電解鋁工藝鋁母線制作安裝技術(shù)詳談

引言：鋁母線制作安裝技術(shù)是電解鋁工藝的有效保障，鋁母線不僅投資巨大，而且它的制造和安裝質(zhì)量將直接關(guān)系到電解鋁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，所以提升鋁母線的制作安裝工藝有其存在的必要。

電解鋁工藝是以氧化鋁作為溶質(zhì)，在電解槽內(nèi)給陽極碳素體和陰極鋁液通以強大的電流，在特定的溫度下進行電化學(xué)反應(yīng)的過程。電解鋁的生產(chǎn)工藝并不簡單，需要依托資金雄厚和設(shè)施完備的企業(yè)來完成，電解鋁的生產(chǎn)成本一般是由原材料，能源成本，人力成本，其他費用四部分組成。鋁電解的工藝流程隨著經(jīng)濟發(fā)展和科技進步也在不斷的推陳出新，當(dāng)前世界先進的鋁工業(yè)生產(chǎn)常采用冰晶石一氧化鋁融鹽電解法。在這個過程中，熔融冰晶石充當(dāng)了溶劑，溶質(zhì)依然是氧化鋁，在電解槽內(nèi)給陽極碳素體和陰極鋁液通以強大的電流，在特定的溫度下完成電解鋁過程。鋁母線是鋁電解生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要組成部分，有關(guān)于鋁母線不僅投資巨大，而且它的制造和安裝質(zhì)量將直接關(guān)系到電解鋁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，所以提升鋁母線的制作安裝工藝有其存在的必要。鋁母線工藝具體集中在制作工藝，安裝工藝和焊接工藝上，當(dāng)前在鋁母線工藝上已經(jīng)積聚了豐富的經(jīng)驗，在經(jīng)驗中創(chuàng)新，不斷提升鋁母線工藝，優(yōu)化電解鋁過程，復(fù)興鋁產(chǎn)業(yè)。

一、鋁母線制作安裝技術(shù)工藝

1.鋁母線制作工藝

混合爐爐眼流出來的鋁液經(jīng)過固定槽后，將結(jié)晶器和引錠頭的空間注滿，結(jié)晶器里面的循環(huán)水從外圍流通冷卻，使引錠頭處的鋁液發(fā)生凝固以及外殼凝結(jié)，循環(huán)水進行第二次冷卻，引錠架壓軸作用，母線便成型。鋁母線制作主要涉及到鑄造系統(tǒng)、拉錠系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等，鑄造過程對于溫度控制要求比較高，一般在680到720攝氏度，工藝流程先從電解原鋁開始，經(jīng)過灌爐、扒渣、配料、精煉、降溫、開眼鑄造、鋸切再到成品檢驗，最后到入庫。電解原鋁對于原鋁的篩選比較苛刻，要有準確的預(yù)分析報告，保證原鋁品味99.70，也可以使用99.60原鋁，但是硅的含量必須小于0.10。鋁母線制造過程中會產(chǎn)生大量的廢料，一定要做好處理，通常采用的廢料處理方式是：一種是將部分廢品鋸切成10公分厚度的小塊進行儲放，作為流槽降溫冷料循環(huán)利用；另一種是將廢渣中清撿出來的鋁片及時收集回爐。

2.鋁母線安裝工藝

母線規(guī)格較多、數(shù)量巨大、加工精度高，在安裝和焊接上其安裝工序和槽殼等結(jié)構(gòu)的制作一般來說是同時進行的，小有不同。鋁母線的材料質(zhì)量上必須從嚴把關(guān)，嚴格控制，鑄造鋁母線，一定要按照規(guī)范中的標(biāo)準來，對于材料落實審核工作，對其外觀、證書以及檢驗報告都要做到二次審查。在此給出硬鋁母線料矯正允許偏差（mm）和鑄鋁母線加工允許偏差（mm）：

（1）硬鋁母線料矯正允許偏差中若是直線度，任意長度范圍內(nèi)允許誤差3mm，全場范圍內(nèi)6mm；若是平面度，任意1000mm長度內(nèi)根據(jù)料長分別定為正負2mm和正負3mm；全場范圍內(nèi)根據(jù)料長分別定為正負10mm和正負20mm。

（2）鑄鋁母線加工允許偏差中母線長度偏差為正5mm到負2mm；表面粗糙度的表面輪廓平均偏差為0.025mm。

在安裝中為降低短路母線聯(lián)結(jié)處的接觸電阻，一般兩個接觸面都要求刨光滑，這是一種非常有效的方法，同時還要采取防機械損傷措施和化學(xué)腐蝕措施，在加工精度上，應(yīng)當(dāng)是按照圖紙設(shè)計，安裝時要求對接觸表面進行清潔處理，對容易導(dǎo)電的觸面進行平刮和做平，應(yīng)當(dāng)保證接觸面積是大于百分之九十的。在用螺栓擰緊的時候要從里面向外面進行分段意義上的擰緊，擰緊后要做進一步的規(guī)范檢查。鋁母線在胎具上剛性固定要嚴格按照鋼楔、墊板、槽鋼或者角鋼再到平臺的順序。鋁母線的安裝也有陰陽極上的區(qū)別，所有鋁母線的安裝都要嚴格按照圖紙尺寸以電解槽橫向、縱向中心線和水平標(biāo)高來確定鋁母線的空間位置，把誤差控制在《鋁母線焊接施工及驗收規(guī)程》（YS5417-95）允許的誤差范圍之內(nèi)。比如：陽極母線的安裝就應(yīng)該以鋁電解槽中心線為基準，立柱母線和加工件的誤差按經(jīng)驗為同槽兩槽上母線截面尺寸差允許誤差是2mm；同槽兩槽上母線長度差允許誤差為2mm；兩槽上母線安裝中心與長軸線偏移允許誤差為2mm；槽上母線水平度允許誤差5%；兩槽上母線工作面間距差允許誤差為4mm；兩槽上母線對角線長度差允許誤差為3mm；槽上母線夾陽極加工件平面鉛垂度允許誤差為0.55%。鋁母線安裝的最后一個環(huán)節(jié)就是安裝質(zhì)量的檢查了，這是保障安全的最后一道防線了，其中具體要求有：1、所有焊工都必須經(jīng)過培訓(xùn)、考試合格取得焊工證后才能從事焊接工作； 2、施工前要制定焊接作業(yè)指導(dǎo)書和焊接工藝評定，并對所有焊工進行交底；3、設(shè)置專門的質(zhì)量檢查員對整個焊接過程進行監(jiān)控，不定時地對焊工施焊的部位進行撬板檢查，并做好撬板檢查記錄；4、必須按圖紙和規(guī)范要求使用合格的氬氣和焊絲，氬氣純度≥99.99%，焊絲采用純鋁焊絲，材料出廠必須三證齊全；5、施焊前必須將鋁母線和焊板表面的氧化層和油污等打磨干凈，焊完的焊口必須由焊工打上鋼印；6、焊縫的表面應(yīng)當(dāng)飽滿光滑和均勻潔凈，焊縫之間不能有氣孔夾渣等焊接缺陷；7、導(dǎo)電率應(yīng)當(dāng)滿足要求；安裝后的鋁母線要符合美觀要求；電阻值不超過5～6%。

二、鋁母線鑄造常見問題及改進策略

電解槽槽底被熔穿導(dǎo)致鋁液漏出致使平衡槽底平衡鋁母線被沖斷。一般修復(fù)方式為焊接修復(fù)，澆鑄修復(fù)等方式，修復(fù)過程中產(chǎn)鋁設(shè)備停止工作造成產(chǎn)鋁損失，對于鋁母線的修復(fù)工藝通常是：先將母線斷口處進行打磨，將上面的氧化皮進行清理，使用鉆頭令斷口兩端鋁母線增加蜂窩孔洞，有利于在澆鑄過程中促進鋁塊和母線的接合；然后要安裝澆鑄鐵模，進行預(yù)熱之后，將鋁母線斷口加熱進行最終澆鑄。對于鋁母線澆鑄修復(fù)工藝尚還有許多改進的地方：

第一，要做好準備工作，在修復(fù)過程中要盡量節(jié)約時間，對于儀器也要做到檢查完備。

第二，澆鑄過程中因為要考慮電流和磁場作用下會造成鋁液的飛濺，整個操作過程是容易導(dǎo)致安全事故的，所以在做好安全措施的同時要加快導(dǎo)電和控制好電流電壓。

第三，在修復(fù)之前要做好對鋁母線問題的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，對于母線溫度，壓降等資料要完整，這樣才能最大限度的采取最優(yōu)化措施來保證電解槽的安全。

鋁母線是指將電流匯集起來進行二次分配或者短距離輸送電流的電體。硬母線和軟母線是較常見的兩種鋁母線，硬母線材料一般是鋁銅混合，形狀多樣；軟母線材料一般則是銅鋁，純鋁或者純銅。鋁母線之間的連接方式以焊接和螺栓連接為主。工業(yè)鋁電解槽的基本結(jié)構(gòu)主要由四大部分組成：陰極裝置，陽極裝置，母線裝置和氣體回收裝置。可見，鋁母線對于電解鋁過程是至關(guān)重要的，母線裝置則是由三部分組成：陰極母線，陽極母線和立柱母線。鋁母線在配置上的差異要看電解槽的排列方式，母線制造工藝要求較高，主要是由它本身的作用所驅(qū)使的，它在整個電解鋁過程中對于電流和磁場的控制是決定性的。

綜上而言，鋁母線是電解鋁工藝中的突出代表，也正是因此，鋁母線工藝要求更加高，鋁母線工藝中又以制作工藝和安裝工藝為代表，這兩種工藝將直接決定鋁母線在整個電解鋁過程中的經(jīng)濟和質(zhì)量效益，對于鋁母線工藝當(dāng)前仍然有很多不完善的地方，這有待于我們的鋁工業(yè)技術(shù)人才進一步突破難關(guān)，使金屬鋁造福于人類。

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（作者單位：十一冶建設(shè)集團有限責(zé)任公司安裝工程公司）

作者簡介：魏銀旭，男，出生于1974年7月，籍貫：廣西柳州市，就職于十一冶建設(shè)集團有限責(zé)任公司安裝工程公司，副經(jīng)理，工程師職稱