酒钢集团甘肃东兴铝业有限公司 甘肃嘉峪关 735100
摘要：铝电解槽在生产过程中因受到电解质溶液侵蚀和热膨胀应力长期作用，会引起内衬局部破损或发生漏炉事故进而使其停槽。停槽后，需要对具备二次启动的铝电解槽侧部或底部存在缺陷的部位进行修补。修补位置的剔除过程和修补质量控制是关键。论文详细论述某公司500kA二次启动槽修复过程，提炼和总结出了其中的关键技术措施。
关键词：铝电解槽；阴极内衬；二次启动槽；修补
1 引言
铝电解槽阴极破损、槽寿命短是多种因素综合作用的结果。内衬设计、筑炉材料质量、施工质量、焙烧启动及后期操作管理都是影响槽寿命的关键因素。因此，通过修补阴极内衬的手段来延长铝电解槽使用周期对铝电解行业来说就显得非常重要了。铝电解槽阴极内衬砌筑，不仅要消耗大批人、物资源，而且在维修期间造成的经济损失也巨大。同时，内衬清理中产生的固废和危废也会对环境造成危害。某企业500kA铝电解槽自2011年12月陆续投产运行，部分铝电解槽在没有达到槽寿命设计指标的情况下，便出现了阴极内衬破损停槽的现象。论文结合该系列的修补实践，对具备修补条件的铝电解槽特性及修补过程中影响槽寿命的部分原因进行分析和探讨。在提出创新修补方案的同时，总结出了内衬局部更换、修补相关技术措施。实践证明，采用相关技术措施修补后的二次启动槽无一渗漏，启动成功率达到100%。至目前，修补后的铝电解槽运行平稳，生产周期由原来的不足1400天延长到1850天左右，甚至更长。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2 具备二次启动槽的特性（二次启动槽以下简称修补槽）
1.1修补槽维修周期短、费用低、见效快，能有效提高槽内衬使用效率而获取最大经济效益和缓解环保压力的目的。但修补槽阴极内衬整体状况较差，Si3N4SiC侧砖经过焙烧后冷却、并与空气接触后其抗折强度减弱，脆性增大。50%石墨炭块在完成清理后，裸露部分很容易氧化，受冷却收缩影响表面不规则裂纹较多。横向裂纹的产生来自于炭块自身结构发生化学变化形成的侵蚀裂纹和自然收缩形成的开裂纹;而纵向裂纹的产生比较复杂，有周边浇筑体的刚性约束在炭块内部的形成的剪切裂纹、阴极钢棒自由收缩或弯曲产生的应力引起的破损裂纹、机械性损伤裂纹及自然收缩裂纹等。
1.2修补槽的清理过程非常关键，要接合热平衡设计理念及筑炉规程严格按修补方案实施。要精细操作，保护性剔除。修补槽如果清理不规范或剔除不到位，造成修补过程存有隐患或砌筑、捣固环节衔接不好，可能会引发质量缺陷事故；严重时很有可能因误操作将修补槽清理成为大修槽，造成无法弥补损失和维修成本费用增加。
1.3修补槽清理和修复过程不可控、变化大，组织鉴定环节易受人为干扰。坚持实事求是原则，理性参与评判，让更多具备二次启动条件的电解槽通过局部较小的修补快速投入生产，无疑是获取产量和效益双重收入的最佳途径。
3 修补措施
3.1修补槽的修复过程应遵循：清理—鉴定—修补。 Si3N4SiC侧砖砌筑是很关键的主要工序之一，砌筑过程要严格控制：（1）首先测量侧砖并按大小进行编号后，调整砌筑顺序。（2）按排列次序将侧砖并拢(干砌），一般要求不少于三块。（3）最后按排序进行湿砌。要求立缝不大于1.5mm，卧缝不大于2mm。
3.2炭块周边经过前期捣固糊填充，防渗漕（水线漕）功能减弱。清理时用角磨机在漕线内以不小于135度角向内切割2-3mm。必要时可采用切割、打磨等手段，避免损伤炭块，诱发炭块破损加剧。如清理不到位或不彻底，与糊料接触面粘接受阻，修补质量会大打折扣。
3.3人造伸腿捣固分4次完成。第一层与最后一层铺设糊料要厚些，约140-160mm；第二层、第三层糊料要薄些约80-100mm；捣固最后一层炭间缝时，铺设的糊料要高出操作面，要与炭帽同时完成。允许过捣，厚度不大于3mm。与周边缝相连的地方要交替捣固，捣固时应不少于4个往返。
3.4修补槽炭块边缘破损及分层相对较多，是修补重点区域。伸腿与炭块边缘压接要适中，压边时一般不超过10-15mm。压边过大，电解质很容易渗透进去，将表层压边糊料抬起，并逐步向伸腿层内部延伸，最后造成伸腿脱落（俗称漂槽）。捣固最后一层时允许过捣但不允许向下垂直捣固，表面要求平整，无需光滑（便于电解质在伸腿上生长，形成保护层）。
4 局部更换修补措施
4.1局部修补侧砖的难点在于剔除破损侧砖过程及安装最后一块侧砖（俗称:合门砖）。选择恰当的切入口是完成侧部修补的第一步。首先在原侧砖中部开始剥离侵蚀或破损侧砖；合门砖安装要选择在距离角部较近的一端进行，这有利于与角部碳素侧砖组合完成安装。
4.2研究发现，内衬破损形态各异，严重程度也不尽相同。槽内如果及个别炭块出现破损就按大修理处置，实在可惜。但缺点在于：（1）相邻炭块在剔除过程中能否保持完好。（2）不可预知其它炭块内部有无缺陷。笔者通过对两台槽实施边部各更换一块炭块的维修方案取得了成效。在此基础上对另外一台槽大胆实行中部更换半块炭块也取得了成功。在修补槽创新维修方向上有了较大突破。同时，也在剔除局部有缺陷炭块方面有了收获，对以后需要实施局部更换炭块的二次启动槽积累了实践经验。
5 结语与建议
实现延长修补槽使用周期的每项措施都是重要的。每个环节的质量控制和改进措施对延长槽寿命都是有益的：（1）通过优化内衬结构，防止浇注料直接和炭块接触诱发破损裂纹的产生。对延缓内衬破损有一定改善。（2）将周围糊料与炭间糊料整体捣打。消除了炭间缝与周边缝接头缝的产生；改善了每层都要预留接茬的弊端。提高了捣固质量。为预防在接茬处发生渗漏起到了较好的实用效果。（3）“飘槽”现象的产生，对规整炉膛的形成及侧部遭受侵蚀有较大的影响。选用优质冷捣糊对缩小收缩缝、减少糊料在施工中分层、预防在修补部位发生渗漏非常重要。（4）铝电解槽不仅可通过局部修补来完成二次启动，还可以通过更换少量的阴极底块来提高槽内衬的最大利用率，达到实现延长槽寿命的目的。
参考文献
[1] 邱竹贤，《铝电解》冶金工业出版社 1982.6.
[2] 廖贤安，刘雅峰，铝电解槽内应力设计的基本原则及分析。
论文作者:张鸿翎
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第14期
论文发表时间:2017/12/20
标签：内衬论文; 糊料论文; 裂纹论文; 阴极论文; 铝电解论文; 局部论文; 过程论文; 《建筑科技》2017年第14期论文;