高導電雙鋼棒在240kA鋁電解槽上的應用

張東存　王繼民

摘 要：本文圍繞240kA鋁電解槽上應用的高導電雙鋼棒技術進行討論，對高導電雙鋼棒技術的相關內容加以了解，并對該項技術的具體應用進行探討和描述。

關鍵詞：高導電雙鋼棒；240kA鋁電解槽；應用

中圖分類號：TF821 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0262-01

電解鋁生產行業是典型的高能耗產業，其生產活動，不僅會對能源造成大量的消耗，同時也會對環境造成一定的影響，隨著資源的枯竭以及可持續發展戰略的深化，該行業的發展局勢也變得越來越緊張，為了使這種問題得到有效的改善，國家開始針對電解鋁生產設置電能消耗指標，只有生產達標企業才能在電價方面獲得一定的優惠政策，這也在一定程度上推動了電解鋁行業的技術更新，使得越來越多的高效節能技術被應用在了電解鋁生產當中，不僅減少了電力消耗，同時也降低了企業的生產成本，使企業的經濟效益得到了保證，因此，本文針對相關內容進行具體研究。

1 高導電雙鋼棒技術

所謂的高導電雙鋼棒技術，實際就是從材質以及結構等方面入手，對陰極鋼棒進行改變，在其中間開縫、端頭部分設置絕緣材料，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，從而達到減少電能消耗的目的。該項技術的主要特點如下：①陰極鋼棒主要使用高導電性材料進行制作，能夠有效減少鋼棒自身的壓降；②對雙陰極鋼棒技術加以應用，對鋼棒實施開縫處理，使電流分布得到有效的優化，不僅能夠使水平電流有效減少，同時還能推動電流效率的提升；③采用納米復合材料進行絕緣層的制作，能夠使陰極鋼棒自身的導電接觸面得到合理的優化，可以有效調整電解槽當中的磁場，還能擴大極距，對鋁液二次損失的問題具有一定的改善作用；④通過對陰極鋼棒本身的組裝工藝和尺寸的優化，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對相關檢測標準及設備加以使用，檢驗組裝質量，能夠使槽炭塊的壓降得到保證；⑥對高導電鋼棒配套的冷搗糊加以應用，該項技術不會對現有電解槽殼結構、筑爐工藝以及陰極炭塊組裝進行改變，能夠使原有的電解槽設計參數得到有效的保存[1]。

2 高導電雙鋼棒在240kA鋁電解槽上的應用

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

（1）優化鋼棒尺寸，將鋼棒燕尾槽部分的高度設置在1～2mm范圍內，原有鋼棒的設計尺寸為180×70mm，需要將其改為198×70mm。

（2）對高導電雙鋼棒自身結構進行合理的優化，通過專用軟件進行分析，針對電解槽實施模擬仿真操作，使鋼棒開縫及絕緣處理能夠得到相應的理論支撐，以此來提升處理方案編制的科學性與合理性，在本方案當中，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的位置進行開縫處理，在處理過程中，應該沿著陰極棒的方向進行，開縫的長度為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，涂刷長度為475mm，鋼棒需要有490mm的部分伸出陰極，余量預留長度為15mm，主要是為了避免陽極坐偏對鋼棒導電性能造成影響，絕緣層主要設置在澆筑料當中，從理論的角度來看，該澆筑料位置不具備導電性，但在實踐過程中，在一些因素影響下，也會出現電流流過的現象，所以需要對其絕緣設置進行不斷的優化。

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

（5）對炭塊組裝工藝加以優化，采用石墨粉對燕尾槽當中的糊墊進行替換，提升炭塊和鋼棒之間接觸的均勻性和密實性，其工藝流程包括：采用調運的方式將完成加熱的陰極炭塊送至組裝臺，固定好以后進行吹掃，并對兩端擋板進行安裝，對炭塊溫度進行測試和記錄，使其溫度能夠保持在80～100℃，石墨粉在燕尾槽當中的敷設厚度為2mm，使用樣板進行刮平處理，并將其作為鋼棒墊層進行使用，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石墨粉流失的問題，以組為單位對鋼棒進行預熱處理，并設置在燕尾槽當中，按照放置要求，進行合理的調整，并使用鐵楔進行固定處理，陰極炭塊和鋼棒的組裝需要保證兩者的中心對齊，放置鋼棒的長度偏差應該低于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行扎固，各層加糊處理以后還要對其進行刮平，確保端頭沒有多余的糊料，使加糊厚度能夠符合相關標準的要求，安排兩名工作人員以固定速度對鋼棒端頭進行捶打，使用層厚樣板對鋼棒縫隙進行檢查，如果厚度過大，需要使用搗固機進行處理，在完成搗固以后，需要進行糊料，并將多余糊料刮去，使用手錘完成鋒面壓光。

（6）對專用的壓降檢測儀加以使用，對鐵碳壓降進行測量，并保證測量值具有較高的準確性，能夠為后續工作帶來參考，使高導電雙鋼棒的應用效果得到保證，完成組裝的陰極溫度恢復到常溫水平，對壓降進行測量應≤60mV[4]。

3 結 語

綜上所述，將高導電雙鋼棒技術與原有技術結合起來，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能耗，并且應用該項技術不會使電解槽出現壓極距，能夠有效保證電流的效率，另外，高導電雙鋼棒技術的應用，不需要對電解槽結構及相關工藝進行改變，所以不會出現工作量增加的問題，對電解鋁的可持續發展具有積極的作用，因此，有必要對其進行大力的推廣和應用。

參考文獻

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

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

[3]康 煒.240kA預焙鋁電解槽不停電停槽操作實踐[J].科技創新與應用，2014，2（24）：14.

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

收稿日期：2018-9-18