镁电解下插阳极流水线槽阴极及阳极安装工法七冶安装有限责任公司钢结构设备制造分公司王其俊 李华1、前言七冶是国内铝电解行业建设队伍中的一支标头兵 ,多年来承接了全国及国外各 种规格型号的铝电解槽制作安装工程从电解槽下部槽的零部件如摇篮架、底板、 长侧板、端侧板等制作安装到电解槽上部结构制作安装以及电解槽槽内衬砌筑 ,总 结了自已一套成熟的施工经验,取得了辉煌的成果镁电解槽的生产工艺比铝电解槽要复杂,镁电解槽不仅会产出金属镁,而且会产 生氯气,所以对电解槽的密封性设计要求高 ,对于下插镁电解槽 ,阳极与阴极的安装 都是固定在槽内衬,与槽内衬穿插作业多,在安装过程中须保证阳极与阴极的极间距 与垂直度为保证镁电解槽阳极与阴极安装精度及配合好槽内衬砌筑质量及进度, 特编制本工法2、特点2.1合理安排阳极与阴极的吊装工作,与槽内衬作业班组错开时间,保证了钢结构 与筑炉两个专业的施工进度2.2 熟悉阳极与阴极安装流程,控制好罩板及钢阴极板上的挡板焊接变形 ,避免 罩板与石墨阳极的间距得不到保证而返工2.3用专用胎具进行阳极与阴极的校整,保证了极间距与垂直度偏差在允许范围 之内2.4 强化施工过程质量检查工作,阳极与阴极安装自检合格后,必须组织总承包、 监理、业主检查四方签字确认后再进入下一道工序,确保了施工质量。
3、适用范围本工法不仅适用于镁电解下插阳极流水线槽,也可以应用于类似如图 1 阳极与阴极安装方式的镁电解槽图 1 石墨阳极与钢阴极安装方式4、工艺原理石墨阳极在筑炉铺设完铸石板后才能安装 ,钢阴极板等石墨阳极安装完后筑炉 砌筑到阴极安装的位置才能安装,而且由于石墨阳极与槽长侧板之间的空间有限,罩 板不能先焊接在钢阴极板,否侧无法安装钢阴极板因相邻的钢阴极板之间的间距 只有290mm，为了保证罩板与钢阴极板的焊接质量，钢阴极板从电解槽一头往另一 头按顺序进行吊装,且吊装完一块钢阴极板就与一块罩板进行组对焊接完,才继续吊 装下一块钢阴极板,待所有的钢阴极板与罩板组焊完后采用专用胎具进行校正熟 悉阳极与阴极安装流程才能保质保量地完成施工任务5、工艺流程及操作要点5.1 工艺流程石墨阳极与钢阴极安装流程图5.2 操作要点5.2.1 施工准备1、镁电解槽槽壳安装完毕并组织验收合格2、石墨阳极到货后要组织开箱验收,要提供产品质量合格证3、检查钢阴极板及罩板制作是否符合图纸要求,特别是焊接变形有没有控制在 允许范围之内,并打磨铁锈、油污等杂质4、准备石墨阳极及钢阴极的吊具,特别是要保护石墨阳极不能因为受力而损坏5、制作石墨阳极和钢阴极的校正胎具,考虑石墨阳极及钢阴极校正后交给筑炉 进行固定需要时间,从安装数量及施工进度考虑,各准备4套胎具,石墨阳极校正胎具 如图 2,钢阴极板固定胎具如图 3。
石墨阳极校正胎具图 2 石墨阳极校正胎具图 3 钢阴极板固定胎具5.2.2 技术要求1、沿槽壳长度方向为纵向,沿槽壳宽度方向为横向,石墨阳极与钢阴极的纵横向 垂直度允许偏差为土 1mm2、 沿着纵向相邻石墨阳极中心线之间的距离为350mm，相邻钢阴极板中心线之 间的距离为350mm,阴阳极相对面间距为极距,极距为50mm，极距允许偏差为土 1mm3、 沿着横向相对石墨阳极端面之间的距离为1120mm,相对钢阴极板端面之间的 距离为1100mm,石墨阳极端面到槽売纵向中心线的距离为560mm,允许偏差为0~ +5mm,钢阴极板端面到槽売纵向中心线的距离为550mm,允许偏差为0~+5mm4、 靠近槽売的石墨阳极端面到罩板之间的距离为80mm,允许偏差为土5mm,同 —排的石墨阳极最前与最后各2块与槽売的距禺应相等,允许偏差为土5mmo5.2.3 施工步骤1、每台下插阳极流水线槽有32块石墨阳极（每块重1456kg） ,30块钢阴极板 （每块重805kg） ,32块罩板（每块重71kg）o吊装工作量很大，况且有筑炉施工队 伍进行大量的筑炉材料吊装,所以车间里的行车使用十分紧张 ,为了不相互影响,让 筑炉把所有槽子的底板上铺设铸石板,具备安装石墨阳极条件,在铸石板上画出石墨 阳极的纵向安装线,集中力量和时间把每台槽子的石墨阳极全部吊装到位。
2、石墨阳极找正工作要从槽子的横向中心线往槽子两侧开始 ,这样可以减少安 装的累计误差,从而保证了同一排的石墨阳极最前与最后各2块与槽壳的距离相等 首先将槽子的每块石墨阳极在纵横向位置找正,按照图 2 所示把校正胎具放置在槽 壳,每颗调节螺栓与石墨阳极接触的位置垫上木块 ,为了保护石墨阳极表面不被损 伤因为石墨阳极与铸石板之间不允许垫其它的垫块如钢板、木块 ,为了调节石墨 阳极的纵横垂直度偏差,靠螺栓来调节石墨阳极的纵向垂直度,石墨阳极的横向垂直 度通过把铸石板加工成楔子垫在石墨阳极的下面来调节3、从槽子横向中心线开始往两侧进行校正石墨阳极,控制好石墨阳极纵横之间 的距离和垂直度,使其偏差在技术要求范围之内 ,石墨阳极找正完后要进行自检,合 格后通知总承包组织监理、业主来验收,四方签字确认合格后通知筑炉开始浇筑进 行下一道工序4、等筑炉队砌筑到安装钢阴极板的条件后,开始安装钢阴极板,采用倒退法进行 钢阴极板与罩板的吊装、组对、焊接从靠近槽子的第一块钢阴极板开始 ,吊装一 块罩板与钢阴极板进行组对、焊接,完成后按顺序吊装第二块钢阴极板、罩板,以此 类推完成所有的钢阴极板与罩板的吊装、组对、焊接工作。
由于钢阴极板及罩板吊 装、组焊工程量很大,为了充分利用行车,组织一班人进行晚上进行吊装、组焊钢阴 极板工作5、校正钢阴极板按照上述校正石墨阳极的程序一样进行 ,每校好一块钢阴极板 就用固定板及钢条把钢阴极板点焊固定校正好钢阴极板组织四方检查会签 ,合格 后交付筑炉进行浇注、砌筑等下一道工序6、等钢阴极板用浇注料固定后切割掉所有的固定板、钢条与胎具 ,并将钢阴极 板上所有的焊疤进行打磨,对钢阴极板有损伤的要进行补焊再打磨7、为了保证施工连贯性,要形成流水线作业首先集中两班人员进行校正两台 石墨阳极,合格后交付筑炉队然后让筑炉队也集中力量固定石墨阳极、砌筑达到 安装钢阴极板的条件最后一班人进行校正石墨阳极,一班人进行校正钢阴极板 这样石墨阳极、钢阴极板安装与筑炉可以穿插作业,相互不受影响5.3 劳动力组织（见表 1）表1 劳动力组织情况序号工种/岗位人员数量岗位职责1现场负责人1生产协调2技术贝1技术及质量检查3起重工2吊装钢阴极与石墨阳极工作4铆工4组对钢阴极、校正阳极与阴极5电焊工4焊接胎具及钢阴极板6气焊工2下料胎具用料、切割焊瘤7行车工1开行车8电工1现场维护用电9辅助工6搬运材料及打磨除锈工作6、材料与设备本工法无需特别说明的材料,采用的机具设备见表2表 2 机具设备表序号设备名称规格型号数量备注1行车16/511台吊装用2co2气保焊机YD—350KR2台焊接钢阴极板与罩板3螺旋千斤顶5t4台校正阳极与阴极4油压千斤顶5t4台校正阳极与阴极5气焊工具2套切割6磁力线坠5m4件测量垂直度7角向磨光机100型5台打磨除锈8铁水平350mm2件测量水平度7、质量要求石墨阳极分为一级品、二级品及次品,到货后要总承包组织监理、业主进行开箱 验收,检查出厂合格证、质量证明书及评定等级报告,次品绝对不能用于安装,每台槽 子的石墨阳极二级品不能超过 8 块。
石墨阳极受到外力容易破损,吊装、校正石墨 阳极时要采取措施保护石墨阳极不受到较大外力钢阴极板上的挡板及罩板制作要控制好焊接变形 ,如果焊接变形超过允许范围 , 要进行重新校正,避免槽子内组焊好的钢阴极板出现次品,将直接影响钢阴极板的校 正工作,保证不了钢阴极板端面到槽壳纵向中心线的距离允许偏差此时进行处理 空间非常狭小,要取出其中一块钢阴极板,必须将其后面的每一块钢阴极板全部取出 才行,所以一定要严格把关,绝不能出现返工石墨阳极及钢阴极安装完后,每台都要按照质量验收程序进行,不要怕麻烦首先 自检合格后再由总承包组织监理、业主进行四方检查验收 ,签字验收后才能允许进 行下一道工序否侧不按照质量验收程序进行,一旦筑炉完成对阳极或阴极进行浇 注后发现某块阳极或阴极出现安装尺寸超过允许偏差将无法进行处理 ,只有将筑炉 重新拆除,石墨阳极将受到损伤,后果相当严重阳极与阴极安装检查项目参照《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2010)、施工蓝图、设计下发的安装规程等设计文件8、职业健康和安全环保措施8.1 认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结 合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工 地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员 的职责，抓好工程的安全生产。
8.2 施工现场按符合防火、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完 善布置各种安全标识8.3 氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器有防 止回火的安全装置8.4 施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关 规范规定执行8.5 进入施工现场一定要戴好安全帽,上高空要佩戴安全带8.6夜间施工要保证车间内照明充分，在槽子内的照明要使用36V的安全电压8.7 石墨阳极表面比较光滑, 校正石墨阳极时要站在上面, 特别注意要采取防滑 措施， 应穿防滑鞋8.8 吊装石墨阳极与钢阴极板时要保护好自己， 不要挤到手、砸到脚8.9将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡， 做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明， 每天做到工完场地清9、效益分析本工法将镁电解槽的内部结构安装流程完整地叙述， 指出阳极与阴极安装需控 制的要点， 通过两个专业施工队伍的配合合理安排施工人员及作业时间 ， 加强施工 过程质量控制， 避免出现返工现象， 保质保量地完成了施工任务若果施工过程中不 严格按照此工法进行， 某个控制环节出现了纰漏， 将进行大工作量地返工， 不仅施工 工期得不到保证， 而且筑炉材料及石墨阳极将受到损失， 由此产生的直接损失和间 接损失将非常地大 ， 所以此工法对工程施工顺利地完成起到了保证 ， 也产生了较大 的经济效益。
10、应用实例攀枝花市金江镇钒钛工业园区攀钢 15Kt/a 海绵钛工程引进乌克兰设计技术, 其中镁电解车间共有1 台头槽、2 台上插阳极精炼电解槽、26台下插阳极精炼电解 槽、1台分离槽本公司施工了1台头槽、2台上插阳极精炼电解槽、12 台下插阳 极精炼电解槽,按照本工法进行施工,安装1台石墨阳极需要1.5 天,安装 1台钢阴 极板需要 1.5 天,配合好筑炉的施工,12 台下插阳极精炼电解槽只用了2 个月的工 期,保质保量地完成了施工任务,得到了乌克兰专家的认可,为本工艺的推广积累了 经验。