电解槽破损分析资料报告
电解槽槽壳破损原因分析及修复工艺改进
下
1, 槽壳 2. 螺栓 3、摇篮架
直夸 示 图 角板 意
‘ 图1 改前结 构简图 改进的修复方法 (如图1示) ，将摇篮架底梁两端工字钢面气割
开，在平台上按摇篮架的外形焊牢几个固定支腿，保证开 口 尺寸为
441O m m ，在立柱支腿外侧分别焊牢固定千斤顶的支脚，在合适位置 安放好安全固定销。用火焰将断口处稍适加热后，即用千斤顶施 力，将摇篮架支腿复位，保证开口 尺寸和支腿垂直度，焊牢后，在 两端支腿直角处侧面贴焊16二厚的直角弯板 ( 如图I示) ，修复的摇
电解槽槽壳槽端头的大修理，由于槽端头结构设计钢性较好，
变形较小，大修理数量比 槽邦相对少。随着180K A电解槽运行周期的 延长，槽端头变形情况越来越严重，必须对其进行更换或大修理。 2006年7月分公司对部分变形超标而无修复价值的180K A电解槽槽端 头进行报废、更新处理。一个端头净重约3吨/ 个，一台槽壳两个端 头约6吨/ 台。如果对分公司520台180K A电解槽槽端头全部更换，制 作新槽端头不仅工期长，材料消耗大，制作成本高，而且分公司制 作能力有限，生产任务量大，无法及时完成大批量的新槽端头制作 和保证大修工期。 经过对槽端头结构进行分析研究，槽端头结构钢 性较好，其变形主要是长期在高温下工作引起的热变形，其内部有 较大的残余热应力。因此，对刚性较大的槽端头产生的弯曲变形不 宜采用冷矫正方法，即机械外力矫正，否则将会在结构件上产生较
]
SIL IC O N
LLE Y 0 1
篮架刚性和强度均能满足设计要求，且修复成本低，工期短，经济 效益好，修复的摇篮架运行状态 良好，有的使用周期超过新摇篮
架。
损，运行周期长。分公司对旧槽壳报废后，更新的180K 槽槽壳也 已 A
铝电解槽内衬破损原因分析及对策
现象使熔盐与炭间界 面张力变小 ， 从而使 湿润性变 好， 并使 电解质渗透入炭中。
增大电流密度能够促进电解质 向炭阴极渗透 。 当电流密度增大时， 炭阴极表面上 的电荷密度亦增
开或 有 冲蚀 坑 穴 等 变形 ， 成 了 黄 色 的碳 化 铝 生 （ Ｃ ） 并 侵入 了电解 质和 铝 。 阴极 内衬 的变异一 ，， 般是从焙烧启动期开始 ， 焙烧后期 由于水份和挥发 分自 下而上冒 ， 由于炭缝体积的收缩 ， 并 填充在炭块
１２ 阴极炭块受钠的侵蚀 ．
一
般认为 ， 的侵蚀作用在较低温度下尤其严 钠
重， 因为碳钠化合物在高温下部分分解 ， 而在低温下 稳定。钠在真空中对炭的破坏作用随温度升高而减 弱， 故对 于电解槽槽底 的焙烧而言 ， 焙烧温度宜达到 ９０ ９０ｏ之后才开始启动 ， ０ ～ ５ Ｃ 旨在削弱钠对槽底的
之间的“ 炭糊” 便与炭块分离 ， 形成裂缝 。启动期 由 于大量热 的冲击 ， 在阴极炭块 中产生巨大应力 ， 造成 炭块的破坏。特别是焦粒焙烧时 ， 由于局部温度的 不均匀性 ， 导致阴极炭块表面温度差异特别大 ， 焙烧 后期就产生了大量裂纹 ， 启动期则加剧 了裂纹的扩
大。
大， 使电位升高 ， 从而使熔盐与炭问界面张力变得更
小， 故电解质容易渗透人炭中。 １４ 阴极钢 棒 的变异 ． 阴极钢棒是铝电解槽阴极中的一个重要组成部 分， 其功用是把电流从 阴极导出 ， 通常用软钢制作 ，
有通长的和对开的 ２种结构形式 。阴极钢棒的变异
有下列几种情形 ：
１ 渗碳 。阴极钢棒直接敷设在炭块中 ， ） 又处在 较高的温度下 ， 故碳容易向钢棒渗透。研究发现 ， 钢 棒中的碳浓度 ， 从原始低浓度增大到共析浓度 ， 直径 为６ｍ ５ ｍ的棒经 １０ ｄ之后 ， ００ 碳渗透到钢棒的中心 部位 ， 渗入的碳量在每米长度上约为 ２０ 。 ０ ｇ ２ 向上 隆起。在废 旧内衬 中发现 阴极钢 棒普 ） 遍向上隆起 ， 引起钢棒 的变形 。在 ７０Ｃ以上的高 ０ｏ
铝电解预焙槽侧部破损原因及对策
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟铝电解预焙槽侧部破损原因及对策一、电解槽侧部破损现象1、侧部破损的判定电解生产的特殊性使侧部炉帮形成不良初期破损较难判定，尤其是300kA 大型槽的生产实践在我国尚属初期，对该种情况下研究较少，大部分借鉴过去小槽型的经验管理，但是由于300kA 级以上槽均使用Si3N4-SiC 侧部碳块，为我们提供了新的科学判定依据。
在原铝品质化验中Si 含量的高低可直接作为判断尤其是早期判定的依据，一般原铝Si 含量在0.03％左右，如果超过0.05％我们就应该认为是该槽子炉帮形成不好，侧部碳块已经开始腐蚀，应尽快找准原因采取措施。
如果一个生产系列200 多台电解槽中，硅含量有5 台以下硅含量达到或者是超过0.05％，应从技术条件保持和操作质量中查找原因，采取措施控制，如果有10-20 台Si 含量超过0.05％，那么我们就应该从设计角度查找原因，炉帮局部发红也是电解槽侧部损坏的判定依据。
2、电解槽侧部破损宏观现象在进行电解槽大修过程中发现，电解槽侧部炉帮形成不良或受损坏严重，侧部碳块人造伸腿上沿铝液、电解质液界面处腐蚀尤其严重，形成长条断裂空洞带。
二、原因分析及对策“炉帮”形成不良或易遭破损的原因从对停槽大修的电解槽炉膛解剖，特别是正常生产中炉帮不良槽子看，侧部碳块直接和电解质溶液接触，有的地方还粘少许酥状的电解质固体，Si3N4-SiC 侧砖已经粉化，沿铝液面的炉膛明显有深的冲刷条沟。
有的侧部裸露部分已经形成粉末状物，对于炉帮形成不良或形成的炉帮易遭破损的原因主要为：1、电解槽预热启动影响电解槽预热启动期，升、降温曲线梯度时间控制得不好，分子比低或技术条件组合失误，导致电解槽初期没有形成良好的坚固的炉帮，因为早期坚实基础炉帮的建立对后期正常生产、炉帮的维护起到重要的保障作用。
2、生产技术条件对侧部炉帮的影响对炉帮损毁的因素很多，在生产中主要反映为电解质温度、溶液流速。
电解槽内衬早期破损原因及修理方法
电解槽内衬早期破损原因及修理方法摘要：电解槽是化学工业中的核心设备，广泛应用于冶金、化工等领域。
其内部结构复杂，维护难度大，一旦出现破损，不仅会导致设备性能下降、生产效率降低，而且可能引发严重的安全事故。
对电解槽内衬早期破损的原因及修理方法进行深入研究具有重要的实际意义和价值。
电解槽内衬的早期破损形式多样，原因复杂。
常见的破损形式有裂纹、剥落、溶蚀等。
这些破损可能是由于设计不当、材料缺陷、制造缺陷、安装不当、运行不当等引起的。
此外，环境因素如温度、压力、腐蚀介质等也对电解槽内衬的破损产生影响。
对电解槽内衬早期破损的原因及修理方法进行研究具有重要的实际意义和价值。
通过深入研究和探索，可以进一步提高电解槽的性能和寿命，降低生产成本和安全风险，为冶金、化工等领域的可持续发展做出贡献。
关键词：电解槽；内衬；破损；维修方法引言随着工业的飞速发展，电解技术已经广泛应用于各种生产领域，为工业化进程提供了强有力的支持。
然而，电解槽内衬的早期破损问题却时常困扰着生产过程。
内衬的破损往往会导致设备的性能下降，甚至停机维修，从而增加企业的维护成本。
因此，解决电解槽内衬早期破损问题，对于提高设备运行效率、降低维护成本具有重要意义。
1.电解槽内衬破损问题概述电解槽内衬破损问题是一个复杂的问题，涉及到多个因素。
电解槽是化工生产中的重要设备之一，其内衬材料通常由耐腐蚀、耐高温的陶瓷或合金制成。
在生产过程中，由于受到高温、高压、腐蚀等因素的影响，电解槽内衬容易发生破损。
电解槽内衬破损会导致多种问题。
首先，它会降低设备的生产效率，因为破损会导致电解液泄漏，使得生产过程中断。
其次，内衬破损还会增加企业的维护成本，因为需要定期检查和修复设备。
此外，如果内衬破损严重，还可能导致安全事故，对员工和工厂安全构成威胁。
电解槽内衬破损问题的原因有很多。
其中，设备材料质量不好、设备安装不当、生产操作不当、设备长时间使用等是最常见的因素。
因此，为了解决这个问题，需要从多个方面入手，包括选用高质量的内衬材料、规范设备安装和生产操作、定期检查和维护设备等。
简述电解槽槽壳破损原因分析及修复方式
简述电解槽槽壳破损原因分析及修复方式摘要：随着电解铝行业技术发展, 电解槽型越来越大、槽壳尺寸也随之增大, 致使大槽型电解槽壳的成本增加, 且维修难度加大、破损后造成损失也较大。
因此槽壳维护、后期维修对企业生产、经营至关重要。
关键词：大型铝电解槽;槽壳破损;修复方式1.槽壳结构目前大型电解槽主要结构——两个端头 (出铝端、烟道端) 、两个长侧 (进、出电端) 、一张底板及工字钢底梁, 组成船型形成电解槽熔池。
在电解铝项目初期,各部分外部制作好后, 在电解厂房组对成型。
附图1电解槽壳组成图2.破损原因及现象2.1 施工及焙烧过程(1) 内衬材料 (主要是侧部复合块及捣打料) 质量不合格。
(2) 施工过程质量未达标, 例如捣打料填塞不实、侧部复合块砌筑砖缝过大等。
(3) 在电解槽焙烧炉启动时, 焙烧温度、电压设置、焙烧时间及电解质高度等参数控制不当。
(4) 造成后果:电解质、铝水渗漏, 冲坏槽壳。
2.2 原因分析(1) 生产过程维护管理不到位, 造成内衬材料局部破损, 形成槽壳局部过热发红、局部破损; 造成槽壳壁板长期受到高温影响，金属材料局部金相组织可能发生不可逆性状态改变，材料物理性能指标下降，导致金属材料脆断（裂）。
(2) 漏槽造成的后果:侧部、钢棒窗口或底部漏铝或电解质冲坏槽壳。
(3) 使用时间达到设计年限随着电解槽的运行时日延长, 液态电解质不断地向阴极碳块渗透, 由于熔盐渗透至熔体的凝固等温线时就生成凝固物, 或生成碳化铝促使碳块继续膨胀, 其过程是连续的、缓慢的,应力逐步向最弱的位置转移，导致槽壳变形和破损。
内衬受熔盐的侵蚀加重, 槽壳壁板也随之被腐蚀，在电解槽短侧最为常见，大概槽沿下方600mm—800mm左右。
(4)槽壳底板与斜侧壁之间焊缝开裂情况，可能是电解槽后续生产过程中内衬吸钠膨胀叠加在该处产生的应力集中导致。
还可能是该处焊接质量未满足原设计要求。
附图2破损槽壳图附图3破损槽壳图附图4破损槽壳图附图5破损槽壳图3.预防措施3.1 合理的结构:槽壳设计既要考虑槽壳强度、刚度, 还有考虑一定的弹性变量。
浅谈铝电解槽的破损及维修
浅谈铝电解槽的破损及维修【摘要】在电解铝生产实践过程中由于电解槽侧部散热不良、槽炉帮形成不好等一系列问题，使得电解槽侧部破损，从而降低电解槽的使用寿命。
本文对电解槽的破损原因进行了归纳分析，并提出了电解槽破损的检查与维修方法。
【关键词】铝电解槽；阴极内衬；破损；维护1、铝电解槽常见破损形式及原因通常所说的电解槽的破损是指其阴极内衬的破损，铝电解槽的阴极内衬使用期不到1年，称为早期破损。
槽内铝液中的铁含量连续增加，一般情况下，是槽底部阴极钢棒受铝液侵蚀熔化所致，往往是阴极炭块破损的征兆。
当铝液中的铁含量连续超过1%时，表示阴极炭块已发生严重破损。
电解槽阴极内衬破损可归纳为如下几种形式：1.1阴极炭块及保温绝热结构的变异阴极内衬的变异主要有：阴极炭块发生变形—膨胀、隆起、裂开或有冲蚀坑穴；炭块之间的炭糊接缝发生裂纹，其中侵渍着碳化铝、电解质和铝；炭块中的钢棒弯曲变形，一部分被铝熔解侵蚀，形成亮晶晶的铝铁合金；炭块下而的耐火砖层局部变质，向上隆起，呈凸棱镜状；侧部炭块受到侵蚀，其中渗透着铝和电解质，体积膨胀；槽壳变形，侧壁向外鼓出，四角上抬，底部呈船形。
阴极内衬的变异，一般是从焙烧启动期开始。
由于水分和挥发成分自下而上冒出，并由于炭缝体积收缩，填充在炭块之间的“炭糊”便与炭块分离，形成裂纹。
加入电解质开始电解之后，组织也开始酥松，给电解质和铝液的侵入创造了条件。
侵入炭块和炭缝中的铝液，继续向下渗透，直到炭块下而并淤积在那里。
NaF成分是阴极界而上的表而活性物质，它首先入侵，故在炭块下而发现柱状结晶的氟化钠。
侵入炭块下的电解质和钠还同耐火砖层发生化学作用，使其变质而体积胀大。
一旦铝侵入阴极钢棒区，则铁被熔解。
由于钠、电解质和铝先后侵入阴极内衬中，引起炭块和耐火层体积膨胀，于是炭块向上隆起。
在电解槽启动后6个月内，隆起高度不超过2cm，以后则逐渐增大，在36个月内达到10cm，以后趋于稳定。
当炭块隆起增大时，会引起电流偏流和电压降增大，铝的纯度降低，槽膛有效深度减小，造成电解槽操作困难，甚至停槽。
300kA系列电解槽阴极破损的现象_原因及对策
300kA系列电解槽阴极破损的现象、原因及对策张洪涛1,温铁军1,齐宁2,张万福2(1.河南豫港龙泉铝业公司,河南洛阳450041;2.沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001)摘要:介绍了河南豫港龙泉铝业公司300kA预焙阳极电解槽大修刨炉时电解槽阴极的破损情况,简要分析了形成原因并有针对性的提出了解决的对策。
关键词:电解槽;破损;电流效率;结壳中图分类号:TF80 文献标识码:B 文章编号:10021752(2006)05004103Phenomena and causes of300kAreductioncell s damaged cathode lining and its countermeasuresZHANG Hong-tao1,WEN Tie-jun1,QI Ning2and ZHANG Wan-fu2(1.H enan Yugang L ongquan Aluminum Co.,L uoyang,H enan450041;2.Sheny angA luminum and M agnesium Engineer ing and Research Institute,Shenyang,L iaoning110001) Abstract:It presents the damaged conditi ons of300kA pre-baked anode reduction cel l s cathode lining in Henan Yugang Longquan Aluminum Co., and briefly analyzes the causes and puts forward the countermeasures.Key words:reduction cell;damage;current efficien cy;crust阴极破损是影响铝电解槽寿命最重要的原因之一,槽寿命的长短是衡量铝电解技术优劣的主要指标。
浅析对大型电解槽破损原因及延长槽寿命问题分析
浅析对大型电解槽破损原因及延长槽寿命问题分析摘要：我国大中型铝电解槽相对寿命低于国外先进国家同类型铝电解槽，其一般寿命比国外先进铝电解槽少近1000天。
因此，我国的整体水平与国外相比有较大差距。
随着电解铝工业的技术发展，电解槽槽型越来越大，槽壳的尺寸也随之增大，使得大型电解槽槽壳的成本增加，维护难度加大，破损后造成损失也较大。
因此，了解槽壳变形和损坏的原因，掌握维护方法，实施最佳维护方法，对电解铝企业的顺利生产和延长槽的使用寿命至关重要。
关键词：大型电解槽；造成损害的原因；延长；槽寿命；槽问题研究前言众所周知，槽寿命是现代铝电解生产技术水平高低的关键，对企业的经济效益和社会效益有着直接的影响。
国产电解槽的使用寿命多在1200天左右，而个别铝厂电解槽的使用寿命甚至不足1000天，这在一定程度上对企业的发展有明显的阻碍。
因此，有必要对大型电解槽进行细致的研究和分析，识别电解槽的类型和特性，从而进一步延长电解槽的使用寿命。
1电解槽破损原因及特点分析1.1电解槽损坏原因早期电解槽的损坏因素包括：设计因素，内衬材料质量因素，筑炉质量因素，焙烧启动与后期的管理质量因素。
根据电解槽破坏因素的实际比例，可以看出，设计因素占10%，内衬材料质量因素和炉质量因素各占20%，焙烧启动与后期的管理质量因素占50%。
为了确保槽的使用寿命得到改善，我们必须从源头开始，并严格控制每个节点。
1.1.1设计因素注重设计的科学合理性，弹性槽壳对内衬砌材料的膨胀具有应力缓冲作用，并有效地限制了膨胀。
该涂层材料能吸收烘烤时阴极膨胀产生的分压，防止阴极扎固的碳缝破损或分层等问题。
1.1.2内衬材料的质量因素阴极碳块的质量比较差，在启动焙烧时容易发生阴极碳块的隆起或折断。
如果质量达不到标准，则会导致剥落、起层情况出现，甚至会出现裂缝问题。
如果隔热砖的隔热性能不好，则炉底温度相对较高，其电解质等相应温凝固线会逐渐上移到碳块上，促使碳块被破坏。
电解槽破损分析
电解槽破损形式及原因一、电解槽破损形式电解槽破损主要是由阴极内衬破损和侧部炭块破损组成，其破损形式有阴极炭块隆起断裂、阴极冲蚀坑和侧部氧化脱落。
1、阴极炭块隆起断裂阴极炭块在生产一段时间后，上抬隆起，整个阴极面呈中间高，四周低的情况，致使阴极钢棒弯曲变形，槽沿钢板向外伸展。
炉底隆起长时间会出现阴极炭块断裂，铝液顺裂缝渗入底部，熔化阴极钢棒，造成漏炉。
图5-19给岀了炉底隆起造成阴极断裂的示意图。
根据阴极钢棒的组装形式不同，炉底隆起程度不同，特别是通方钢组装（见图5-20），钢棒承担应力较大，炉底隆起后阴极钢棒顺势弯曲，造成阴极炭块和钢棒脱离，甚至阴极炭块内部层脱。
随着近年来的发展，阴极组装钢棒都改成了短钢棒组装，对阴极寿命会起到一定的作用。
炉底隆起断裂的原因主要是热膨胀和钠对碳阴极的渗透引起的体积膨胀，这种膨胀力远大于从室温至I000℃的膨胀力，钠直接在阴极内衬下产生反应的结晶张力将导致槽壳的变形及阴极炭块上移。
2、阴极冲蚀坑这是预焙槽上的一种特殊破损形式。
由于磁场推动铝液冲涮的作用，在槽底形成冲蚀坑穴，冲蚀坑穴大部分出现进电端，这是因为立柱母线和槽底母线磁场作用铝液流速增加，消磨阴极造成。
冲蚀坑表面磨得很光滑，覆盖有一层白色氧化铝固体。
当坑穴逐渐向下穿透炭块时，铝液熔化阴极钢棒，从而造成漏炉。
有两种形式的坑穴，一种是面积较大的，存在形式基本对应每个立柱母线都会有此现象，坑穴深度约为10cm以上。
随着坑穴深度的增加，铝液冲刷阴极炭块逐渐变薄，一旦突破阴极炭块，阴极钢棒熔化。
另一种是局部小冲蚀坑，或者称为冲蚀洞，呈不规则的圆形，是阴极炭块质量问题形成的铝液通道，这种冲蚀洞破坏性比较大，会造成多组阴极钢棒熔化，引发漏炉事故。
3、侧部破损侧部在以前是采用纯炭块砌筑的。
现在是碳氮化硅块或者碳-氮化硅组合块砌筑。
电解槽运行过程中，侧部因受空气氧化、化学腐蚀、边部开口捞渣作业的破坏，致使侧部物质氧化消耗或物理破坏脱落落入槽内，图5-23为侧部破损前后对比。
电解槽破损原因及破损槽运行措施
电解槽破损原因及破损槽运行措施引起电解槽早期破损的因素主要四方面，一是设计原因，二是内衬材料质量，三是筑炉质量，四是焙烧启动及后期管理质量。
按引起电解槽破损原因分，设计原因的占10%，材料质量占20%，筑炉质量占20%，焙烧启动及后期管理质量占50%，提高槽寿命，必须从这四方面入手，控制好每个环节。
一、设计对电解槽寿命的影响设计合理，弹性槽壳可缓冲内衬材料膨胀产生的应力，同时限制其自由膨胀。
内衬材料能吸收焙烧启动期间阴极膨胀产生的部分应力，避免阴极扎固碳缝起层、断裂。
二、内衬材料质量对电解槽寿命的影响阴极碳块质量差，焙烧启动期间阴极碳块容易折断或隆起。
糊料质量不合格，会出现起层，剥落，产生裂缝。
防渗料不合格，电解质或铝液向下渗透时形不成阻断层，造成早期破损。
保温砖保温性能不好，致使炉底温度高，电解质等温凝固线上移至碳块中，造成对碳块的破坏。
因此确保内衬材质量是提高槽寿命关键因素之一。
三、筑炉质量对电解槽寿命的影响碳块、糊料、钢棒等温度控制不好，没有严格按筑炉工艺施工，会使碳块压接压降差别很大，电流会向压降低的阴极集中，导致阴极钢棒温度高，膨胀加剧，很容易折断阴极碳块。
筑炉时带入水分过多，人造伸腿扎固质量差，都会在焙烧期间会形成很多的通道，电解质会沿通道向下渗透。
筑炉时内衬材料表面不水平，焙烧启动期间阴极各部分承受应力会不一样，很容易破坏阴极内衬，导致早期破损。
四、焙烧启动质量对槽寿命的影响焙烧期间，阳极电流分布不均会引起阴极表面温度有较大的差距，如果调整不及时，会形成恶性循环，导电多阳极导电越来越多，对应的阴极导电必然多，产生阴极局部温度过高，阴极碳块易产生裂缝，产生铝液通道。
启动期间，如果温度过高，渗透到阴极裂缝中的电解质不会凝固，利用电解质弥补阴极缺陷的可能性减小，导致阴极破损的可能性增加。
五、破损槽的维护措施1、确认破损的位置通过测量阴极电流分布，记录导电多的方钢位置，通过测量阴极钢棒温度，记录温度高于300度的方钢位置，通过测量炉底钢板温度，记录温度高于100度的区域，然后用铁钩检查阴极方钢温度高对应阴极区域、炉底温度高区域。
铝电解槽的破损及维修分析
铝电解槽的破损及维修分析摘要：铝电解槽是电解铝生产的重要设备。
其运行状态良好程度，寿命长短，直接关系到电解铝生产的质量和产量，同时也对电解铝生产的成本有很大影响。
铝电解槽经多年使用，运行周期较长，电解槽槽壳变形、破损严重，需进行大修。
铝电解槽破损会影响到实际的应用效果，本文主要分析铝电解槽的破损以及维修的方法。
关键词：铝电解槽；破损；维修.电解槽破损鉴定在停电过程中，需要对电解槽的破损进行鉴定。
电解槽的破损主要是由于槽侧部的炭块过度损耗或人为因素造成破坏未及时处理造成的。
其主要的破损形式有以下两种：一是侧部伸腿的过度损耗导致电解质与铝液从阴极钢棒处渗漏。
二是侧部炉帮发红导致侧部击穿渗漏电解质。
引起这种现象的原因主要有空气对侧部炭块的氧化和炉帮的形成不良，使高温和强腐蚀的电解质溶液直接对侧部炭块的冲刷和侵蚀。
.小修。
一是阴极炭块在电、热、磁等共同作用下会时常出现碳内衬中的热膨胀、钠膨胀，阴极断裂、冲蚀、剥层，以及碳内衬下部各渗透物渐渐填充的现象等，这些都造成了阴极炭块的隆起。
如果隆起在50mm以下，凹坑在80mm以下无断裂时可定位小修。
二是侧部内衬两小面仍可见炭块的轮廓，大面伸腿以上受到不同程度破损和侵蚀，但如若侧部炭块破损不至于见到钢板则不需更换。
经过干刨伸腿的局部都有横向裂纹，但整体形状规整。
按照我公司多台小修槽启动后发现钢棒发红、漏铝比值是2.46%。
三是对槽内没脱落的阴流块要严格检查，因为它和电解槽的使用寿命有直接的联系。
中修。
更换1～14块破损严重的阴极炭块，若一块阴极炭块破损50%以上低于其他阴极炭块表面120mm以上的话，则给予更换。
大修。
阴极炭块拱起90mm以上、炉底钢板温度异常、表面破损严重裂纹较多。
铝电解槽破损分析铝电解槽发生破损的原因主要有三种，分别是：钠渗透。
铝电解槽内钠的含量应该处于平衡的状态，实际情况下钠含量偏低，钠向阴极扩散、渗透，最终形成了炭钠化合物，引起了炭阴极破损的问题，铝电解槽内的反应温度在400—1000℃中炭阴极发生破损的情况最为严重，之后温度升高破损情况减弱.电解质的渗透。
电解槽破损原因分析
本文针对我国大型铝电解槽寿命低于国外寿命的情况，从设计和生产工艺方面对造成电解槽破损的原因进行了分析，并在总结几年来提高槽寿命的措施和经验基础上，提出延长槽寿命的几点想法。
据报道，国外200KA以上大型预焙铝电解槽的平均寿命在5年（1800天）以上，法国彼施涅公司的180KA电解槽寿命达6-8年（2190-2920天），远远高于我国电解槽1500天的设计指标。
本文结合多年的生产实际对电解槽寿命问题进行探讨。
电解槽破损原因分析1.侧部破损电解槽侧部破损主要是由于侧部不易形成保护侧部炭块的炉帮，使熔融的电解质随着电解的进行渐渐地渗透于炭块中，而电解质中的钠离子又很容易与碳发生反应生产碳-钠中间化合物，引起侧部炭块疏松、分层，这就更加剧了侧部炭块被氧化和侵蚀的速度。
据资料报道，这种侵蚀速度使炭块每天约腐蚀掉1毫米，使得侧部炭块容易受到侵蚀磨损，引起槽壳局部过热，严重时槽壳会被烧红，甚至发生漏槽事故，导致停槽，缩短电解槽寿命。
据调查统计，影响电解槽侧部炉帮不易形成的原因主要是：（1）电解槽槽壳及槽壳与地面的空间设计不尽合理。
有关研究表明，电解槽侧部散热能力在槽壳温度基本恒定的情况下，决定于周围环境温度和空气流动情况。
虽然电解槽设计采用侧部散热型，即侧部只有一层碳化硅砖的结构，目的是保证在电解槽四周形成自然炉帮。
然而，我国绝大多数200KA、300KA电解槽槽壳仍采用了传统带二翼板的结构，并且槽壳与地面的距离较短，不利于散热通风，严重影响侧部炉帮的形成。
这样不仅缩短了电解槽的寿命，而且还增加了不必要的大修费用。
（2）使用的氧化铝原料质量不均匀及打料系统缺陷，造成效应受控率低。
各厂使用的氧化铝产地和体积密度均不同，导致电解槽实际接受的氧化铝料量不均匀，造成电解槽炉底沉淀多，或是电解槽打料系统故障等原因，阳极效应受控率较低，效应系数高，导致槽温在短时间内骤然上升30℃-40℃，实践表明，槽温升高越多，恢复到正常生产温度所需时间越长。
300kA铝电解槽阴极破损机理研究
收稿日期:2006 06 27基金项目:国家自然科学基金资助项目(50304033);辽宁省博士启动基金资助项目(20041010)作者简介:任必军(1968-),男,河南沁阳人,东北大学博士研究生;邱竹贤(1921-2006),男,江苏海门人,东北大学教授,博士生导师,中国工程院院士第28卷第6期2007年6月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern U niversity(Natural Science)Vol 28,No.6Jun.2007300kA 铝电解槽阴极破损机理研究任必军,石忠宁,刘世英,邱竹贤(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳 110004)摘 要:研究了300kA 大型铝电解预焙槽的阴极破损机理,电解槽停止运行后通过干法剖炉,现场取样分析与观测,研究阴极炭块破损现象,阴极炭块发生断裂、漏眼,表面存在腐蚀坑 由钠渗透、阴极生成碳化铝、电毛细现象、铝和电解质等向阴极炭块缝隙渗透是造成阴极膨胀开裂的原因 分析了影响槽寿命的因素,认为提高阴极质量,加强电解槽启动初期管理,并通过采用石墨化阴极等新材料新技术,不但可降低炉底压降,形成完好的炉帮,而且有效地提高槽寿命 关 键 词:铝电解;阴极;炭块;破损机理中图分类号:T F 821 文献标识码:A 文章编号:1005 3026(2007)06 0843 04Deterioration Mechanism of Cathode in 300kA Prebaked Anode Aluminum Reduction CellsREN Bi j un ,SHI Zhong ning ,LI U Shi ying,QI U Zhu x ian(School of M ater ials &M etallurgy,Nor theastern U niversity,Shenyang 110004,China.Correspondent :REN Bi jun,E mail:r enbijun @)Abstract:The deterioration mechanism of a 300kA large scale prebaked aluminum reduction cell w as studied.After a shutdow n,the cell was dissected dryly for sampling analysis and observation,then the deterioration of carbonized cathode w as investigated,such as breakage,leaks and surface corrosion pits.It w as revealed that the causes of cathode 's expansion cracking are mainly the sodium penetration,Al 4C 3formed on cathode surface,electrocapillarity and electrolyte penetration into cathode gaps.Discusses the influencing factors on the serv ice life of the cells w ere carried out.T o leng then the service life of the reduction cell,the follow ing measures are reg arded as efficient and sugg ested to take:im proving the quality of carbonized cathode,strengthening the management of electrolysis cell from the very beg inning and introducing such new ly developed m aterials and technolog ies as the graphitized cathode.In this w ay the voltage drop on cell bottom can be decreased so as to maintain well the cell w all.Key words:aluminum electrolysis;cathode;carbon block;deterioration mechanism 目前铝电解工业的电解槽容量越来越大,2001年开始,电流为300kA 的大型铝电解槽陆续在河南、山东、山西等省份得到推广应用[1] 随着大容量电解槽技术的不断进步,其综合指标均表现不俗,不但产能高,而且一些电解槽电流效率达到94 5%以上,直流电耗13000kWh/t [2-3]但是,我国大型预焙槽的寿命较短,原因主要是新建厂经验不足,工期较紧、匆忙上阵,材料采购、筑炉与生产管理不到位等所致 电解槽开动一年半之内,因阴极内衬破损而停槽大修称为早期破损 文献[4]指出我国电解槽阴极内衬破损、电解质渗漏和渗透的类型可分为侧部漏铝、侧部漏电解质、钢棒孔漏铝、钢棒孔漏电解质、底部漏铝、底部漏电解质、槽壳侧部发红、槽壳底部发红、严重熔化钢棒、侧部炭块上抬等10种类型电解槽渗漏的主要原因是由于炭衬材质、施工质量及焙烧启动和早期生产温度不合理等,其中焙烧启动和生产时温度剧烈波动是早期破损的导火线 使用寿命较长(大于2500d)的电解槽,一般都是筑炉材料和筑炉质量好;焙烧启动冲击电压低;焙烧温度均匀;正常生产电解质温度波动较小;电解槽运行平稳 停槽后,剖炉分析发现阴极炭块底部渗透虽多,阴极内衬上抬较平缓,阴极内衬断裂较小1 剖炉试验1.1 阴极炭块表面和横断面破损情形对某铝厂4台电解槽进行干法剖炉研究,通过观察发现某槽的阴极表面破损较严重,有漏眼、裂缝、冲蚀坑和隆起区域 最长的横向裂纹由第四块阴极延伸到第十四块,裂纹宽度约为3~5mm 第八、九块阴极的纵向裂纹深度约为20cm 但是在第五、六块阴极位置间有一漏眼,其长约40cm,宽约13cm 这是该电解槽漏槽的主要原因 图1中阴极表面有较多腐蚀坑,其产生原因有两个: 沉降到炉底的氧化铝在流场作用下长期冲刷阴极表面造成;!铝和碳生成的Al 4C 3在铝液和熔盐中留下的[5]300kA 槽阴极隆起变形较小 但也可以看到由于材料质量问题导致阴极表面裂纹严重,如图1左上角贴图图1 干法刨炉后的铝电解槽阴极表面Fig.1 An ichnogr aphy of the cathode surfaceafter dry di ss ection从阴极剖炉断面可以看出,有黄色的碳化铝生成,如图2所示,由于电解槽破损程度不同,阴极底面不同程度存在电解质等渗透物质 从图2中可以看出,阴极钢棒变形较小 个别部位人造伸腿处有铝液渗透现象,但大部分没有渗透物质存在,从侧部碳化硅背面可看到有电解质渗透现象 炉底保温砖和防渗料下面有电解质和铝液渗透现象发生,这也解释了电解槽焙烧启动和正常生产过程中有时会出现炉底钢板温度达到200∀,甚至400∀以上等问题总结大修情况可以看出,除个别阴极质量以外,阴极炉底较好,隆起变形较小;人造伸腿处渗漏情况不是太严重 阴极间缝处渗漏和碳化铝生成较为普遍,因而阴极炭块质量与间糊质量及筑炉质量对槽寿命非常重要图2 电解槽炉底横断面形状Fig.2 Cross section of cell bottom1.2 破损阴极炭块局部分析长期生产过程中,经常会出现阴极钢棒膨胀,炭内衬中钠膨胀、热膨胀、槽底上抬、断裂、冲蚀、磨损、剥层,以及炭内衬下部各种渗透物的逐渐充填等现象本研究通过纵向切开电解槽炉底,跟踪渗透物(多为电解质)渗透的踪迹,并由上至下在不同部位取样分析电解质与周围物质接触后反应的产物 渗透物大多是电解质,以Na 3AlF 6,Al 2O 3形式存在,也包含极少量的铝自阴极炭块以毛细现象或在炭间缝渗漏 如果渗透物中包含铝液,则铝液遇到钢棒时,熔化钢棒后生成铝铁合金,图3为图2中漏眼下方被严重腐蚀的阴极钢棒,有的生成黑色不规则针状铝硅铁合金,XRD 分析表明存在AlSiFe,Al 13Fe 4,Fe 3Al 等相图3 被铝液和电解质腐蚀后的阴极钢棒Fig.3 Steel bar corr oded by li qui d alum ini umand electr olyte渗漏物质中各层均发现NaF 的富集,可见钠渗透无处不在,对电解槽损坏很大 渗透物质和耐火砖反应腐蚀,生成NaF 、霞石、 Al 2O 3、 Al 2O 3和Al 4C 3等,即通常所说的灰白层和玻璃状化合物,文献[6]对其作了相关研究 图4所示为图2中漏眼下方的保温砖被渗透物腐蚀后的变化情况844东北大学学报(自然科学版) 第28卷图4 被电解质腐蚀的保温层Fig.4 Insulation layer corroded by electrol yte对图4中不同部位取样进行X 射线衍射分析,其相应物相组成如下:A:Na 3AlF 6+Na 6Al 6Si 10O 32,B:Na 7Al 7Si 9O 32+NaF+NaAlSiO 4,C:Na 7Al 7Si 9O 32+NaF+NaAlSiO 4,D:Na 3AlF 6+Na 6Al 6Si 10O 32+CaF 2+NaF,E:Na 3AlF 6+Na 6Al 6Si 10O 32+NaF+CaF 2+NaAlSiO 4,F:Na 3AlF 6+Na 6Al 6Si 10O 32+NaF+SiO 2,G:Na 3AlF 6+Na 6Al 6Si 10O 32+NaF +SiO 2+Na 6KAl 7Si 9O 322 结果与讨论2.1 电解槽阴极破损机理分析图5是工业铝电解槽阴极系统中的电化学反应示意图,其反应包括析出铝和钠,以及生成碳化铝 下面分别阐述几种阴极破损的方式(1)碳化铝腐蚀正常生产过程中,在阴极表面生成碳化铝:4Al(l)+3C(s)Al 4C 3(s)在950∀时, G T =-149kJ/mol 有冰晶石熔体存在时对上述反应起到催化作用:12Na(g)+3C(s)+4Na 3AlF 6(l)Al 4C 3(s)+24NaF(l)碳化铝覆盖于炭阴极上,使阴极电压增大 XRD 分析发现废旧阴极中含有NaF,Al 4C 3,Na 3AlF 6,Al 2O 3和Na 2O 11Al 2O 3底部破损偶然发生在以下情形,即生成碳化铝而形成冲蚀坑 在金属中碳化物有一个缓慢的溶解过程伴随着冲蚀坑穴的形成,铝与阴极钢棒越来越接近,加速了碳化铝的生成和进一步的溶解生成的碳化物发生在电解槽底部的沉淀中,或在侧部没有凝固电解质保护的地方,任何溶解的碳化铝都将被阳极表面产生的CO 2所氧化图5 炭阴极中的电化学反应Fig.5 Electrochemical reacti on nearcarboni z ed cathode(2)钠渗透槽底破损的主要原因是由于吸收钠和电解质产生的各种反应而致,底部内衬破损的主要信号是炭块的破裂或氟化物粗大晶体的长大,产生破裂的力主要是电解槽启动初期渗透结晶膨胀、钠和电解质反应,发生钠吸收:3Na(g)+Na 3AlF 6(l)6NaF(s)+Al(l),4Na 3AlF 6(l)+12Na(g )+3O 2(g)2Al 2O 3(s)+24NaF(l)钠与渗透的电解质发生反应,较高分子比的电解质渗透在充满孔洞后或毛细管被结晶堵死后停止:22Na 3AlF 6(l)+68Na(g)+17O 2(g)Na 2O 11Al 2O 3(s)+132NaF(l)Na 与C 生成钠-碳嵌入化合物而发生体积变大,也直接导致膨胀断裂:32C(s)+Na(g)C 32Na(s),4Na(g)+3O 2(g)+2C(g)2Na 2CO 3(s)(3)空气渗入使内衬氧化破损由于钢窗口密封不严,空气进入内衬;直接在阴极内衬下产生钠-碳-空气的反应,导致内衬破损:2Na(g )+2C(s)+N 2(g)2NaCN(l),2Na 3AlF 6(l)+N 2(g )+6Na(g)12NaF(l)+2AlN(s),2Na(g )+1/2O 2(g)+11Al 2O 3(s)Na 2O 11Al 2O 3(s)(4)电解质渗漏,下部耐火砖受熔体侵蚀8Na 3AlF 6(l)+3(3Al 2O 3 2SiO 2)(s)6SiF 4#+24NaF(s)+13Al 2O 3(l),8Na(g)+5(3Al 2O 3 2SiO 2)(s)8NaAlSiO 4(s)+2Si(s)+11Al 2O 3(s) (5)电解质渗漏使钢棒熔化(如图3) Al(l)+3Fe(s)AlFe 3(s),845第6期 任必军等:300kA 铝电解槽阴极破损机理研究3Na(g)+Na 3AlF 6(l)+3Fe(s)AlFe 3(s)+6NaF(s),4Al(l)+3SiO 2(s)2Al 2O 3(s)+3Si(l),Al(l)+Si(l)+Fe(s)AlSiFe(s)电解质和钠与阴极钢棒接触时,Na 3AlF 6(l)+3NaF(l)+3Fe(s)AlFe 3(s)+6NaF(l)2.2 阴极炭块特性与阳极寿命关系从无烟煤炭块到半石墨质炭块、半石墨化炭块、石墨化炭块,其煅烧温度由1200∀不断提高到2300∀ 而随着煅烧温度的提高,阴极炭块的孔隙度、热膨胀系数、电导率等性能均得到提高,由热膨胀引起阴极断裂的几率减小[7-8]文献[9]以大量图例,证实阴极选择的原则,阴极的寿命决定了槽内衬的可靠性,获得一个好的阴极寿命,槽内衬必须能有效地阻碍氟化盐液体渗透造成的剥蚀以及钠膨胀的侵蚀 图6说明不同的阴极焙烧温度对阴极膨胀差距很大 图6证明全石墨化阴极较半石墨质阴极可以有效地抵御钠膨胀,随着槽龄增长变化不大 同时可以看到,不同质量的阴极炭块理化指标相差较大,也可以解释很多铝厂一些电解槽阴极早期破损的原因,虽然理化指标达到了标准,但是槽寿命多者1000d,少者仅几百天,甚至几个小时,主要原因就是因为开口度较大,由于钠膨胀造成阴极炭块裂缝,铝液及电解质大量渗透、堆积,从而造成阴极上抬、隆起,直至断裂图6 某厂半石墨质和全石墨化阴极电阻随槽龄变化情况[9]Fig.6 Cathodic resistance vs.cell age,comparingsem i graphitic with graphi tized cathodes铝用阴极炭块的发展趋势就是增大石墨化程度,提高抗钠侵蚀性、抗热震性、热导率等,为降低炉底压降、提高槽寿命、强化电流等经济运行打好基础3 结 论(1)铝电解槽启动初期,由于阴极炭块存在孔隙,加上电毛细渗透力的作用,钠离子向炭阴极中渗透,引起阴极炭块体积膨胀 同时,在阴极少量金属钠伴随铝同时还原析出,金属钠与碳生成钠-碳嵌入化合物C 32Na 而发生体积变大,也直接导致膨胀断裂(2)阴极上的金属铝和碳反应生成碳化铝,碳化铝在铝液和电解中均能发生溶解,留下腐蚀坑(3)未能及时溶解的氧化铝沉淀到阴极表面,形成炉底沉淀,该沉淀在磁流场的作用下长期不断冲刷阴极表面,在表面留下冲蚀坑(4)铝和电解质等向阴极炭间缝、边缝处渗透,腐蚀阴极底部的耐火材料、保温材料和钢棒也是造成阴极破损的原因之一 参考文献:[1]邱竹贤 预焙槽炼铝[M ] 北京:冶金工业出版社,2005:465-590(Qiu Zhu xian.Prebaked anode cell for aluminum electrolysis [M ].Beijing:M etall urgy In dustry Press,2005:465-590.)[2]Patel P,H yland M ,Hiltmann F.Influence of internal cathode structure on behavior during electrolysis.Part 3:wear bebavior i n graphitic materials [C ]∃Light M etals.W arrendale:M i n erals,M etals &M ateri als Soc,2006:633-638.[3]W elch B J,Hyl and M M ,James B J.Future materi als requirements for the high en ergy intensi ty production of alum i num[J].JOM ,2001,52:13-18.[4]任必军 我国大型预焙槽槽寿命达到2500天以上的研究[J ] 轻金属,2002(8):32-35(Ren Bi jun.Study on pot life of large scale prebaked alum i num cell reach 2500days[J].L ight M etals ,2002(8):32-35.)[5]Rafiei P,H i ltmann F.Electrolyte degradation w ithin cathode material s[C]∃Light M etal s.Warrendale:M inerals,M etals &M ateri als Soc,2001:747-753.[6]Zhao Q,Xie Y L,Gao B L,et al .Chemical reaction model of cathode fail ure in large prebaked anode aluminum reduction cells[J].Trans Nonf errous M et S oc ,2002,12(6):1195-1198.[7]Perruchoud R C,M eier M W,Fischer W K.Survey on w orldw ide prebaked anode quality [C ]∃Light M etals.Warrendale:M inerals,M etals &M aterials S oc,2004:573-578.[8]!yeetal H A.Reduction in sodium induced stresses in hall heroult cells[J].A lu minum ,1996,72:89-93.[9]Patel P,H yland M ,Hiltmann F.Influence of internal cathode structure on behavior during electrol ysis.Part 2:porosity and w ear mechan i sms i n graphitized cathode material[C ]∃Light M etals.Warrendale:M inerals,M etals &M aterials Soc,2006:757-762.846东北大学学报(自然科学版) 第28卷。
240铝电解槽破损原因及防范修补方案范文
2021240铝电解槽破损原因及防范修补方案范文 1引言 甘肃东兴铝业有限公司陇西分公司（简称“分公司”）是年产 35 万吨电解铝生产企业。
分公司电解铝生产线有两条，分别是 240kA 系列（10 万吨/年）和 400kA 系列（25 万吨/年），其中，240kA 系列设计槽 164 台。
240kA 在生产过程中出现了维护不到位，少数槽有漏停现象，其中两台槽经过二次修补，减少了大修维修费用，节约了一定费用。
电解槽在生产中破损是比较常见的，其原因主要是：①前期筑炉质量存在缺陷；②后期操作维护不到位。
因此在前期筑炉中，要求施工过程务必精准，以提高电解槽的使用寿命。
分公司在生产中，240kA 系列预焙电解槽曾出现过1154#、1182# 槽漏停现象，经过修补 ,两槽二次启动投入生产，生产稳定。
2预焙槽破损原因分析和预防措施制订 2.11154#、1182#、1153# 漏炉时的处理情况 1154#漏炉时间为 2011 年 10 月 19 日 ,漏点为进电端第 9 根阴极钢棒处，侧部漏洞约20cm×6cm（见图 1），出现漏炉时 ,作业人员立即用多功能机组加壳面块对该处炉帮、炉底进行补漏，经过 4 个多小时的修补，因电解槽内液体一半（总高）流入地沟中，不得已停槽。
1182#漏炉时间为 2011 年 10 月 18 日 ,漏铝处为进电端第 5 根阴极钢棒处，在现场发现该槽进电端从南起第 5 根阴极钢棒处电解质、铝水大量外流，口径约30cm（见图 2）。
作业人员将该处上方两块阳极吊离，用多功能机组加壳面块不断砸该处炉帮。
经过 3 个多小时的抢救，在补救无果的情况下决定停槽。
1153#漏炉时间为 2012 年 12 月 12 日 ,漏铝处为进电端第 9 根阴极钢棒处电解质、口径约 16cm×7cm,处理情况基本同上。
2.2三台槽漏炉后底阴极底部及侧部炭块情况 1154#漏炉部位距侧部炉帮约 6cm~7cm,在炉底人造伸腿下部（见图 3）。
电解槽的破损及维修分析
电解槽的破损及维修分析摘要：在进行电解铝的时候要使用电解槽，电解槽为电解铝的生产提供了一定的条件，但是在电解槽的使用过程中存在着散热不良的现象，这样就会导致电解铝出现破损的情况，从而导致电解槽的使用年限受到影响，也会使电解铝的质量下降。
电解槽的破损会使实际的使用情况受到影响。
本文对电解槽的破损进行了分析，从中找到维修的方式。
关键词：电解槽；破损；维修在使用电解槽的过程中，会出现破损的情况，要对其进行及时的维修，在进行维修之前要对电解槽破损的原因进行充分的掌握与了解，这样才可以对其进行维修处理工作，从而有效保障电解槽的可靠性与科学性，更好地满足电解铝的需求。
当电解槽出现破损情况的时候，会影响生产的效果，因此要对其进行及时的维修，从而使电解槽的基本结构得到有效的恢复，这样才可以使电解槽的具体应用得到充分的完善。
一、电解槽破损分析工作人员在使用电解槽的过程中会发生破损的情况，对破损的原因进行有效的分析，从分析中可以发现造成破损的原因主要分三种情况。
（1）渗透电解槽内钠的含量要处于平衡，但是在实际的情况中发现，钠的含量较少，同时钠出现了渗透的情况，使其最终成为了炭钠化合物，这样就会出现炭阴极破损的现象。
一般情况下，当电解槽内的温度达到400摄氏度到1000摄氏度之间，炭阴极出现破损的情况是十分严重的，当温度再度升高的时候，破损现象就会降低。
（2）电解质渗透。
阴极炭块材料的质量会对电解质的渗透量有一定的影响，当炭活性越大的时候，渗透量就会越大。
电解质渗透在电解槽破损是十分常见的一个现象，要对其进行格外的关注，在旧的电解槽中可以发现，电解质渗透会引起破损情况的发生。
（3）结构变异。
阴极炭块在工作的过程中会出现膨胀、分裂等情况，这样就会导致阴极内衬中出现破损变异，内衬是结构变异中十分常见的破损现象，在化学作用下，会使结构出现异常的情况，内衬炭块破损隆起后会使电解槽出现电压增强、过大等问题。
二、电解槽破损维修2.1检查破损位置在对电解槽破损位置进行检查的时候，首先要对其槽底进行深入的检查，工作人员要将尖头的铁杆放到电解槽的阴极处，对破损位置进行检查，主要是根据槽底缝隙的排列进行，最终对破损位置进行有效地确定工作，工作人员要将其进行记录。
铝电解槽的破损及维修分析
铝电解槽的破损及维修分析作者：杨天东来源：《科技风》2018年第23期摘要：铝电解槽为电解铝的生产提供了条件，铝电解槽在使用的过程中有散热不良的情况，容易引起铝电解槽破损，影响了铝电解槽的具体使用寿命和电解铝质量。
铝电解槽破损会影响到实际的应用效果，本文主要分析铝电解槽的破损以及维修的方法。
关键词：铝电解槽；破损；维修铝电解槽的破损及维修是一项重要的工作，了解电解槽破损的原因之后再实行维修处理，保障铝电解槽的可靠性，满足电解铝的实践过程。
铝电解槽发生破损后容易影响生产的效果，必须做好维修的工作，恢复铝电解槽的基本结构，由此才能完善铝电解槽的具体应用。
一、铝电解槽破损分析铝电解槽发生破损的原因主要有三种，分别是：（1）钠渗透，铝电解槽内钠的含量应该处于平衡的状态，实际情况下钠含量偏低，钠向阴极扩散、渗透，最终形成了炭钠化合物，引起了炭阴极破损的问题，铝电解槽内的反应温度在400—1000℃中炭阴极发生破损的情况最为严重，之后温度升高破损情况减弱；（2）电解质渗透，阴极炭块的材质关系到电解质的渗透量，炭活性远大，渗透量越大，而电解质渗透是铝电解槽破损中不能忽视的一项原因，从废旧的铝电解槽中就可以发现电解质渗透引起的破损问题；（3）结构变异，阴极炭块工作时容易出现膨胀、裂缝、隆起的情况，致使阴极内衬出现破损变异，内衬是结构变异中最为常见的破损情况，其变异最早期发生在焙烧阶段，在化学作用下引起结构异常，内衬炭块破损隆起后，就会在铝电解槽中造成偏流、电压增降过大的问题。
二、铝电解槽破损维修根据上文分析的铝电解槽破损的原因，分析铝电解槽发生破损后的维修策略，以便恢复铝电解槽的应用状态。
（一）检查破损位置铝电解槽破损位置检查时分为两个部分，第一部分是探查槽底，检查人员使用尖头的铁钎，放入到铝电解槽的阴极，根据电解槽槽底缝隙的排列逐步检查是否有破损并确定出破损的位置，记录下坑槽、裂缝的位置[1]；第二部分采用了阴极电流测量的方法，观察测量时电流的分布、阴极钢棒的温度，证明第一部分确定出的破损位置是否准确，专门测量破损位置处的阴极电流和阴极钢温度，得出铝电解槽的破损位置。
电解槽破损原因及破损槽运行管理
电解槽破损原因及破损槽运行管理摘要：本文主要针对电解槽的破损原因与破损槽的运行管理进行综述分析，望能够为相关专家及学者对这一课题的深入研究提供有价值的参考依据。
关键词：电解槽；破损；原因；破损槽；运行管理；前言：铝电解槽，属于铝电解实际生产期间主要设备，国外的电解质平均寿命为7-8年左右，国内大型的预焙槽，通常会由于材料、设计、作业及运行管理等各方面因素所影响，电解质平均寿命为4-5年左右。
那么，为能更好地将电解质实际寿命延长，深入研究电解槽的破损原因与破损槽的运行管理尤为重要。
1、电解槽的破损原因及特征分析1.1电解槽的破损原因早期电解槽的破损因素包括：设计因素、内衬材料的质量因素、筑炉质量因素、焙烧启动与后期的管理质量因素。
依据电解槽遭到破坏因素实际比例可了解到，设计因素占比10%、内衬材料的质量因素与筑炉质量因素均各自占比20%、焙烧启动与后期的管理质量因素占比50%。
而若想确保槽的使用寿命得以提升，就应当从源头上着手，严控各个节点。
①设计因素注重设计的科学合理性，弹性槽壳对于内衬的材料膨胀所产生应力缓冲作用，对其膨胀予以有效地限制。
内衬材料，可吸收启动焙烧时阴极膨胀所产生部分应力，防止阴极扎固的碳缝出现断裂或起层等问题状况。
②内衬材料的质量因素阴极碳块的质量相对较差，启动焙烧时阴极碳块极易有隆起或折断情况出现。
糊料质量若不达标，则会导致剥落、起层情况出现，甚至会出现裂缝问题；保温砖的保温性能若不佳，则炉底部温度会相对较高，其电解质等相应温凝固线会逐渐上移到碳块上，促使碳块被破坏。
故而，保证内衬材料的质量，属于提升槽实际使用寿命关键点，需得到充分重视。
③筑炉质量因素若钢棒、糊料、碳块等温控不佳，并能严格依据筑炉工艺开展施工操作，则会导致碳块压的接压降差较大，电流会集中于向压降低阴极，促使阴极钢棒的温度过于高，加剧膨胀，极易导致阴极碳块被折断。
筑炉期间带入过多水分，人造的伸腿扎固是质量较低，均会导致焙烧时有较多通道形成，促使电解质逐渐沿着通道向下进行渗透。
铝电解槽的破损及维修分析
铝电解槽的破损及维修分析摘要：铝电解槽在长期运行过程中出现槽壳长侧板鼓肚、摇篮架开焊断裂以及电解槽出铝和烟道两端上翘等变形现象，严重破坏电解槽炉膛内型，给电解槽指标带来不利影响，并且这种状况在电解槽运行中很难修复，一直持续到停槽大修。
本文全面分析了电解槽在每个运行阶段的变形原因，以及应采取的预防措施，保障电解槽规整稳定的炉膛内型，获得良好的运行指标。
同时在槽大修方面给出了槽壳校正评判标准及槽壳校正方法，可以为电解槽槽壳校正提供借鉴和参考。
关键词：铝电解槽；槽壳变形；原因分析；槽壳校正前言槽壳是铝电解槽的重要组成部分，不仅作为结构件承载电解槽内衬的各种应力，而且对电解槽的通风散热起到关键性作用，是电解槽结构场、电热场和场设计的重要组成部分。
而槽壳的结构形式也是随着不断革新，从直角摇篮架结构，发展到船型摇篮架结构，再到目前的新型一体化槽壳结构。
1 质量要求在槽壳制作中，总结了以往的经验，采用新工艺提高了焊接质量和效率。
采用的新工艺有如下特点：摇篮架依托T型钢技术，保证腹板与翼缘板熔深，防止变形；长侧立板和端侧立板连接立缝采用单面焊双面成型技术；底板拼接和大面侧板焊接采用翻转胎具；端侧围板与围带之间组对采用预先开坡口和二次下料，保证尺寸公差。
（1）尺寸规格。
槽壳整体外形长度18500±5mm，宽度4900±3mm，高度2412±3mm，总重约44.86吨。
由槽底板（含底梁）、端部组件、大面组件以及支i座梁共6个部件组成，各部件基本连接形式均为焊接。
槽壳的制作难点为尺寸偏差和焊接质量的控制，因此采取反变形和二次下料手段控制变形，通过减少手工焊提高焊接质量，最后由分部件矫正和整体矫正两个步骤控制偏差。
（2）材料要求。
焊接材料是根据所焊钢材的化学成分、机械性能、焊接接头的抗裂性能，耐蚀性能，焊后是否热处理、使用条件等综合因素考虑后选定的。
钢材采用GB/T700-2006《碳素结构钢》中规定的Q235B和GB/T1591-2008《低合金高强度结构钢》中规定的Q345B钢材。
400kA铝电解槽破损分析及预防
400kA铝电解槽破损分析及预防摘要：本文从某厂400kA铝电解槽破损增多实际出发，分析电解槽破损原因，提出严格把控筑炉工艺、采用优化焙烧启动方案、均匀阴极电流分布，工艺精细化控制等措施，对延长电解槽寿命有着重要意义，关键词：铝电解槽；破损；焙烧方案；工艺控制引言铝电解槽作为在高温、强磁场、强腐蚀下运行设备，其寿命长短与电解槽设计、内衬材料质量、筑炉质量、焙烧启动方案、启动后期管理、工艺控制和生产操作管理等有关系[1]。
近几年来，我国铝电解工业迅猛发展，逐步向着大型化、规模化、集团化发展，铝电解槽造价更高，直接影响着生产经济效益，延长电解槽寿命，降低大修成本是每一个铝电解厂迫切需要解决难题。
本文从某厂400kA铝电解槽破损增多实际出发，分析铝电解槽破损原因，提出把好原材料和筑炉关，采用优化后焙烧启动方案，均匀阴极电流分布，严格执行工艺纪律，实施差异化控制，可以有效预防铝电解槽破损，延长电解槽寿命。
1铝电解槽破损原因分析通过对某厂400kA铝电解槽近一年来破损原因进行分析，得出该厂铝电解槽破损主要与筑炉质量、焙烧方案、局部电流偏流、工艺控制、停槽临槽干扰等有关。
1.1内衬砌筑质量对某厂400kA近两年来大修42台铝电解槽炉底温度进行统计（表1），采用冷捣糊对炭间缝进行扎固，扎固糊质量及扎固质量是引起伸腿漂浮关键因素。
以往观点认为，阴极碳块之间缝隙能够被膨胀的阴极碳块所挤紧，其实则不然。
因为电解槽槽壳也在向外膨胀，所以扎固糊与阴极碳块之间的裂纹在未焙烧以前就已产生[2]，在焙烧期间如阳极电流分布不均，且温度梯度过大时，则所有的碳块间缝糊膨胀与收缩不会达到同步，在500—1000℃下的碳糊膨胀率为0．4％，半石墨质碳块膨胀率为0．8％[3]，如果铝电解槽八层扎固质量不好，电解槽非正常期或启动初期电解质会通过炭间缝渗透到炉底，炉底温度升高，造成铝电解槽早期破损。
作者简介：王红波，1979年，男，云南宁洱人，专科，技师，主要从事铝电解冶炼。
对大型电解槽破损原因及延长槽寿命问题研究
对大型电解槽破损原因及延长槽寿命问题研究发表时间：2017-09-19T12:01:46.583Z 来源：《电力设备》2017年第13期作者：昌振利[导读] 摘要：在实际的调查研究中，我们普遍发现，我国的大型电解槽的寿命非常低，与国外先进国家同类型的电解槽技术水平存在着很大的差距。
（新疆众和股份有限公司新疆 830013）摘要：在实际的调查研究中，我们普遍发现，我国的大型电解槽的寿命非常低，与国外先进国家同类型的电解槽技术水平存在着很大的差距。
因此，我们有必要对大型电解槽进行认真的研究和分析，识别电解槽的种类和特征，从而进一步延长电解槽的使用寿命。
鉴于此，本文主要针对大型电解槽破损原因及延长寿命问题进行相关浅析，仅供参考。
关键词：大型电解槽；破损原因；延长；槽寿命；问题研究前言众所周知，槽寿命是现代铝电解生产技术高低水平的关键，其对企业的经济效益和社会效益具有直接的影响。
通过调查研究，我们发现，国内的电解槽的使用寿命大多都在1200天左右，个别的铝厂电解槽的使用寿命甚至不足1000天，这在一定程度上，对企业的发展具有明显的阻碍作用。
相关人员有必要对大型电解槽破损原因进行分析，有效的延长电解槽的寿命。
1 大型电解槽破损的主要特征及破损原因分析 1.1早期特征1.1.1铝液中含铁量上升铝电解槽发生破损的前期，铝液中的含铁量就会有明显的上升趋势。
在这个过程中，电解质和铝液经过阴极的裂纹、空隙以及固缝的作用，很容易与阴极的钢棒进行接触，从而侵蚀钢棒。
为此，槽内的铝液含铁量升高是大型电解槽破损的主要早期特征，一旦发现这种情况，我们就要采取合理的措施，有效防治漏槽现象的发生。
为此，我们可以考虑提前停槽处理。
如果要继续进行电解，那我们就需要考虑铝液中铁的含量，并对其铁含量变化的情况进行实时监控。
除此之外，我们还可以改变电解质的成份和其电解的温度以及破损部位的修复等等。
通过这样的方式，减少电解质和铝液对于阴极钢棒的侵蚀，对漏槽事故进行进一步的控制[1]。
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电解槽破损形式及原因
一、电解槽破损形式
电解槽破损主要是由阴极衬破损和侧部炭块破损组成，其破损形式有阴极炭块隆起断裂、阴极冲蚀坑和侧部氧化脱落。
1、阴极炭块隆起断裂
阴极炭块在生产一段时间后，上抬隆起，整个阴极面呈中间高，四周低的情况，致使阴极钢棒弯曲变形，槽沿钢板向外伸展。
炉底隆起长时间会出现阴极炭块断裂，铝液顺裂缝渗入底部，熔化阴极钢棒，造成漏炉。
图5-19给岀了炉底隆起造成阴极断裂的示意图。
根据阴极钢棒的组装形式不同，炉底隆起程度不同，特别是通方钢组装（见图5-20），钢棒承担应力较大，炉底隆起后阴极钢棒顺势弯曲，造成阴极炭块和钢棒脱离，甚至阴极炭块部层脱。
随着近年来的发展，阴极组装钢棒都改成了短钢棒组装，对阴极寿命会起到一定的作用。
炉底隆起断裂的原因主要是热膨胀和钠对碳阴极的渗透引起的体积膨胀，这种膨胀力远大于从室温至I000℃的膨胀力，钠直接在阴极衬下产生反应的结晶力将导致槽壳的变形及阴极炭块上移。
2、阴极冲蚀坑
这是预焙槽上的一种特殊破损形式。
由于磁场推动铝液冲涮的作用，在槽底形成冲蚀坑穴，冲蚀坑穴大部分出现进电端，这是因为立柱母线和槽底母线磁场作用铝液流速增加，消磨阴极造成。
冲蚀坑表面磨得很光滑，覆盖有一层白色氧化铝固体。
当坑穴逐渐向下穿透炭块时，铝液熔化阴极钢棒，从而造成漏炉。
有两种形式的坑穴，一种是面积较大的，存在形式基本对应每个立柱母线都会有此现象，坑穴深度约为10cm以上。
随着坑穴深度的增加，铝液冲刷阴极炭块逐渐
变薄，一旦突破阴极炭块，阴极钢棒熔化。
另一种是局部小冲蚀坑，或者称为冲蚀洞，呈不规则的圆形，是阴极炭块质量问题形成的铝液通道，这种冲蚀洞破坏性比较大，会造成多组阴极钢棒熔化，引发漏炉事故。
3、侧部破损
侧部在以前是采用纯炭块砌筑的。
现在是碳氮化硅块或者碳-氮化硅组合块砌筑。
电解槽运行过程中，侧部因受空气氧化、化学腐蚀、边部开口捞渣作业的破坏，致使侧部物质氧化消耗或物理破坏脱落落入槽，图5-23为侧部破损前后对比。
由于钠的侵蚀使得侧部碳-氮化硅块结构疏松、膨胀、炸裂、导致侧块粉化，失去保护作用。
炉帮变空，使槽水平电流增大。
由于垂直磁场与铝液中水平电流作用形成强大的回流，水平磁场对铝液垂宜电流形成表面隆起，加之阳极电流不均，导致伸腿过长，水平电流大电解槽侧部长期难以形成炉帮，稳定性差。
从而形成恶性循环，更加剧了铝液流速场的变化，由于铝液电磁力的作用，铝液及电解质中的氧化铝不停的对侧部进行物理摩擦、剥蚀，最终造成电解质和铝液界面直接与侧部钢板接触。
另外在日常的管理中，炉面散热带管理不善，散热带被物料埋住，侧部热应力增加，加上水平电流和物理冲刷的作用.侧部炭块膨胀，使散热带上翘.严重时使侧部暴露空气中发生氧化。
侧部破损造成漏炉几率也
非常大，一旦侧部化空，高温液体直接接触侧部钢板，水平电流会加剧击穿侧部，发生漏炉。
二、电解槽破损原因
阴极衬随着槽龄的增长都会产生破损，其原因主耍体现在以下几个方面。
1、钠的渗透
钠的渗透对阴极产生如下作用：①钠-碳之间的反应形成一种嵌合物，将会增大碳晶格间的距离，从而引起膨胀和分裂，可导致局部应力集中或破裂的延伸，这个问题发生的趋势取决于吸收钠量和吸钠的分布，吸钠不均会造成炉底上抬和局部炭块剥离。
②阴极炭块层状剥落漂浮于电解质表面，这种情况虽使阴极剥落深度不会超过10cm，但是会导致阴极表面坑洼不平，阴极电流密度不均匀，诱发冲蚀坑的产生，最终导致漏炉。
2、阴极材料的膨胀与收缩
在阴极衬中，各种材料的膨胀和收缩都会引起电解槽衬破损及槽壳变形。
在正常生产情况下，阴极炭块和阴极钢棒的膨胀及收缩率都与温度有重要的关系。
温度越高其阴极组织膨胀产生的应力越大，接近阴极炭块区域的高温是造成衬中等温线破坏的重要原因，所以联系到技术条件管理，不能保持较高的槽温，但是过低的槽温会造成阴极衬的收缩，这样反复的波动最终造成阴极衬的破坏。
阴极钢棒会脱离阴极炭块，而阴极炭块部也会产生层状分离，最终使阴极表面沿中心轴长度方向上抬，阴极钢棒上拱。
槽壳也会在这种应力的作用下变形，向外膨胀。
3、槽液体的渗透
电解槽在进入正常生产后，碳素衬温度分布已经稳定，钠的渗透也变得缓慢。
但是在钠渗透的基础上，槽液体电解质和铝液会继续向阴极衬中渗入。
由于阴极碳素材料有一定的孔隙度，并且局部出现阴极裂缝，液体电解质下渗能达到防渗料部位，其发生化学反应破坏衬组织，铝液下渗多沿着阴极裂缝，通常到达阴极钢棒位置不再继续下渗，而是熔化阴极钢棒。
铝液下渗是快速的破坏形式，在24小时之能熔化阴极钢棒1m以上的长度。
严重时导致阴极钢棒口发红，引起漏炉。
4、空气氧化及电化学腐蚀
空气氧化现象主要作用于侧部.一是电解质液面以上的部分暴露于空气中氧化脱落，下部是钠的渗透膨胀脱离。
另外阴极钢棒密封口会进入空气参加化学反应，破坏阴极衬。
此外，炉底表面电解质中混有铝的存在，有冰晶石的情况下，铝与阴极炭块发生电化学反应，生成碳化铝。
碳化铝可溶解于铝液之中，使阴极炭块遭到腐蚀.尤其是在阴极裂缝处.腐蚀更强烈，增加裂缝的宽度和深度。
5、衬材料及砌筑质量的影响
衬材料质量差，电解槽阴极寿命自然不会长久。
特别是阴极炭块膨胀率、挥发分抗压强度等指标至关重要，侧部炭块质量差同样使槽寿命缩短。
在砌筑电解槽时，扎固糊质量及扎固质量是引起伸腿漂浮的关键因素，炭间缝扎固不好以及阴极钢棒密封不严等都会造成电解槽早期破损。
因此，选定筑炉材料和筑炉工艺一定要严格按照标准执行，才能保证砌筑质量，延长槽寿命。
6、操作管理不善
电解槽的焙烧启动过程是槽寿命的控制重点，出现扎固糊不能够良好焦化，高温液体冲击使阴极产生裂纹或破裂。
日常技术条件管理槽温过高、铝水平过低、分子比高都是加
剧电解槽的破损因素。
炉底沉淀堆积过多，引起水平电流增加和电圧波动现象，也是造成电解槽破损的因素。
长时间压负荷或者停电造成槽温度降低，先渗入的电解质在阴极裂缝中凝固膨胀，在钠的作用下加剧破损，此种情况造成的阴极变化很大，是观察不出来的，通常在恢复系列电流一段时间，经常性出现个别电解槽阴极钢棒熔化。
三、阴极衬破损管理
1、破损槽的鉴定
1）、根据原铝质量的判定：如果铝液铁含量急剧上升，且排除阳极钢爪熔化和其它物料带入的影响，说明某阴极衬已严重破损，铝液下渗造成阴极钢棒熔化。
如果是硅含量上升，且无其它杂质影响，说明电解槽侧部破损，碳化硅块脱落所致。
2）、根据“三温”判断：炉底不超过100度，最高可达300度。
侧部不超过380度，超过450度开始发红。
方钢不超过280度，300度以上或超过邻极40度，说明钢棒已经熔化。
3）、其他途径检查：在换极时，操作人员要进行炉底检查，用长钩在炉底表面滑动，检查是否有阴极裂缝，用短钩检查侧部伸腿是否完好。
除此之外，侧部的破损可以从炉帮厚度测试中发现，正常炉帮厚度为8~12cm，炉帮化空无非
就是0cm。
但有一种现象，测量计算后，炉帮厚度为负数。
这说明不但炉帮化空，而且侧部炭块或者碳化硅块已经出现脱落及氧化剥离。
铝业公司生技科
2020年1月15日。