自考冶金工程毕业论文：240铝电解槽破损原因及防范修补方案

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240铝电解槽破损原因及防范修补方案

1引言

甘肃东兴铝业有限公司陇西分公司（简称“分公司”）是年产35万吨电解铝生产企业。分公司电解铝生产线有两条，分别是240kA系列（10万吨/年）和400kA系列（25万吨/年），其中，240kA系列设计槽164台。240kA在生产过程中出现了维护不到位，少数槽有漏停现象，其中两台槽经过二次修补，减少了大修维修费用，节约了一定费用。

电解槽在生产中破损是比较常见的，其原因主要是：①前期筑炉质量存在缺陷；②后期操作维护不到位。因此在前期筑炉中，要求施工过程务必精准，以提高电解槽的使用寿命。分公司在生产中，240kA系列预焙电解槽曾出现过1154#、1182#槽漏停现象，经过修补,两槽二次启动投入生产，生产稳定。

2预焙槽破损原因分析和预防措施制订

2.1 1154#、1182#、1153#漏炉时的处理情况

1154#漏炉时间为2011年10月19日,漏点为进电端第9根阴极钢棒处，侧部漏洞约20cm×6cm（见图1），出现漏炉时,作业人员立即用多功能机组加壳面块对该处炉帮、炉底进行补漏，经过4个多小时的修补，因电解槽内液体一半（总高）流入地沟中，不得已停槽。

1182#漏炉时间为2011年10月18日,漏铝处为进电端第5根阴极钢棒处，在现场发现该槽进电端从南起第5根阴极钢棒处电解质、铝水大量外流，口径约30cm（见图2）。作业人员将该处上方两块阳极吊离，用多功能机组加壳面块不断砸该处炉帮。经过3个多小时的抢救，在补救无果的情况下决定停槽。

1153#漏炉时间为2012年12月12日,漏铝处为进电端第9根阴极钢棒处电解质、口径约16cm×7cm,处理情况基本同上。

2.2三台槽漏炉后底阴极底部及侧部炭块情况

1154#漏炉部位距侧部炉帮约6cm~7cm,在炉底人造伸腿下部（见图3）。1154#漏炉部位距侧部炉帮约4cm~5cm,在人造伸腿下部（见图4）。1153#槽漏炉部位距炉帮侧部35cm,距阴极炭块边部约15cm（见图5）。

以上几台铝电解槽停槽后，由于侧部复合块的热膨胀和氧化，损伤程度非常厉害。炭化硅、氮化硅砖裂纹较多，侧部伸腿已没有（见图6）。

以上几台铝电解槽停槽后，炉底有多处收缩缝，大部分缝宽1 mm~2mm,其中1154#,出铝端起8、10缝为3mm阴极炭块的收缩缝（图7）。

2.3三台槽漏炉的异同点

三台槽漏炉部位均在进电端，且几乎是同一部位，均是3年~4年的槽龄，均处于同一生产区域。

2.4漏炉原因的分析

漏炉后经过专业技术人员对现场勘查及查阅电解槽启动档案、电解槽生产运行数据等，分析研究认为：

⑴1153#、1154#、1182#筑炉过程中，阴极炭块与炉帮之间的炭缝在捣固过程中存在缺陷。由于240kA施工工期紧，施工季节在秋冬季，环境对施工影响较大，再加上对施工队伍监管力度不足，使240kA电解槽在投产时就出现数十台槽渗铝和漏炉情况，并出现有三台停槽的事故，因此前期的筑炉质量对提高槽寿命致关重要。

⑵240kA二期焙烧时间相对较短，焙烧期一期为6天，二期为3天，焙烧时间对后期生产影响较大：启动过程电压较低，后期生产电解槽处于冷行程，炉帮伸腿不宜形成，炉底宜长，且压降普遍较高大于350mv（正常为320mv以下）。

⑶240kA技术条件的频繁变化，影响槽寿命。在2010年启动初期铝水平保持在24cm~26cm,电解质在18cm~20cm;在启动后期约半年后，推行18cm~20 cm,电解质在20 cm~24cm,且保持在3.9V的低电压生产，由于管理方面的不到位，该阶段炉底出现大量沉淀结壳，2011年8月,两水平提升到26cm~28cm,电解质在17cm~19cm,2011年12月份开始经历半年多时间的清炉底沉淀工作，目前电解生产两水平保持在铝水平18cm~20cm,电解质18 cm~20cm.

2.5采取的预防措施

⑴焙烧启动遗留的问题，采取高电压、低铝水平等措施消除。

⑵保持相对稳定的技术条件。技术条件频繁变化严重影响电解槽寿命，在正常生产中一定要保持生产技术条件的稳定，使电解槽形成正常的炉膛、伸腿。目前该240kA系列铝水平19cm左右，电解质19cm左右，槽温940℃左右，生产稳定，各项经济技术能达到设计指标。

⑶在换极作业时，多功能机组要加强贴边工作，促使炉帮伸腿的形成。⑷加强监测次数，做到定期、定时监测，严密监控阴极钢棒、槽壳温度。

3确定修补方案组织实施

3.1确定修补方案

根据漏炉部位的不同确定修补方案。首先分析出1154#、1182#漏炉部位处于侧部伸腿下，阴极炭块侧部，没有损伤到底部阴极炭块，确定如下方案：1154#、1182#槽漏炉处只进行小修小补.具体措施是将漏炉伸腿处刨开约80cm~100cm的修补面，在刨炉时一定注意不能伤及阴极炭块，刨开人造伸腿层和浇注料层，至干式防渗料层后，刨炉工序完成；然后用中温糊重新捣固，分层填补到阴极炭块平面；对侧部损伤的炉帮不进行修补，对损伤的阴极钢棒进行补焊，对熔断的进行割断；对不用的阴极窗口用钢板焊补；对停槽产生的伸缩缝在启动时用石英砂和氟化钙进行填充。

1153#采取大修方案，原因：由于漏炉部位在底部第8~9根阴极炭块之间，已伤到阴极炭块，无法对其进行修补，可以采用换阴极炭块、或大修两种方案进行处理，换阴极炭块后存在新炭块与原有炭块之间阴极电流导电不均匀，且新砸固的热捣糊与原炭块烧结后的密度不一致，漏炉风险较大，权衡利弊后决定选择大修方案。

3.2组织实施

3.2.1严格按修补方案组织施工。首先对1154#、1182#破损部位进行干刨，宽度为80cm~100cm,做到分层错台（即最底部80cm,上层为100cm），刨开人造伸腿层和浇注料层，刨至干式防渗料层，在实施该步骤时小心操作，对每一环节做到严格、仔细，确保不伤及底部阴极炭块，错台刨炉的目的是为了保证扎糊时与旧的烧结糊面连接更紧密，防止通缝。

3.2.2对损伤的阴极钢棒进行补焊，对熔断的进行割断，对不用的阴极窗口用钢板焊补。

3.2.3对刨开面用中温糊进行扎固；阴极块及接缝处用压缩空气清理干净；扎固前对施工面用喷灯进行加热至100℃；施工面用涂一层稀释煤焦油；按量加糊，用样板刮平，进行扎固作业，总高按七次扎完，每次往复3次~4次，操作风压不低于0.5MPa,压缩比不低于1.60:1.

4效益分析

1154#、1182#两台槽修补后，1154#生产至2013年5月4日正常大修，1182#至2014年3月份全系列停槽，两台槽延长寿命1.5年以上，在生产期内各项技术条件、指标达到了正常槽水平，达到了预期的效果。240kA电解槽,按设计要求（1800天）每5年进行一次大修,一次大修费用约70万,1154#、1182#两台槽三年漏停，每年折旧费23万元，小修后正常投入生产可以节约2×23×1.5=69万元。

5结束语

⑴电解漏炉时，应不放弃现场的砸固修补，一般情况坚持对侧部伸腿进行砸堵，在砸堵无效时，停槽砸堵，此时如果找到漏点，砸堵完成后仍可进行启动，无需启烧环节，且能维持正常的生产；在堵漏无果的情况下，逼迫选择停槽，应对漏炉部位进行分析，确定是否具有修补可能，能修补的制订修补方案，并进行二次焙浇启动，只要采取方法得当就能减少损失。

⑵漏槽集中在240kA系列某区，分析原因之一是筑炉质量，因此要重视前期筑炉质量的监管。

⑶后期电解槽维护是造成电解槽破损的另一重要原因。1153#、1154#、1182#槽漏炉是阴极局部过流，而炉底大面积结壳是导致炉底局部过流的重要原因，所以电解槽要长寿必须保持炉底干净，并保证技术条件的稳定。

⑷保持合理的技术条件，主要以稳定合理的两水平，适宜的槽温，较低的分子比，合理的电解质过热度，较低的效应系数为主。

参考文献

[1]甘肃东兴铝业公司SY240kA预焙电解槽及筑炉规程。

[2]邱竹贤。预焙电解槽炼铝[M].北京：冶金工业出版社。2005.

[3]刘业翔，李劼等。现代铝电解[M].北京：冶金工业出版社，2008.8.

[4]王进录，施哲，丁吉林，倪为明。[J].轻金属，2011.8.

[5]梁学民。大型预焙铝电解槽节能与提高寿命关键技术研究[博士学位论文].长沙：中南大学，2011.

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