高導(dǎo)電雙鋼棒在240kA鋁電解槽上的應(yīng)用

張東存　王繼民

摘 要：本文圍繞240kA鋁電解槽上應(yīng)用的高導(dǎo)電雙鋼棒技術(shù)進(jìn)行討論，對(duì)高導(dǎo)電雙鋼棒技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容加以了解，并對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行探討和描述。

關(guān)鍵詞：高導(dǎo)電雙鋼棒；240kA鋁電解槽；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TF821 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）32-0262-01

電解鋁生產(chǎn)行業(yè)是典型的高能耗產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)活動(dòng)，不僅會(huì)對(duì)能源造成大量的消耗，同時(shí)也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的影響，隨著資源的枯竭以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的深化，該行業(yè)的發(fā)展局勢(shì)也變得越來越緊張，為了使這種問題得到有效的改善，國(guó)家開始針對(duì)電解鋁生產(chǎn)設(shè)置電能消耗指標(biāo)，只有生產(chǎn)達(dá)標(biāo)企業(yè)才能在電價(jià)方面獲得一定的優(yōu)惠政策，這也在一定程度上推動(dòng)了電解鋁行業(yè)的技術(shù)更新，使得越來越多的高效節(jié)能技術(shù)被應(yīng)用在了電解鋁生產(chǎn)當(dāng)中，不僅減少了電力消耗，同時(shí)也降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到了保證，因此，本文針對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行具體研究。

1 高導(dǎo)電雙鋼棒技術(shù)

所謂的高導(dǎo)電雙鋼棒技術(shù)，實(shí)際就是從材質(zhì)以及結(jié)構(gòu)等方面入手，對(duì)陰極鋼棒進(jìn)行改變，在其中間開縫、端頭部分設(shè)置絕緣材料，以此來降低電解槽爐的水平電流，使電流效率得到有效的提升，從而達(dá)到減少電能消耗的目的。該項(xiàng)技術(shù)的主要特點(diǎn)如下：①陰極鋼棒主要使用高導(dǎo)電性材料進(jìn)行制作，能夠有效減少鋼棒自身的壓降；②對(duì)雙陰極鋼棒技術(shù)加以應(yīng)用，對(duì)鋼棒實(shí)施開縫處理，使電流分布得到有效的優(yōu)化，不僅能夠使水平電流有效減少，同時(shí)還能推動(dòng)電流效率的提升；③采用納米復(fù)合材料進(jìn)行絕緣層的制作，能夠使陰極鋼棒自身的導(dǎo)電接觸面得到合理的優(yōu)化，可以有效調(diào)整電解槽當(dāng)中的磁場(chǎng)，還能擴(kuò)大極距，對(duì)鋁液二次損失的問題具有一定的改善作用；④通過對(duì)陰極鋼棒本身的組裝工藝和尺寸的優(yōu)化，能夠使炭塊和鋼棒更加緊密的接觸，使兩者之間的接觸壓降有效降低；⑤對(duì)相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備加以使用，檢驗(yàn)組裝質(zhì)量，能夠使槽炭塊的壓降得到保證；⑥對(duì)高導(dǎo)電鋼棒配套的冷搗糊加以應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)不會(huì)對(duì)現(xiàn)有電解槽殼結(jié)構(gòu)、筑爐工藝以及陰極炭塊組裝進(jìn)行改變，能夠使原有的電解槽設(shè)計(jì)參數(shù)得到有效的保存[1]。

2 高導(dǎo)電雙鋼棒在240kA鋁電解槽上的應(yīng)用

文章主要選擇某公司自主研發(fā)的特種合金鋼作為鋼棒，這種材質(zhì)與普通鋼棒相比具有更高的導(dǎo)電性，具有減少電阻的作用。

（1）優(yōu)化鋼棒尺寸，將鋼棒燕尾槽部分的高度設(shè)置在1～2mm范圍內(nèi)，原有鋼棒的設(shè)計(jì)尺寸為180×70mm，需要將其改為198×70mm。

（2）對(duì)高導(dǎo)電雙鋼棒自身結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的優(yōu)化，通過專用軟件進(jìn)行分析，針對(duì)電解槽實(shí)施模擬仿真操作，使鋼棒開縫及絕緣處理能夠得到相應(yīng)的理論支撐，以此來提升處理方案編制的科學(xué)性與合理性，在本方案當(dāng)中，主要在陰極鋼棒與燕尾槽接觸面相距80mm的位置、與棒端頭相距450mm的位置進(jìn)行開縫處理，在處理過程中，應(yīng)該沿著陰極棒的方向進(jìn)行，開縫的長(zhǎng)度為600mm，寬度為2mm，能夠使電解槽部分的電流得到有效的阻斷，使電解槽當(dāng)中的水平電流密度有效降低，具有提升電流效率的作用[2]。

（3）將納米絕緣材料涂刷在鋼棒端頭，涂刷長(zhǎng)度為475mm，鋼棒需要有490mm的部分伸出陰極，余量預(yù)留長(zhǎng)度為15mm，主要是為了避免陽極坐偏對(duì)鋼棒導(dǎo)電性能造成影響，絕緣層主要設(shè)置在澆筑料當(dāng)中，從理論的角度來看，該澆筑料位置不具備導(dǎo)電性，但在實(shí)踐過程中，在一些因素影響下，也會(huì)出現(xiàn)電流流過的現(xiàn)象，所以需要對(duì)其絕緣設(shè)置進(jìn)行不斷的優(yōu)化。

（4）對(duì)高導(dǎo)電雙鋼棒設(shè)置配套的冷搗糊，可以有效減低電阻率，在常溫狀態(tài)下，其電阻率能夠從65？滋？贅·m降低到45？滋？贅·m以下，對(duì)降低爐底壓降具有積極的作用，通過研究高導(dǎo)電雙鋼棒的工作性能，對(duì)冷搗糊加以應(yīng)用，能夠?qū)⒏邔?dǎo)電雙鋼棒與鋼棒糊更加緊密的結(jié)合在一起，有利于接觸壓降的控制[3]。

（5）對(duì)炭塊組裝工藝加以優(yōu)化，采用石墨粉對(duì)燕尾槽當(dāng)中的糊墊進(jìn)行替換，提升炭塊和鋼棒之間接觸的均勻性和密實(shí)性，其工藝流程包括：采用調(diào)運(yùn)的方式將完成加熱的陰極炭塊送至組裝臺(tái)，固定好以后進(jìn)行吹掃，并對(duì)兩端擋板進(jìn)行安裝，對(duì)炭塊溫度進(jìn)行測(cè)試和記錄，使其溫度能夠保持在80～100℃，石墨粉在燕尾槽當(dāng)中的敷設(shè)厚度為2mm，使用樣板進(jìn)行刮平處理，并將其作為鋼棒墊層進(jìn)行使用，燕尾槽端頭需要使用糊料加以封堵，避免放置鋼棒的過程中出現(xiàn)石墨粉流失的問題，以組為單位對(duì)鋼棒進(jìn)行預(yù)熱處理，并設(shè)置在燕尾槽當(dāng)中，按照放置要求，進(jìn)行合理的調(diào)整，并使用鐵楔進(jìn)行固定處理，陰極炭塊和鋼棒的組裝需要保證兩者的中心對(duì)齊，放置鋼棒的長(zhǎng)度偏差應(yīng)該低于15mm，而彎曲度要在3mm以下，要保證炭塊及鋼棒的平整度，鋼棒與炭塊之間的縫隙需要分多次進(jìn)行扎固，各層加糊處理以后還要對(duì)其進(jìn)行刮平，確保端頭沒有多余的糊料，使加糊厚度能夠符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，安排兩名工作人員以固定速度對(duì)鋼棒端頭進(jìn)行捶打，使用層厚樣板對(duì)鋼棒縫隙進(jìn)行檢查，如果厚度過大，需要使用搗固機(jī)進(jìn)行處理，在完成搗固以后，需要進(jìn)行糊料，并將多余糊料刮去，使用手錘完成鋒面壓光。

（6）對(duì)專用的壓降檢測(cè)儀加以使用，對(duì)鐵碳?jí)航颠M(jìn)行測(cè)量，并保證測(cè)量值具有較高的準(zhǔn)確性，能夠?yàn)楹罄m(xù)工作帶來參考，使高導(dǎo)電雙鋼棒的應(yīng)用效果得到保證，完成組裝的陰極溫度恢復(fù)到常溫水平，對(duì)壓降進(jìn)行測(cè)量應(yīng)≤60mV[4]。

3 結(jié) 語

綜上所述，將高導(dǎo)電雙鋼棒技術(shù)與原有技術(shù)結(jié)合起來，能夠使電解槽爐底部分的水平電壓及壓降大大降低，有效減少電解鋁的生產(chǎn)能耗，并且應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)不會(huì)使電解槽出現(xiàn)壓極距，能夠有效保證電流的效率，另外，高導(dǎo)電雙鋼棒技術(shù)的應(yīng)用，不需要對(duì)電解槽結(jié)構(gòu)及相關(guān)工藝進(jìn)行改變，所以不會(huì)出現(xiàn)工作量增加的問題，對(duì)電解鋁的可持續(xù)發(fā)展具有積極的作用，因此，有必要對(duì)其進(jìn)行大力的推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭永龍.高導(dǎo)電雙鋼棒在240kA鋁電解槽上的應(yīng)用[J].有色冶金節(jié)能，2014，3（4）：16～19.

[2]李 賢.高導(dǎo)電雙鋼棒鋁電解槽生產(chǎn)實(shí)踐[J].有色金屬（冶煉部分），2015，7（2）：17～20.

[3]康 煒.240kA預(yù)焙鋁電解槽不停電停槽操作實(shí)踐[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，2（24）：14.

[4]伍玉云.300kA鋁電解槽電熱應(yīng)力及鈉膨脹應(yīng)力的仿真優(yōu)化研究[D].中南大學(xué)，2013.

收稿日期：2018-9-18