400KA電解槽槽殼變形的原因分析

李磊

摘要：伴隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)工業(yè)技術(shù)也得到了進(jìn)步。在一定程度上400KA電解槽槽殼變形成為限制大型預(yù)焙電解槽安全、高效以及平穩(wěn)運(yùn)行所需要解決的主要問(wèn)題之一，這種情況的出現(xiàn)會(huì)嚴(yán)重影響到電解槽的槽壽命的。基于此，本文主要針對(duì)電解槽實(shí)際生產(chǎn)情況，根據(jù)電解槽殼的設(shè)計(jì)理念，在其中找到了電解槽槽殼變形的原因，并做出分析，在一定程度上給出針對(duì)性的措施，予以有關(guān)單位參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：400KA電解槽;槽殼變形;原因分析;針對(duì)措施

前言

電解槽是鋁電解生產(chǎn)當(dāng)中所需要使用的設(shè)備之一，其槽殼是電解槽體的重要組成部分，在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程當(dāng)中，因?yàn)楦鞣矫娴囊蛩赜绊?，容易?dǎo)致其出現(xiàn)變形，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響到電解槽的正常生產(chǎn)。若是電解槽槽殼的變形影響到電解槽槽壽命的話，在一定程度上必定會(huì)影響到正常生產(chǎn)工作。要解決400KA電解槽槽殼變形就需要在生產(chǎn)中對(duì)技術(shù)條件進(jìn)行優(yōu)化，充分運(yùn)用電解槽大修，從停槽管理到槽殼加固等方面進(jìn)行各環(huán)節(jié)的管理，只有這樣才能讓電解槽槽殼變形現(xiàn)象有所降低。

一：400KA電解槽槽殼變形現(xiàn)狀

電解槽槽殼的變形是會(huì)直接影響到槽壽命的長(zhǎng)短，電解槽槽殼變形主要是從焙燒啟動(dòng)到停槽大修過(guò)程中。電解槽槽殼變形是會(huì)直接影響電解槽的安全穩(wěn)定性，會(huì)造成電解槽的穩(wěn)定性低。在某種程度上也會(huì)直接導(dǎo)致電解槽爐膛內(nèi)部狀況越發(fā)惡劣，這種情況的出現(xiàn)會(huì)讓鋁水平的參數(shù)波動(dòng)不斷變化。若是出鋁之后或是換極之后是很容易造成電解槽的參數(shù)大范圍波動(dòng)的，在一定程度上也有可能造成電解槽槽殼出現(xiàn)變形現(xiàn)象。

二：電解槽槽殼變形的主要原因分析

2.1 電解槽槽殼自身材料強(qiáng)度較低

電解槽槽殼大多都是使用的10-22毫米的鋼板焊接組成的，然而對(duì)于很多的大型電解槽的容量一般都是400KA的電解槽槽型，對(duì)于這種大型的電解槽來(lái)說(shuō)，由于涉及原因造成自身的強(qiáng)度相對(duì)較低，這種情況雖然不是電解槽槽殼變形的主要原因，但是這也是最為重要的原因之一。

2.2 生產(chǎn)技術(shù)條件不足，病槽現(xiàn)象頻發(fā)和鋁電解生產(chǎn)中液態(tài)電解質(zhì)不斷地向陰極炭塊滲透

電解槽病槽的溫度明顯要高于正常溫度的950C°，這種情況也會(huì)直接引起鈉的析出而直接導(dǎo)致內(nèi)襯的膨脹讓電解槽槽殼出現(xiàn)變形現(xiàn)象。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)調(diào)查，在400KA電解槽中若是內(nèi)襯的壽命在3年之內(nèi)，在某種程度上溶鹽滲透到熔體的凝固等溫度線條時(shí)會(huì)在一定程度上生成凝固物，其還能夠生成化合物比如Al4C3，這種情況會(huì)加速炭塊的膨脹速度的，這對(duì)于電解槽槽殼所添加的水平推力會(huì)更大。在一定程度上這個(gè)過(guò)程是緩慢的，連續(xù)性的，直到電解槽內(nèi)襯受到破壞才會(huì)停止。

2.3 正常生產(chǎn)周期技術(shù)條件的影響

良好穩(wěn)定的技術(shù)條件是防止電解槽槽殼變形的主要手段，在正常生產(chǎn)管理過(guò)程中電解槽槽殼變形所造成技術(shù)條件分子比，槽溫，鋁水平以及電解質(zhì)水平等影響，下面我們對(duì)分子比和槽溫進(jìn)行詳細(xì)的討論。

分子比。分子比是在電解生產(chǎn)中的作用主要是與電解質(zhì)溫度有著密不可分的關(guān)系，分子比的高低對(duì)于初晶溫度的影響是非常大的，分子比較高，會(huì)在一定程度上產(chǎn)生大量的鈉離子，引起陰極內(nèi)襯鈉膨脹應(yīng)力的不斷變大，與此同時(shí)因?yàn)槌蹙囟容^高，其所造成的電解槽溫度也會(huì)較高，這對(duì)于電解槽槽殼的熱沖擊也會(huì)增加;若分子比較低，也會(huì)在一定程度上導(dǎo)致電解質(zhì)初晶溫度和電解槽槽溫降低，這樣會(huì)形成沉淀，讓沉淀在爐底結(jié)殼，從而直接破壞陰極電流分布的均勻性，最終引起電解槽槽殼局部變形。

電解槽槽溫。在鋁電解生產(chǎn)過(guò)程中電解槽槽溫過(guò)低或過(guò)高都是會(huì)對(duì)電解槽槽殼產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱沖力，使得電解槽槽體發(fā)生異常。槽體低溫會(huì)讓氧化鋁溶解變得緩慢，在爐底形成沉淀并結(jié)殼，而且還會(huì)在陰極上產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)而讓陰極內(nèi)襯受到侵蝕，最后導(dǎo)致電解槽槽殼情況不容樂(lè)觀。槽體高溫會(huì)對(duì)電解槽的熱沖擊較大，伴隨著溫度的波動(dòng)，陰極炭塊會(huì)出現(xiàn)收縮與膨脹現(xiàn)象，從而使電解槽槽殼熱脹冷縮。在某種程度上所引起的電解槽溫度波動(dòng)而直接影響到電解槽的熱量沖擊過(guò)大，這些原因都是會(huì)直接導(dǎo)致電解槽正常生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)槽殼變形等現(xiàn)象。

2.4 電解槽焙燒啟動(dòng)時(shí)的影響

電解槽槽內(nèi)襯膨脹變形所產(chǎn)生的應(yīng)力，在一定程度上是會(huì)直接導(dǎo)致槽殼變形的。陰極炭塊是槽內(nèi)襯最主要的部分，陰極炭塊若是受到溫度梯度的影響會(huì)出現(xiàn)熱膨脹應(yīng)力的變化，當(dāng)電解質(zhì)滲透到防滲透料之后所出現(xiàn)的凝固結(jié)晶體和反應(yīng)物不斷累積，所產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)出現(xiàn)3種熱膨脹應(yīng)力，其中不平衡的熱膨脹主要是是因?yàn)殡娊獠鄣膯?dòng)和焙燒的管理不嚴(yán)格所導(dǎo)致的電解槽槽殼變形。當(dāng)溫度在100C°到400C°之間，鈉會(huì)在真空中對(duì)炭塊的破壞作用伴隨著溫度的升高而減弱。在電解槽槽底焙燒過(guò)程中，當(dāng)焙燒的溫度達(dá)到900C度到950C度之后才會(huì)開(kāi)始啟動(dòng)，在一定程度上是能夠消弱對(duì)內(nèi)襯的侵蝕作用。所以在電解槽焙燒過(guò)程中的爐膛和陰極炭塊的升溫梯度快慢會(huì)直接影響后期生產(chǎn)期間鈉離子向陰極炭塊滲透的多少，對(duì)于陰極炭塊是會(huì)產(chǎn)生不同的變形彎曲應(yīng)力的，其也是影響電解槽槽殼變形的主要原因之一。

三：電解槽槽殼變形的預(yù)防針對(duì)措施

3.1 強(qiáng)化電解槽生產(chǎn)中技術(shù)條件的優(yōu)化

電解槽在實(shí)際生產(chǎn)期間必須要時(shí)刻保持穩(wěn)定的熱平衡以及均勻的供給物料，只有這樣才能夠避免電解槽槽殼變形幾率，在這種情況中，電解槽的主要溫度管理對(duì)于槽殼變形的直接影響是相對(duì)較大的，但是在電解槽技術(shù)條件當(dāng)中都是相對(duì)吻合的，只有當(dāng)各方面的技術(shù)條件穩(wěn)定，才能夠在一定程度上做好電解槽槽殼溫度上的管理，這樣能夠有效的降低電化學(xué)反應(yīng)的出現(xiàn)以及鈉離子對(duì)于電解槽陰極的侵蝕傷害，這樣也能夠降低因?yàn)殡娊獠鄄蹨囟葎?dòng)蕩對(duì)于槽殼的熱沖擊，從而直接防止電解槽槽殼變形情況的出現(xiàn)。

3.2 強(qiáng)化電解槽焙燒啟動(dòng)管理

為了能夠在一定程度上緩解電解槽焙燒啟動(dòng)對(duì)于槽殼變形的實(shí)際影響，相關(guān)人員在電解槽焙燒啟動(dòng)期間對(duì)半空腔裝爐，一二級(jí)分流使用以及焦粒焙燒等方法去優(yōu)化槽殼變形的影響。在這個(gè)操作過(guò)程中必須要去控制焙燒電解槽爐膛升溫梯度的平衡性，這樣能夠優(yōu)化非正常期技術(shù)條件的保持，從而在一定程度上把非正常期技術(shù)條件保持由原來(lái)的4個(gè)月改變成為現(xiàn)目前的2個(gè)月，這樣能夠讓電解槽越快形成高溫爐幫，從而直接降低電解槽槽殼上部位和下部為的內(nèi)襯溫差，直接降低電解槽槽殼變形幾率。

3.3 強(qiáng)化電解槽大修質(zhì)量的管理

強(qiáng)化電解槽停槽之后的實(shí)際管理，電解槽停槽之后的溫度會(huì)降低到正常溫度，為了能夠降低槽殼變形的逐漸加重，主要采用以下措施：第一是大修時(shí)要是用新技術(shù)和新方法，在當(dāng)陰極內(nèi)襯的保溫性能低時(shí)，那么在電解槽實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中電解質(zhì)會(huì)在陰極炭塊中出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，這種結(jié)果主要是炭塊在前期所出現(xiàn)的拉裂等現(xiàn)象直接導(dǎo)致的電解槽槽殼變形現(xiàn)象。所以相關(guān)人員在實(shí)際對(duì)大修電解槽中強(qiáng)化了其側(cè)部和底部的保溫現(xiàn)況，從而在一定程度上緩解了電解槽槽殼變形的實(shí)際情況出現(xiàn)。第二充分運(yùn)用大修期間對(duì)于電解槽槽殼的加固。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，400KA電解槽槽殼變形的原因有很多方面，本文主要是針對(duì)電解槽生產(chǎn)過(guò)程中技術(shù)條件的優(yōu)化，對(duì)電解槽槽殼變形的原因進(jìn)行分析，提出了強(qiáng)化電解槽大修質(zhì)量的管理以及強(qiáng)化電解槽焙燒啟動(dòng)管理進(jìn)行完善，充分優(yōu)化這些方面能夠有效的降低槽殼變形的幾率。

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