時(shí)糊料溫度和風(fēng)壓、以及壓縮比控制都很重要。其對(duì)陰極組裝采用了檢斤方法檢驗(yàn)其組裝質(zhì)量。其每組陰極應(yīng)用多少糊料都有嚴(yán)格的規(guī)定，而且對(duì)每組陰極碳?jí)K的電阻值進(jìn)行測(cè)量。其把電阻值相近的陰極碳?jí)K裝在同一電解槽上，以使陰極電流分布更加均勻。大修槽把電阻值相近的糊料依高向低，自中間向兩端而進(jìn)行鋪筑。由于目前某電解鋁企業(yè)采用的是中間灌鋁液通電焙燒法，因此這種方法對(duì)通電后的電流分布有益處。

2.2.4.3? 筑爐工藝控制

筑爐工藝控制主要應(yīng)控制好施工現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)壓、糊料溫度、碳?jí)K溫度、壓縮比以及側(cè)部安裝質(zhì)量。伸腿的質(zhì)量對(duì)電解槽的影響較大，從某電解鋁企業(yè)運(yùn)行1 200 d的6臺(tái)電解槽停爐情況看，多數(shù)都是從陰極碳?jí)K端頭與伸腿結(jié)合處滲鋁的。由此可見，加強(qiáng)對(duì)伸腿的筑建質(zhì)量管理，對(duì)提高電解槽質(zhì)量尤為重要。

3 結(jié)束語

鋁電解槽大修工作是電解生產(chǎn)中必不可少的部分。在探索鋁電解槽大修管理模式的過程中，其只有分析好鋁電解槽大修工作的特點(diǎn)，才能有針對(duì)性地開展鋁電解槽大修管理工作。合理地鋁電解槽大修管理工作，不僅能夠?yàn)槠髽I(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，而且能夠推動(dòng)生產(chǎn)力的進(jìn)步。通過加強(qiáng)對(duì)電解槽焊接質(zhì)量、壓接質(zhì)量、筑爐質(zhì)量以及焙燒啟動(dòng)質(zhì)量的控制，必將提高電解槽質(zhì)量，降低能耗，延長電解槽使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1] 張洪濤.300kA系列電解槽陰極破損的現(xiàn)象、原因及對(duì)策[J].輕金屬，2006（5）：41-43.

[2] 李鴻.鋁電解槽大修渣的污染防治及綜合利用[J].有色金屬，2003（3）：92-94.

[3] 李方義.鋁電解槽大修工作的特點(diǎn)及應(yīng)注意的問題[A].第二屆全國延長鋁電解槽使用壽命學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].2007.