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柳州市钢花工程建设监理有限责任公司 黄少军
摘要 电解槽筑炉施工是整个电解槽施工中的一个重要环节，筑炉施工质量的好坏，直接关系到电解槽今后的生产寿命。在施工中，通过严格控制进场原材料质量，选用适宜的机具设备，采用科学合理的施工工艺，对确保筑炉施工的质量具有十分重要地意义。
关键词 电解槽 筑炉施工 技术措施
前言
铝电解槽是铝电解生产的主要热工设备。电解铝是把氧化铝中的铝转变成金属铝的过程。其转变的主要原理是以冰晶石和氧化铝熔体作为电解质，以炭素材料作为两极，直流电经阳极导入电解液与铝液层，而后从阴极导出。直流电在电极间产生热能并保持正常的电解温度（920~950℃），使冰晶石和氧化铝熔融体变成离子状态，同时实现电化学反应，电解的产物在阳极上为CO2与CO的混合气体，在阳极上析出液态金属铝。
按铝电解槽的炭素阳极分为预焙阳极和连续自焙阳极。目前国内槽型较大的是240KA大型中间点式下料预焙阳极电解槽，它与其它小型电解槽相比，它采用了多种新材料、新工艺。如侧部炭块采用了复合型结构，即靠槽壳部分采用了半石墨炭块，靠槽膛部分采用氮化硅砖，槽底部分采用干式防渗料替代传统的粘土砖层等。针对240KA电解槽的特点，我们在总结以往经验的基础上，采取科学有效的施工措施，以确保筑炉施工的质量，提高工效，延长槽体使用寿命。
1 严格控制进场原材料的质量
所有进场的原材料都必须提供产品的合格证、出厂化验报告及产品说明书等。对于大宗的重要原材料，如炭块、缝糊、高强、轻质浇注料等，运到现场后还必须进行取料化验，符合设计及规范要求的各项技术指标后，才能用于施工。具体来说，炭块应具有良好的导电性能，对熔融盐和金属铝液侵蚀作用具有良好的抵抗性，以及具有较小的气孔率，抗压强度高和低灰分等；缝糊用来填充炭块组之间的以及炭块组四周的缝隙，缝糊在焙烧后应具有良好的导电性和较高的机械强度，同时缝糊与炭块应有很好的粘结性能；高强、轻质浇注料在105~110℃烘干后，其耐压强度和抗折强度应达到设计要求的指标。
2 选择适宜的施工机具、是确保施工质量，提高工效的必要条件
2.1 在底部炭块的制作过程中，用于加热底部炭块的机具有电热耦和恒温槽两种。电热耦加热是将电热耦放到炭块燕尾槽内的加热炭块，用帆布盖住炭块表面，使其温度控制在90~110℃之间。而用恒温槽进行通电加热。两种加热设备相比较，用恒温槽加热是将炭块吊入恒温槽内，进行加热的效果较好，它能使炭块各部份均匀受热，温度也较容易控制。而缺点是受场地的限制，恒温槽通常是不能移动，如果不能就近制作底部炭块，那么就必须增加运输炭块的工具。用电热耦加热的优点是不受场地限制，操作简单，可以直接在制作场地加热，而缺点是加热温度不够均匀，往往容易出现炭块中部的温度较高，而炭块两端由于散热较快，温度往往偏低，甚至达不到要求的温度，影响施工质量。
2.2 加热缝糊的设备也通常采用恒温槽加热和混捏锅加热两种。从实践的效果来看，应优先选用混捏锅加热。因为用恒温槽加热往往是将成袋糊料放入恒温槽内，而加热的过程中又不能搅拌，因此，最终加热出来的糊料中成团成块的糊料较多，这些成团成块的糊料在扎固中是不能使用的。而且成袋的糊料加热后，也容易出现温度不均匀的现象，糊料表面的温度高，而中间的温度低。采用混捏锅加热恰好能克服上述的缺点。混捏锅（一般容积为2m3）加热是将袋装的糊料破碎后放入锅内，加热温度可以根据需要事先设定，而且在加热过程中可以象搅拌机一样搅拌糊料，边加热边搅拌，这样加热出来的糊料基本没有成团成块的现象，而且糊糊的温度相当均匀。
2.3 气动捣固机是捣缝糊的主要机具。国产的捣固机往往体积较大，不易操作，元件的损耗较快，故障率高；而进口的气动捣固机体积较小，操作容易，故障率低性能较好，但进口的捣固机在价格上通常比国产的要高许多。捣固机的锤头要配备齐全，标准的配置应有四种规格的锤头，即50×50×50mm的方锤、60×60×8mm平锤、35×50×50mm的方锤和50×50×8mm的拉毛锤。每种锤头用于不同的部位，如果施工单位的锤头配备不全，则直接影响内衬的捣固质量。
2.4 在电解槽的筑炉施工中，为了确保施工质量，一些简易的辅助工具也是必不可少的。如在阴极方钢的粘结时，需要分六层加糊料，为了确保每层糊料的厚度，施工单位应自制六种不同高度的刮板，每相邻两种刮板的高度差，即应加入的糊料厚度，类似这样的简易自制工具，也在一定程度上反映了一个施工单位的施工经验和技术水平。
3 采用科学合理的施工工艺，规范化、标准化施工
3.1 在阴极方钢的除锈工艺上，有酸洗和喷砂除锈两种工艺。采用喷砂除锈的实际效果要比酸洗更好。酸洗除锈需要经过酸洗、中和、钝化等流程，施工较复杂，而且盐酸的浓度需要及时补充，一旦浓度不够，除锈的效果即达不到要求，钢棒上还会残留斑点状的氧化皮。
3.2 阴极方钢与炭块的粘结
3.2.1 将加热好的炭块搁置在组装平台上就位，用压缩空气将燕尾槽内的灰尘吹净。
3.2.2 首先进行最下面一层垫层的扎固，将加热好的钢棒糊加入燕尾槽内，用样板刮平，加料厚度为29-32mm，扎成后厚度为18-20mm。由一名捣固手用平锤头进行扎固。风动捣固机扎固糊的风压不低于0.6MPa，以每锤移动10-20mm的速度往复捣固两次。
3.2.3 垫层扎固完后，用天车将加热好的钢棒吊入燕尾槽内，调整表面平整度和长度尺寸，若表面平整度超过规范规定时，应重新调整底部垫层的平整度，全部调整合格后，将燕尾槽两端挡板和固定丝杠拧紧。钢棒固定装置安好后，其表面缝用木楔在距炭块端部约650mm处楔入，做临时定位。
3.2.4 除垫层外，钢棒与炭块间分六层进行扎固，每次加糊的厚度分别为40、48、48、48、48、45mm，扎固后的厚度分别为25、30、30、30、30、35-37mm。在铺糊时要用刮板刮平，确保加糊厚度。扎固时由四名捣固手分别站在炭块两侧，由端头到中央往复进行。在同一侧，由两人扎固一条缝，在缝中间搭接捣打100mm，以确保接头质量。捣固手要进行捣固两个往返，锤行程每次移动10~20mm左右。
3.2.5 在扎固最上一层糊料时，采用放置导向板进行扎固，以免损坏炭块。
3.2.6 导向板取掉后，刮掉多余的糊料，用手锤压光；取掉端头的挡板，用小锤修补平整，不准有麻面。扎固完后的炭块表面，糊料和钢棒呈水平，表面平整。
3.3 炭间糊的扎固
3.3.1 扎固前应首先切断槽体加热电源，然后开始测温槽体的温度，从短侧开始测第一、第十三、第二十六组阴极炭块，每块各测三点。槽温应控制在80~100℃之间。
3.3.2 若槽温符合要求后，则移开保温罩，搬走加热片，用风管将槽内灰尘吹净，紧接着在立缝三面均匀喷涂一层0.5mm左右厚度的热煤焦油，并安装好立缝端头挡板，用木楔顶紧。
3.3.3 由十二名捣固手扎固二十四条立缝，两人为一组同时扎固一条缝，为了确保接头扎固质量，应各向对方方向多扎20mm。
3.3.4 每条立缝分八层扎固，除底层一次加料扎成60mmm外，其余各层都分两次加料。为了控制每层加糊的厚度，铺糊人员应使用带有尺寸的刮板，按规定厚度刮平，并将多余的糊料掏出来，再装入保温箱进行保温。
3.3.5 在扎固最后三层立缝时，应使用护板导向捣固，以防止将炭块打坏，扎固的炭帽应高出炭块3-5mm，宽度为40mm。扎固炭帽的糊料不能填得太薄，扎固后不能少于15mm，即嵌入立缝应不少于10mm。扎好后用钢刀切掉两侧毛边，并用手锤压光，使其表面平整光洁。
3.3.6 立缝扎固后，应迅速清洁四周槽内杂物，拆除挡板和木楔，为扎固周围糊作好准备。
3.4 周围缝糊的扎固
3.4.1 周围糊接触面的加热采用4台轻油加热器加热，加热温度控制在90~115℃之间，一般抽三处测量，即两端和长侧中间部位，每处各测3点。
3.4.2 在加热温度适合后，应立即向糊料接触面均匀喷涂一层0.5mm左右的热煤焦油。在扎固时，首先由两人一组开始扎固两短侧缝糊，待扎固至长侧高强浇注料表面时，再由十三支捣固机同时扎固长、短侧缝糊。
3.4.3 在扎固顺序上，首先用50×50×50mm的方锤进行扎固，快速将散料大致扎实，防止热量散失；然后换上60×60×8mm的平锤进行扎固，扎固的原则是首先长距离移动锤头，待基本定型后再短距离移动锤头，直到最后将糊料扎固密实并完成定型；接着换上35×50×50mm的锤头，将贴近阴极炭块边和侧部炭化硅砖边的糊料毛刺扎固平整并密实；最后换上50×50×8mm的拉毛锤将层面扎出麻面，以保证层与层之间结合牢固。
3.4.4 为控制好最后三层斜坡的厚度，应将这三层的标高线划于侧部碳化硅砖上，以供扎糊参考用。
3.4.5 在扎固前后两部分的斜坡接头处时，应先用轻油加热器进行加热后方可进行，但注意切不能将糊料烧成炭化物。
3.4.6 扎固的过程中应防止冷糊混入，同时也要防止其它杂物的混入。完成全部周围糊的扎固后，应将槽内作彻底清扫。
3.4.7 整个扎固时间应控制在六小时以内，时间拖延过长会使槽樘和糊料的温度下降过多，从而影响扎固的质量。
4 结束语
通过施工实践证明，严格按照以上筑炉规程进行施工，扎固成型后的槽子不但外观平整，线条顺畅，而且槽子的内在质量也得到了很好保证，为今后的稳产高产提供了条件。
参考文献
1、葛霖主编《筑炉手册》，冶金工业出版社，2002年版。
2、《钢铁厂工业炉设计参考资料》编写组，钢铁厂工业炉设计参考资料，冶金工业出版社，1979
3、《耐火材料工厂设计参考资料》编写组，耐火材料工厂设计参考资料，冶金工业出版社，1990
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