铝电解槽生产工艺和施工概述

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1、1铝电解槽生产工艺与施工概述铝电解槽生产是铝工业生产的核心。近几年西方国家新建或扩建的大型铝厂几乎全部采用 300KA 级（包括 160KA600KA）铝电解槽生产铝。铝工业生产主要是由三大块互相独立又相互依存的生产组成，即氧化铝生产、电解铝生产、铝用炭素材料生产。三大块中电解铝生产是核心。从工艺复杂程度看：氧化铝生产最复杂，铝用炭素材料生产排第二，电解铝生产排第三。从投资额大小看：氧化铝生产最大，铝电解生产仅次，铝用炭素材料生产排后。从施工工期看：氧化铝生产最长，铝电解生产其次，铝用炭素材料生产再次。电解铝生产主要是铝电解槽。一、电解厂房电解厂房一般为装配式钢筋混凝土排架结构。厂房内为两层楼

2、结构，底层有钢筋混凝土设备基础，安装铝电解槽及阴极母线等；第二层为操作层，标高一般约 23m 左右。设备基础和二层楼结构均为钢筋混凝土结构。屋面一般采用轻型钢屋盖，轻型墙面围护结构。厂内配有多功能天车，供更换阳极炭块、出铝、运输等作业，轨顶标高一般为 9m 左右。吊车梁一般为钢筋混凝土预制构件。从建筑工程的角度，土石方、杯口基础、预制钢筋混凝土柱、预制钢筋混凝土吊车梁、现浇钢筋混凝土设备基础、轻型钢屋架、铝板瓦或彩板瓦等，都是常规施工方法施工。二、铝电解槽主要工艺电解铝生产是把氧化铝中的铝转变为金属铝的过程。其生产的主要原理是以熔融的冰晶石氧化铝体系作为电解质，以炭素材料作为两极（即阳极和阴极

3、） ，炭素阳极安装在电解槽上部，阳极母线强大的直流电（30320KA，不同的铝电解槽采用不同的电流）通过炭素阳极材料导入电2解槽的电解液与铝液层并参与电化学反应，然后从炭素阴极材料经阴极母线导出。直流电在电极间产生热能并保持正常的电解温度（920950） ，使冰晶石和氧化铝熔融体变成离子状态，在炭素阳极底部发生分解氧化铝的复杂的电化学反应（称阳极反应） ，阳极的最终产物是 CO 和 CO2 的混合气体（一般情况下，生成的 CO 约占 30%左右） ，在阴极上析出液态金属铝，再铸成铝锭，完成铝的生产。工业铝电解槽装置图如下：三、铝电解槽工程主要工程内容1、厂房内配有多功能天车、每台铝电解槽设槽前

4、控制机一台，配置在厂房纵向小过道一侧。2、铝电解槽制作。主要包括：底梁、母线支架、大梁立柱、槽壳、底板、短侧板、长侧板、摇兰架、上部结构、铝槽罩制作、铝电解槽槽壳组装、上部结构及铝槽罩组装等。3、铝电解槽安装。主要包括：梁安装、摇兰架安装、槽壳与上部结构安装、阳极提升机安装、筒式定容下料器安装、出铝气缸、打壳气缸安装等。4、铝母线制作。主要包括：阳极铸铝母线、阴极铸铝母线、阳极软铝母线、阴极软铝母线的制作。5、铝母线安装。主要包括：阳极导杆、阳极母线、立柱母线、槽底母线、槽侧母线、进电侧母线、短路母线、出电侧母线、阳极软母线、阴极软母线等。6、铝电解槽内衬砌筑。7、压空管网系统及槽上配管。8、

5、槽间盖板制安。四、铝电解槽工程主要施工方法概述铝电解槽制安主要是四个关键：材料、工艺、焊接、变形。材料的一般要求：钢材：对进厂的主要钢材，如槽底板、侧板的钢板应预先作好物理力学试验、化学成分分析的复核，它们的测试数据是否与材料合格证相吻合，否则不得下料。所使用的板材及型材（包括工字钢、槽钢、角钢）等预先平直。所有金属材料不得有锈蚀现象。焊条、焊丝及焊剂：焊条焊剂必须放置于干燥通风良好的仓库内，仓库内不允许存放有害气体和腐蚀性介质，室内保持干净。焊条焊剂在使用前必须按焊条说明书进行烘干。烘干焊条时，禁止将焊条突然放进高温炉3内或从高温炉内突然取出冷却，防止焊条因聚冷或聚热产生脱皮现象。焊丝应符合

6、焊接用钢丝标准，焊丝使用前表面应干燥，无氧化皮、油污和锈蚀。铝材：堆放硬铝焊板、软铝母线等要注意防潮，更不能被雨淋。铸铝母线表面平正，无夹渣、气孔、粗大铸瘤等缺陷，不应有扭曲。软铝母线原材料一般设定宽不定长的铝卷板，外观检查主要看是否有油污，验尺主要视其宽度是否一致，厚度是否超厚或超薄（如果超厚或超薄影响焊接） 。供货原材料是否退火到位，生产厂家应保证退火到位，如退火不到位软铝母线就难以成型。焊接的一般要求：焊接场地的温度应在-5以上，环境温度最好保持 810。如焊接场地的温度低于-5时，应采取措施使之达到 -5以上或采取焊接预热等方法以保证焊接质量。室外焊接有二级风以上时，要有防风措施。焊接

7、应在专用胎具上或平台上进行。施焊前，应将焊接面油漆、油污、泥土、铁锈等清除干净，接件要清除尖角、飞边、毛刺等。焊缝应饱满、充实、平整、光滑，不得有孔隙、夹渣、气泡等缺陷。也不得有间断和浮焊，隐蔽处不得漏焊。控制焊接咬肉范围、组装焊缝公差在允许范围内。在大批施焊前应做焊接性能试验。当焊缝表面有搭接补强板时，需将焊缝铲平或磨平，再进行补强板的焊接。用 CO2 气电联焊进行立焊时，应从下往上进行立焊。如无特殊规定，焊接构件时焊接收缩余量：纵向 1.5%02%0； 横向1%01.5%0。在组装构件上应明显标出制造安装中心线。施焊者应在其所焊的焊缝附近打上专属自己号码的钢印，以保证质量和明确责任。1、铝

8、电解槽槽壳制作。工艺流程图如下：放 样样板制作划 线4剪 切刨 边底板制作 长侧板制作 短侧板制作 摇篮架制作半成品矫形检验槽壳组装焊接矫形检验刷 漆合格成品铝电解槽槽壳及上部结构焊接材料表如下：钢材代号 埋弧自动焊 CO2 气电联焊钢号代号手弧焊焊条型号焊缝牌号代号 焊剂牌号 焊丝牌号代号 焊剂牌号Q235、Q235.A.FQ235、Q235.AJ422J422、J425、J426焊 08.H08焊 08 锰高.H08MnA焊 08 高.H08A焊剂 430焊剂 431焊剂 432H08MnSiH08MnSiA焊剂 430焊剂 431焊剂 432尽量不采用手弧焊,而只采用埋弧焊(对槽底板)

9、，CO 2 气电联焊（其余部位及构件） 。槽底板制作。槽底板是由钢板焊接而成，它一般采用四块钢板拼接。如果订货方便，应尽量考虑为两块板拼接，达到一条焊缝。下料时计算好焊接收缩预留余量。在拼接底板前，用三辊床对钢板预先校平。在底板翻转胎上预组装，组装好的底板用翻转胎放平，如不平则用垫板调正找平。正面焊好后，用底板翻转胎和吊车将底板翻转，进行底板背面清根，再进行背面焊接。焊完后检查底板变形情况，如有变形用火焰进行校正。5去除焊接引弧板后用砂轮机修整端部，将底板吊至堆放场地。注意吊装时要用专用底板吊架并且规划好吊点，以防底板变形。底板仅一面涂防锈漆，一般防锈漆应涂在底板的下面。底板采用自动埋弧焊。槽

10、底板焊接工艺规范如下：槽底板焊接工艺规范焊剂焊丝直径mm板厚mm焊接顺序焊接电流（A ）焊接电压（V）焊接速度（m/n）备注430或431H08MnSiA412正反62066068072035352524.8焊剂经250烘干1.5 小时短侧板制作。短侧板是用多块钢板焊接成的构件。下料时要按设计图展开长度或压弯时圆弧回弹量预留焊缝收缩余量。焊接坡口用刨边机开设，也可用火焰切割。短侧板的过渡边用 SAC-B碰轮气割机切割。压弯用大吨位液压机对短侧板两端圆弧进行冷压，压弯前要将部位准确地划在板料上，必须保证左右两端轴线的平行度和垂直度。组装时应在组装胎具上进行，焊前要将短侧板夹紧在胎具上，焊好冷却后

11、才允许拆卸，在短侧板上标出组装中心线。短侧板的焊接采用 CO2 气电联焊，焊剂 430，焊丝1mm.H08MnSiA.。短侧板焊接工艺规范如下：短侧板焊接工艺规范板厚（mm）焊脚（mm）焊丝直径（mm）电流（A）电压（V ）焊速（m/h）伸出长度（mm）气体流量（ L/min）焊接位置5 911 1 170350 2132 2345 1015 710平焊立焊6长侧板制作。长侧板是由侧板和二层围板焊接而成。下料要按设计图展开长度或压弯时圆弧回弹量预留焊缝收缩余量。成型时长侧板下端向内折弯段，应在专用的长侧板折弯胎具上冷弯成型。组装焊接应限制变形，特别在围板区比较严重。长侧板如需修理与整形，一般用

12、线状加热进行矫正和修理，线状加热时，尽量使每条加热线之间的距离相等，这样可防止加热线之间不均匀收缩而引起的残余变形。长侧板割有阴极钢棒窗口，它的加工采用 SAC-B 碰轮气割机切割，并且锉除飞边毛刺及金属瘤等。每组阴极钢棒中心线以长侧板中心线定位。长侧板两端与短侧板两端在槽壳整体组装时对接，此焊缝是槽壳结构中最重要的焊缝，焊接坡口严格要求。长侧板的所有焊缝采用 CO2 气电联焊，焊剂 430，焊丝1mm.H08MnSiA。长侧板焊接工艺规范如下：长侧板焊接工艺规范板厚（mm）焊脚（mm）焊丝直径（mm）电流（A）电压（V ）焊速（m/h）伸出长度（mm）气体流量（ L/min）焊接位置5 91

13、1 1 260280 2729 2026 1820 1618平焊立焊在堆放时要防止变形。长侧板焊完后要标出组装中心线。摇兰架制作。下料时要按设计图展开长度预留焊缝收缩余量。立柱腹板用碰轮式气割机切割下料，其余的筋板用剪板机剪切下料。立柱外侧带拆角的盖板下料后在液压机上冷压成型成带角度的盖板。焊接采用 CO2 气电联焊，焊剂 430，焊丝 H08MnSiA1mm. 1.2mm。摇兰架焊接工艺规范如下：摇兰架焊接工艺规范7板厚（mm）焊脚（mm）焊丝直径（mm）电流（A）电压（V ）焊速（m/h）伸出长度（mm）气体流量（ L/min）焊接位置5 911 1 260280 2729 2026 18

14、20 1618平焊横焊立焊施焊顺序是，工字钢的上下两块盖板角接焊，应从中心向两端对称退焊(或交叉退焊) ，其余的筋板应交叉施焊。组装摇兰架应在摇兰架的组装胎具上进行。在钢平台上划定摇兰架基准线及两侧立柱安装位置线，插入两侧立柱，并用角尺校正立柱与工字钢的垂直度，用直尺校验两立柱的距离尺寸，合乎要求后点焊固定。电解槽槽壳的组装。装配摇兰架时，将每个摇兰架内侧尺寸两等分，中心线划在工字钢的下翼的侧面。装配位于槽壳横向上的摇兰架，并在其内侧面上划出与底面定位的中心线，将摇兰架与阴极槽壳组装胎上的定位线分别对准就位。用弓形卡兰、契铁等将摇兰架分别与阴极槽组装胎临时固定。再在摇兰架上面铺设石棉板。当阴极

15、槽壳组装完毕，摇兰架与阴极槽壳底板之间还有间隙时，可以用薄钢板垫满。因为短侧板重心位置位于端部托架外侧，所以要在组装平台两端设置临时托架。装配底板时用底板吊装架将底板吊进组装好的摇兰架内，在底板上划出长侧板的装配位置线、检查线和中心线。吊运底板要用专用吊具吊运，以防底板变形。装配长侧板要确认长侧板中心线，将长侧板对准底板上的长侧板安装位置线和中心线，并检查其垂直度。在长侧板与摇兰架之间，插入数根螺栓并适当拧紧，以固定长侧板，同时在摇兰架和长侧板的垂直面之间插入适当的钢垫块使之定位，定位时可使用相应的铁件配合施工。在左右长侧板安装完毕后，为了便于短侧板的安装，可用链式起重机调正位置。检查短侧板的

16、变形和与底板及长侧板的焊接部位并进行修正后，再用8吊具及夹具垂直地吊入短侧板。短侧板与长侧板的拼装合缝，要保证槽内壁宽及槽内壁长控制在规定误差范围内。焊接底板与侧板时，侧板与侧板之间先用点焊固定，并把摇兰架与长侧板的固定全部拧紧。为防止变形，底板与侧板角缝焊前可压一定重物，焊后产生局部变形可用加热修正。焊接顺序如下：、长侧板与底板焊接。、短侧板扁钢与长侧板围板焊接。、短侧板与长侧板焊接。背面清根。、短侧板与长侧板围板对焊焊接。、底板与短侧板、长侧板对焊焊接，采用对称法进行焊接。、短侧板加强筋与底板焊接。、以上焊接完后，根据长侧板与摇兰架之间的间隙选择不多于两块垫板，组合插入其间，并用点焊固定，同时将摇兰架与长侧板的连接螺栓全部再拧紧一次。、成品矫正。注意：槽底板质量对筑炉和炉龄将产生十分重要的影响，如果平整度达不到要求，其