電解鋁工藝鋁母線制作安裝方法之研究

喻必勇

（焦作萬方鋁業(yè)股份有限公司，河南 焦作 454100）

電解鋁工藝是一種將氧化鋁當(dāng)成溶質(zhì)的工藝類型，在電解槽內(nèi)提供力度較強的電流，進而促進電化學(xué)反應(yīng)的形成。目前經(jīng)常使用的電解鋁工藝方法為冰晶石——氧化鋁熔鹽電解法，對通電結(jié)構(gòu)陽極碳素體以及陰極鋁液提供強大電流，在特定溫度條件下完成電解過程。電解鋁生產(chǎn)工藝在進行的過程中需要資金支持和設(shè)備支持，成本投入較大，包括原材料成本、能源、人力資源以及其他成本。隨著當(dāng)前經(jīng)濟發(fā)展速度的不斷提升，電解鋁工作的流程也有了一定的進步，推動了鋁工業(yè)生產(chǎn)的進步。鋁母線在電解鋁工藝中占有重要的地位，鋁母線的制作質(zhì)量會影響到工藝成本投入和工藝實施質(zhì)量，因此必須要采取合適的方法制作鋁母線、安裝鋁母線。

1 鋁母線制作安裝技術(shù)

1.1 鋁母線的制作

鋁母線是指將電流匯集起來進行二次分配或者短距離輸送電流的電體。硬母線和軟母線是較常見的兩種鋁母線，硬母線材料一般是鋁銅混合，形狀多樣;軟母線材料-般則是銅鋁，純鋁或者純銅。銅電阻率較低，具有較高的機械強度，然而成本較高，多數(shù)用在含有腐蝕性氣體的地區(qū)。鋁母線電阻率和銅母線相比較高，但是重量輕，價格較為低廉。鋼母線同時兼具價格低和機械強度高的優(yōu)勢，但電阻率是銅母線的6倍之高，容易出現(xiàn)集膚效應(yīng)。鋁母線之間的連接方式以焊接和螺栓連接為主[1]。鋁母線的制作工藝涉及較多的不同系統(tǒng)，包括鑄造、拉錠、循環(huán)水、電氣控制等多個系統(tǒng)，在進行制作的過程中需要對溫度條件進行嚴格控制，如果控制效果較差很有可能會影響到鋁母線制作質(zhì)量。一般情況下，溫度需要保證在680攝氏度到720攝氏度之間。對鋁母線進行科學(xué)制作和安裝可以提升電解鋁工藝水平，并且在制作鋁母線時需要投入較多的資金，因此如果鋁母線的制作流程不合理會直接影響到電解鋁工藝的經(jīng)濟數(shù)據(jù)指標，提高工藝的成本 投入。

1.2 鋁母線制作流程

鋁母線的制作流程需要從電解原鋁環(huán)節(jié)開始，主要包括灌爐環(huán)節(jié)、扒渣環(huán)節(jié)、配料環(huán)節(jié)、精煉環(huán)節(jié)、降溫環(huán)節(jié)、開眼鑄造環(huán)節(jié)、鋸切環(huán)節(jié)、成品檢驗環(huán)節(jié)、入庫環(huán)節(jié)等，具體主要制作流程如下：

1）鋁母線制作成分配比。在母線制作之前確定母線成分，嚴格按照篩選原則和標準，最好使用99.70或者99.60以上的原鋁。原鋁中的硅元素也要有所控制，其含量應(yīng)當(dāng)控制在0.10之下[2]。混合溶解后取樣進行有效預(yù)分析。成分穩(wěn)定后進入下一道工序。

2）鋁母線開眼鑄造：混合爐爐眼流出來的鋁液經(jīng)過固定槽后，將結(jié)晶器和引錠頭的空間注滿,結(jié)晶器里面的循環(huán)水從外圍流通冷卻，使引錠頭處的鋁液發(fā)生振固以及外殼凝結(jié)，循環(huán)水進行第二次冷卻，引錠架壓軸作用，母線便成型。

3）對鋁母線進行校直。校直時應(yīng)當(dāng)選擇合適的設(shè)備，應(yīng)選擇500T電動液壓千斤頂，調(diào)整好設(shè)備的相應(yīng)參數(shù)。

4）對鋁母線實施鋸切處理。相關(guān)人員可以選擇圓盤鋸鋁切對其實施切割，這一工具專門負責(zé)鋁母線切割，操作較為簡單。

5）制作具體鋁母線：鋁母線的類型不同制作的方式也會存在差異，主要包括立柱母線、陽極母線等，需要相關(guān)人員可以結(jié)合具體的母線類型選擇相應(yīng)的制作方式。以立柱母線為例，該類型的母線是由兩個母線所共同組成的，第一種為T型母線和S型母線，第二種是立柱母線和短路塊母線。利用壓接面將母線進行有效連接，需要注意壓接面的精度，需要按照圖紙進行精確加工，利用專用平臺涂抹一定量的紅丹粉，使用手工的方式進行刮研，確保壓接面能夠達到要求的接觸面積。

6）對母線進行加工：利用電解鋁鋁板將母線進行聯(lián)系，利用軟母線將運動部分和拆卸部分進行連接[3]。

在制作鋁母線的過程中會出現(xiàn)廢棄的材料，為了避免給周圍環(huán)造成影響需要對其進行恰當(dāng)?shù)?處理，一般來講會選擇兩種方式進行 處理：

1）將所有的廢棄材料進行鋸切，鋸切厚度控制在10cm，以小塊的形式進行存儲，在之后的工作中將其當(dāng)做流槽內(nèi)部的降溫冷料，達到材料循環(huán)使用的效果，可以提升鋁母線制作工藝的環(huán)保性和經(jīng) 濟性。

2）在廢棄的渣料之中挑選鋁片，將鋁片及時進行回收，放置在爐里進行回爐。

2 鋁母線安裝技術(shù)

2.1 鋁母線安裝流程

鋁母線安裝流程主要包括六個環(huán)節(jié)：基礎(chǔ)驗收環(huán)節(jié)、安裝電解槽底部母線環(huán)節(jié)、安裝立柱母線環(huán)節(jié)、安裝陽極母線環(huán)節(jié)、軟母線安裝環(huán)節(jié)、絕緣板安裝環(huán)節(jié)。

2.2 鋁母線安裝方法

第一步，先進行基礎(chǔ)驗收環(huán)節(jié)。需要對鋁母線交接時混凝土的厚度進行觀察，應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體情況對其厚度實施調(diào)整，調(diào)整完畢后尋找平層。在安裝鋁母線時需要選擇丈量尺這一工具進行丈量，在丈量過程中應(yīng)當(dāng)將電解槽內(nèi)部的中心線作為基礎(chǔ)標準，將安裝中心線標注在支墩的上方，對支墩上方的雜物進行清理，放置絕緣材料[4]。第二步，進入到安裝電解槽底部母線環(huán)節(jié)，將底部位置的進出電區(qū)域側(cè)母線進行合理安裝。電解槽底部的母線在通常情況下只有一根，屬于單根鋁母線，將鋁母線直接放置在底部位置的兩個梁上方即可。在對進出電側(cè)母線進行安裝時需要進行恰當(dāng)?shù)牟僮鳎部梢匀缤谝徊綄⒅行木€作為基礎(chǔ)標準來進行調(diào)整，可以將其控制在中心線的幾厘米之內(nèi)，根據(jù)施工范圍將其調(diào)整到合格標準。第三步，進入到安裝立柱母線環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中需要使用到固定鋼帶，通過固定鋼帶可以將鋁母線和電解槽進行有效連接，保證鋁母線的固定性。固定鋼帶需要準備兩個，固定時可以從傾斜的角度入手進行選擇，傾斜角度需要控制在45度，否則會影響到固定的效果以及后期鋁母線的使用效果。另一側(cè)安裝時也需要采取適當(dāng)?shù)墓潭ù胧枪潭ú牧峡梢圆贿x擇鋼帶，使用木頭即可完成固定，為了保證固定的有效性需要保證木頭的質(zhì)量較好。第四步，進入到安裝陽極鋁母線環(huán)節(jié)[5]。陽極母線安裝環(huán)節(jié)是在陽極提升機之后，在這一環(huán)節(jié)同樣需要重視調(diào)整鋁母線的位置以及具體尺寸，將電解槽中心線作為基礎(chǔ)標準，保證在調(diào)整鋁母線之后其和電解槽之間的距離在數(shù)厘米之內(nèi)，這樣才能夠保證安裝合格。具體的距離范圍需要按照電解槽施工要求和施工參考書進行分析。第五步，進入到軟母線安裝環(huán)節(jié)。軟母線的類型也較多，常見的包括陽極母線和陰極母線，這兩種鋁母線的安裝工藝也較為簡單，操作方便，結(jié)合電解情況進行焊接安裝即可。第六步，進入到絕緣板安裝環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)屬于鋁母線安裝的最后一個流程，并不復(fù)雜，安裝難度較低，只需要將鋁母線安裝完畢后，將絕緣板放置在相應(yīng)位置即可。

3 鋁母線的焊接工藝研究

在鋁母線的焊接過程中也有著較多的要點，如果焊接工藝落實不到位也會影響到電路的運行，不利于電解鋁工藝安全性和質(zhì)量的雙向提升[6]。如果在進行接頭焊接過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題會使得導(dǎo)電率受到影響，使得鋁母線內(nèi)部的電阻因此增加，在內(nèi)阻方面消耗的電能有所增加，產(chǎn)生熱消化。如果質(zhì)量問題嚴重會因為應(yīng)力的原因出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，進而使得電解槽難以正常有序運行。在焊接工藝實施過程中會出現(xiàn)多種問題，例如鋁在液體狀態(tài)和固體狀態(tài)下都容易出現(xiàn)氧化的現(xiàn)象，會產(chǎn)生三氧化二鋁薄膜，會在電弧以及工件之間形成絕緣層，影響電弧燃燒的穩(wěn)定性。鋁在狀態(tài)轉(zhuǎn)化過程中不會出現(xiàn)顏色變化的現(xiàn)象，在焊接時容易導(dǎo)致金屬出現(xiàn)塌陷或者燒穿的問題。

在對鋁母線進行焊接時主要按照以下方法進行：在進行爆炸焊接之間可以在合適的位置放置不銹鋼屏蔽環(huán)，之后利用鏈接鋼板實施焊接，焊接時如果陰極軟母線或者陽極軟母線出現(xiàn)了爆炸的問題，可以將其進行切除，有其他爆炸部分也可以選擇割除的方式進行處理[7]。最后利用帶電的鋁母線以及焊接工具將割除的部分進行有效焊接。放置不銹鋼屏蔽環(huán)可以有效屏蔽產(chǎn)生的磁場，如果其中一個電解槽發(fā)生故障后，在維修時并不需要對其進行完全停電，可讓電流回路繼續(xù)運行，不會影響到電解槽的整體工作。除此之外，這一種方法還可以提高電解槽運行的平穩(wěn)性以及工作效率，節(jié)約工作時間，是在焊接鋁母線時可以進行推廣應(yīng)用的方法[8]。

4 結(jié)論

綜上，在電解鋁工藝中鋁母線屬于較為突出的代表，由此可見必須要加強鋁母線制作工藝和鋁母線安裝工藝的質(zhì)量才能夠保證電解鋁工藝的有效實施。如果鋁母線沒有進行合理的制作和安裝，會使得電解槽的正常工作受到影響，可以將其作為帶動電解槽工作的重要基礎(chǔ)部分。當(dāng)前在鋁母線的鑄造過程中仍然存在較多的問題，例如當(dāng)電解槽的底部位置被熔穿之后會導(dǎo)致有鋁液卸扣，進而使得平衡槽底部的鋁母線也隨之被沖斷，這就會影響到產(chǎn)鋁工作的進行，進而導(dǎo)致經(jīng)濟損失的出現(xiàn)。在這種情況下技術(shù)人員需要加強準備工作的有效性，提升修復(fù)工藝的水平，并且也對鋁母線制作工藝和鋁母線安裝工藝進行調(diào)整，以此來減少鋁母線出現(xiàn)問題的概率，提高能源生產(chǎn)產(chǎn)量，滿足當(dāng)前對于鋁資源的需求。