[发明专利]铝电解槽立柱母线带电修复方法

说明书

技术领域

本发明属于铝冶炼技术领域，涉及铝电解槽立柱母线的修复方法，尤其涉及一种强磁场环境中铝电解槽立柱母线带电修复方法。 

背景技术

近年来，全国铝行业发展迅猛，为提高铝的产量，铝电解槽电流强度也从以前的100kA发展到现在的300kA和400kA，中国铝业股份有限公司连城分公司2011年4月投产的年产38.8万吨电解铝一期项目电流甚至达到了创纪录的500kA。目前600kA电解槽也在研发之中。电解槽用电量大，导线布置较为复杂，整个电解车间产生强大的电磁场。根据电流强度不同，电解槽磁场强度设计最大值为20～50GS，但实际运行过程中的磁场强度往往比设计院的设计值高十倍以上，比如300kA电解槽在实际运行时测试到的X轴方向最高的磁场强度值已经达到了850GS。即使在停电的状态下，强大的剩磁仍难以短时消除。

在电解厂房中，立柱母线和短路母线经常会受到意外伤害而出现损伤，比如因为短路口电弧放电、绝缘板击穿引起的立柱母线和短路母线表面放炮爆口、因为漏槽引起的立柱母线被冲坏、因为摩擦放电引起的阳极导杆表面不规则凹坑等，以致导电面积减少，单位面积的电流密度增大，致使立柱母线的温度过高，能耗增大，存在潜在的重大安全隐患。对于立柱母线出现的这些损伤，一般需要采用弧焊方法进行修复。但是，由于强大电流的影响, 焊接时设备难以正常运行, 焊接设备输出的电流及电压不稳, 液态焊接熔池四处飞溅，无法堆积成形，所以只能采用点焊，存在较多的焊接缺陷，焊接后接头电阻明显增大, 严重影响了焊接质量, 造成了人力、物力上的极大浪费。

为了避免强磁场影响，需要对整个电解车间停电后进行焊接修复。首先将缺口表面采用机械工具如角磨机、直磨机、电刷等清理干净，露出铸铝本色。然后有色焊工用焊机一道一道、一层一层堆焊起缺口，并高出原母线平面，再用氩弧焊机熔化铝焊条或者铝焊丝，将堆焊起来的部分同原母线焊合到一起。钳工用工具将其表面修平，使之达到母线工艺技术要求。整个修复过程需要多次短时停电或者较长时间连续停电，不但造成电解铝产量减少、能耗大幅增加，还会增加有害气体排放，造成环境污染。如果长时连续停电，电解槽内的铝液将凝固，严重影响电解车间铝液生产，造成重大经济损失。

为了避免停电对电解槽带来的破坏影响，国内外电解铝厂家尝试采取了各种带电焊接立柱母线的工艺方法。采用磁场屏蔽方法理论上可以避免磁场对焊接电弧的影响，国内兰州理工大学、运城市关铝设备材料有限公司、河南中州铝厂等在这方面进行了一些尝试。专利《一种抗磁干扰电弧焊接装置》（专利号ZL200820077927.5，公开号CN 201217122，公开日2009.04.08）公开了一种抗磁干扰电弧焊接装置，包括电弧焊枪及其喷嘴,喷嘴上设置能屏蔽空间磁场横向、纵向分量的磁头，磁头与激磁电源连接；磁头由环形铁芯和激磁线圈构成。结合立体组合屏蔽、电磁屏蔽保护、安全操作保护等措施，可以解决现有电弧焊接装置在有磁环境下产生磁偏吹现象等问题，并尝试采用该技术对190kA、300kA电解槽原生产运行中损毁而未进行修复的槽边立柱母线进行带电修复，取得了一定的效果。但这些方法应用范围有限，只适合于磁场简单的场合，而由于铝电解槽周围情况的复杂性，实际运行过程中在槽边母线任意一点的磁场都是三维立体旋转磁场，并且是随时间的变化而变化的；磁场强度很大，磁场沿各个方向都有分布，很难采用常规“蔽、防、导、疏、扰”等工艺技术消除磁场影响，尤其是垂直于焊缝方向的磁场分量更难屏蔽，而且消磁成本很高，所以无法在实际生产中进行大范围推广应用。