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柳州市鋼花工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司 黃少軍
摘要 電解槽筑爐施工是整個電解槽施工中的一個重要環(huán)節(jié)，筑爐施工質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到電解槽今后的生產(chǎn)壽命。在施工中，通過嚴(yán)格控制進(jìn)場原材料質(zhì)量，選用適宜的機(jī)具設(shè)備，采用科學(xué)合理的施工工藝，對確保筑爐施工的質(zhì)量具有十分重要地意義。
關(guān)鍵詞 電解槽 筑爐施工 技術(shù)措施
前言
鋁電解槽是鋁電解生產(chǎn)的主要熱工設(shè)備。電解鋁是把氧化鋁中的鋁轉(zhuǎn)變成金屬鋁的過程。其轉(zhuǎn)變的主要原理是以冰晶石和氧化鋁熔體作為電解質(zhì)，以炭素材料作為兩極，直流電經(jīng)陽極導(dǎo)入電解液與鋁液層，而后從陰極導(dǎo)出。直流電在電極間產(chǎn)生熱能并保持正常的電解溫度（920~950℃），使冰晶石和氧化鋁熔融體變成離子狀態(tài)，同時實(shí)現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)，電解的產(chǎn)物在陽極上為CO2與CO的混合氣體，在陽極上析出液態(tài)金屬鋁。
按鋁電解槽的炭素陽極分為預(yù)焙陽極和連續(xù)自焙陽極。目前國內(nèi)槽型較大的是240KA大型中間點(diǎn)式下料預(yù)焙陽極電解槽，它與其它小型電解槽相比，它采用了多種新材料、新工藝。如側(cè)部炭塊采用了復(fù)合型結(jié)構(gòu)，即靠槽殼部分采用了半石墨炭塊，靠槽膛部分采用氮化硅磚，槽底部分采用干式防滲料替代傳統(tǒng)的粘土磚層等。針對240KA電解槽的特點(diǎn)，我們在總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采取科學(xué)有效的施工措施，以確保筑爐施工的質(zhì)量，提高工效，延長槽體使用壽命。
1 嚴(yán)格控制進(jìn)場原材料的質(zhì)量
所有進(jìn)場的原材料都必須提供產(chǎn)品的合格證、出廠化驗(yàn)報告及產(chǎn)品說明書等。對于大宗的重要原材料，如炭塊、縫糊、高強(qiáng)、輕質(zhì)澆注料等，運(yùn)到現(xiàn)場后還必須進(jìn)行取料化驗(yàn)，符合設(shè)計及規(guī)范要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)后，才能用于施工。具體來說，炭塊應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性能，對熔融鹽和金屬鋁液侵蝕作用具有良好的抵抗性，以及具有較小的氣孔率，抗壓強(qiáng)度高和低灰分等；縫糊用來填充炭塊組之間的以及炭塊組四周的縫隙，縫糊在焙燒后應(yīng)具有良好的導(dǎo)電性和較高的機(jī)械強(qiáng)度，同時縫糊與炭塊應(yīng)有很好的粘結(jié)性能；高強(qiáng)、輕質(zhì)澆注料在105~110℃烘干后，其耐壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計要求的指標(biāo)。
2 選擇適宜的施工機(jī)具、是確保施工質(zhì)量，提高工效的必要條件
2.1 在底部炭塊的制作過程中，用于加熱底部炭塊的機(jī)具有電熱耦和恒溫槽兩種。電熱耦加熱是將電熱耦放到炭塊燕尾槽內(nèi)的加熱炭塊，用帆布蓋住炭塊表面，使其溫度控制在90~110℃之間。而用恒溫槽進(jìn)行通電加熱。兩種加熱設(shè)備相比較，用恒溫槽加熱是將炭塊吊入恒溫槽內(nèi)，進(jìn)行加熱的效果較好，它能使炭塊各部份均勻受熱，溫度也較容易控制。而缺點(diǎn)是受場地的限制，恒溫槽通常是不能移動，如果不能就近制作底部炭塊，那么就必須增加運(yùn)輸炭塊的工具。用電熱耦加熱的優(yōu)點(diǎn)是不受場地限制，操作簡單，可以直接在制作場地加熱，而缺點(diǎn)是加熱溫度不夠均勻，往往容易出現(xiàn)炭塊中部的溫度較高，而炭塊兩端由于散熱較快，溫度往往偏低，甚至達(dá)不到要求的溫度，影響施工質(zhì)量。
2.2 加熱縫糊的設(shè)備也通常采用恒溫槽加熱和混捏鍋加熱兩種。從實(shí)踐的效果來看，應(yīng)優(yōu)先選用混捏鍋加熱。因?yàn)橛煤銣夭奂訜嵬菍⒊纱戏湃牒銣夭蹆?nèi)，而加熱的過程中又不能攪拌，因此，最終加熱出來的糊料中成團(tuán)成塊的糊料較多，這些成團(tuán)成塊的糊料在扎固中是不能使用的。而且成袋的糊料加熱后，也容易出現(xiàn)溫度不均勻的現(xiàn)象，糊料表面的溫度高，而中間的溫度低。采用混捏鍋加熱恰好能克服上述的缺點(diǎn)。混捏鍋（一般容積為2m3）加熱是將袋裝的糊料破碎后放入鍋內(nèi)，加熱溫度可以根據(jù)需要事先設(shè)定，而且在加熱過程中可以象攪拌機(jī)一樣攪拌糊料，邊加熱邊攪拌，這樣加熱出來的糊料基本沒有成團(tuán)成塊的現(xiàn)象，而且糊糊的溫度相當(dāng)均勻。
2.3 氣動搗固機(jī)是搗縫糊的主要機(jī)具。國產(chǎn)的搗固機(jī)往往體積較大，不易操作，元件的損耗較快，故障率高；而進(jìn)口的氣動搗固機(jī)體積較小，操作容易，故障率低性能較好，但進(jìn)口的搗固機(jī)在價格上通常比國產(chǎn)的要高許多。搗固機(jī)的錘頭要配備齊全，標(biāo)準(zhǔn)的配置應(yīng)有四種規(guī)格的錘頭，即50×50×50mm的方錘、60×60×8mm平錘、35×50×50mm的方錘和50×50×8mm的拉毛錘。每種錘頭用于不同的部位，如果施工單位的錘頭配備不全，則直接影響內(nèi)襯的搗固質(zhì)量。
2.4 在電解槽的筑爐施工中，為了確保施工質(zhì)量，一些簡易的輔助工具也是必不可少的。如在陰極方鋼的粘結(jié)時，需要分六層加糊料，為了確保每層糊料的厚度，施工單位應(yīng)自制六種不同高度的刮板，每相鄰兩種刮板的高度差，即應(yīng)加入的糊料厚度，類似這樣的簡易自制工具，也在一定程度上反映了一個施工單位的施工經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平。
3 采用科學(xué)合理的施工工藝，規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化施工
3.1 在陰極方鋼的除銹工藝上，有酸洗和噴砂除銹兩種工藝。采用噴砂除銹的實(shí)際效果要比酸洗更好。酸洗除銹需要經(jīng)過酸洗、中和、鈍化等流程，施工較復(fù)雜，而且鹽酸的濃度需要及時補(bǔ)充，一旦濃度不夠，除銹的效果即達(dá)不到要求，鋼棒上還會殘留斑點(diǎn)狀的氧化皮。
3.2 陰極方鋼與炭塊的粘結(jié)
3.2.1 將加熱好的炭塊擱置在組裝平臺上就位，用壓縮空氣將燕尾槽內(nèi)的灰塵吹凈。
3.2.2 首先進(jìn)行最下面一層墊層的扎固，將加熱好的鋼棒糊加入燕尾槽內(nèi)，用樣板刮平，加料厚度為29-32mm，扎成后厚度為18-20mm。由一名搗固手用平錘頭進(jìn)行扎固。風(fēng)動搗固機(jī)扎固糊的風(fēng)壓不低于0.6MPa，以每錘移動10-20mm的速度往復(fù)搗固兩次。
3.2.3 墊層扎固完后，用天車將加熱好的鋼棒吊入燕尾槽內(nèi)，調(diào)整表面平整度和長度尺寸，若表面平整度超過規(guī)范規(guī)定時，應(yīng)重新調(diào)整底部墊層的平整度，全部調(diào)整合格后，將燕尾槽兩端擋板和固定絲杠擰緊。鋼棒固定裝置安好后，其表面縫用木楔在距炭塊端部約650mm處楔入，做臨時定位。
3.2.4 除墊層外，鋼棒與炭塊間分六層進(jìn)行扎固，每次加糊的厚度分別為40、48、48、48、48、45mm，扎固后的厚度分別為25、30、30、30、30、35-37mm。在鋪糊時要用刮板刮平，確保加糊厚度。扎固時由四名搗固手分別站在炭塊兩側(cè)，由端頭到中央往復(fù)進(jìn)行。在同一側(cè)，由兩人扎固一條縫，在縫中間搭接搗打100mm，以確保接頭質(zhì)量。搗固手要進(jìn)行搗固兩個往返，錘行程每次移動10~20mm左右。
3.2.5 在扎固最上一層糊料時，采用放置導(dǎo)向板進(jìn)行扎固，以免損壞炭塊。
3.2.6 導(dǎo)向板取掉后，刮掉多余的糊料，用手錘壓光；取掉端頭的擋板，用小錘修補(bǔ)平整，不準(zhǔn)有麻面。扎固完后的炭塊表面，糊料和鋼棒呈水平，表面平整。
3.3 炭間糊的扎固
3.3.1 扎固前應(yīng)首先切斷槽體加熱電源，然后開始測溫槽體的溫度，從短側(cè)開始測第一、第十三、第二十六組陰極炭塊，每塊各測三點(diǎn)。槽溫應(yīng)控制在80~100℃之間。
3.3.2 若槽溫符合要求后，則移開保溫罩，搬走加熱片，用風(fēng)管將槽內(nèi)灰塵吹凈，緊接著在立縫三面均勻噴涂一層0.5mm左右厚度的熱煤焦油，并安裝好立縫端頭擋板，用木楔頂緊。
3.3.3 由十二名搗固手扎固二十四條立縫，兩人為一組同時扎固一條縫，為了確保接頭扎固質(zhì)量，應(yīng)各向?qū)Ψ椒较蚨嘣?0mm。
3.3.4 每條立縫分八層扎固，除底層一次加料扎成60mmm外，其余各層都分兩次加料。為了控制每層加糊的厚度，鋪糊人員應(yīng)使用帶有尺寸的刮板，按規(guī)定厚度刮平，并將多余的糊料掏出來，再裝入保溫箱進(jìn)行保溫。
3.3.5 在扎固最后三層立縫時，應(yīng)使用護(hù)板導(dǎo)向搗固，以防止將炭塊打壞，扎固的炭帽應(yīng)高出炭塊3-5mm，寬度為40mm。扎固炭帽的糊料不能填得太薄，扎固后不能少于15mm，即嵌入立縫應(yīng)不少于10mm。扎好后用鋼刀切掉兩側(cè)毛邊，并用手錘壓光，使其表面平整光潔。
3.3.6 立縫扎固后，應(yīng)迅速清潔四周槽內(nèi)雜物，拆除擋板和木楔，為扎固周圍糊作好準(zhǔn)備。
3.4 周圍縫糊的扎固
3.4.1 周圍糊接觸面的加熱采用4臺輕油加熱器加熱，加熱溫度控制在90~115℃之間，一般抽三處測量，即兩端和長側(cè)中間部位，每處各測3點(diǎn)。
3.4.2 在加熱溫度適合后，應(yīng)立即向糊料接觸面均勻噴涂一層0.5mm左右的熱煤焦油。在扎固時，首先由兩人一組開始扎固兩短側(cè)縫糊，待扎固至長側(cè)高強(qiáng)澆注料表面時，再由十三支搗固機(jī)同時扎固長、短側(cè)縫糊。
3.4.3 在扎固順序上，首先用50×50×50mm的方錘進(jìn)行扎固，快速將散料大致扎實(shí)，防止熱量散失；然后換上60×60×8mm的平錘進(jìn)行扎固，扎固的原則是首先長距離移動錘頭，待基本定型后再短距離移動錘頭，直到最后將糊料扎固密實(shí)并完成定型；接著換上35×50×50mm的錘頭，將貼近陰極炭塊邊和側(cè)部炭化硅磚邊的糊料毛刺扎固平整并密實(shí)；最后換上50×50×8mm的拉毛錘將層面扎出麻面，以保證層與層之間結(jié)合牢固。
3.4.4 為控制好最后三層斜坡的厚度，應(yīng)將這三層的標(biāo)高線劃于側(cè)部碳化硅磚上，以供扎糊參考用。
3.4.5 在扎固前后兩部分的斜坡接頭處時，應(yīng)先用輕油加熱器進(jìn)行加熱后方可進(jìn)行，但注意切不能將糊料燒成炭化物。
3.4.6 扎固的過程中應(yīng)防止冷糊混入，同時也要防止其它雜物的混入。完成全部周圍糊的扎固后，應(yīng)將槽內(nèi)作徹底清掃。
3.4.7 整個扎固時間應(yīng)控制在六小時以內(nèi)，時間拖延過長會使槽樘和糊料的溫度下降過多，從而影響扎固的質(zhì)量。
4 結(jié)束語
通過施工實(shí)踐證明，嚴(yán)格按照以上筑爐規(guī)程進(jìn)行施工，扎固成型后的槽子不但外觀平整，線條順暢，而且槽子的內(nèi)在質(zhì)量也得到了很好保證，為今后的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)提供了條件。
參考文獻(xiàn)
1、葛霖主編《筑爐手冊》，冶金工業(yè)出版社，2002年版。
2、《鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計參考資料》編寫組，鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計參考資料，冶金工業(yè)出版社，1979
3、《耐火材料工廠設(shè)計參考資料》編寫組，耐火材料工廠設(shè)計參考資料，冶金工業(yè)出版社，1990
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