电解铝工艺铝母线制作安装技术详谈

引言：铝母线制作安装技术是电解铝工艺的有效保障，铝母线不仅投资巨大，而且它的制造和安装质量将直接关系到电解铝生产的技术经济指标，所以提升铝母线的制作安装工艺有其存在的必要。

电解铝工艺是以氧化铝作为溶质，在电解槽内给阳极碳素体和阴极铝液通以强大的电流，在特定的温度下进行电化学反应的过程。电解铝的生产工艺并不简单，需要依托资金雄厚和设施完备的企业来完成，电解铝的生产成本一般是由原材料，能源成本，人力成本，其他费用四部分组成。铝电解的工艺流程随着经济发展和科技进步也在不断的推陈出新，当前世界先进的铝工业生产常采用冰晶石一氧化铝融盐电解法。在这个过程中，熔融冰晶石充当了溶剂，溶质依然是氧化铝，在电解槽內给阳极碳素体和阴极铝液通以强大的电流，在特定的温度下完成电解铝过程。铝母线是铝电解生产环节中的重要组成部分，有关于铝母线不仅投资巨大，而且它的制造和安装质量将直接关系到电解铝生产的技术经济指标，所以提升铝母线的制作安装工艺有其存在的必要。铝母线工艺具体集中在制作工艺，安装工艺和焊接工艺上，当前在铝母线工艺上已经积聚了丰富的经验，在经验中创新，不断提升铝母线工艺，优化电解铝过程，复兴铝产业。

一、铝母线制作安装技术工艺

1.铝母线制作工艺

混合炉炉眼流出来的铝液经过固定槽后，将结晶器和引锭头的空间注满，结晶器里面的循环水从外围流通冷却，使引锭头处的铝液发生凝固以及外壳凝结，循环水进行第二次冷却，引锭架压轴作用，母线便成型。铝母线制作主要涉及到铸造系统、拉锭系统、循环水系统、电气控制系统等，铸造过程对于温度控制要求比较高，一般在680到720摄氏度，工艺流程先从电解原铝开始，经过灌炉、扒渣、配料、精炼、降温、开眼铸造、锯切再到成品检验，最后到入库。电解原铝对于原铝的筛选比较苛刻，要有准确的预分析报告，保证原铝品味99.70，也可以使用99.60原铝，但是硅的含量必须小于0.10。铝母线制造过程中会产生大量的废料，一定要做好处理，通常采用的废料处理方式是：一种是将部分废品锯切成10公分厚度的小块进行储放，作为流槽降温冷料循环利用；另一种是将废渣中清捡出来的铝片及时收集回炉。

2.铝母线安装工艺

母线规格较多、数量巨大、加工精度高，在安装和焊接上其安装工序和槽壳等结构的制作一般来说是同时进行的，小有不同。铝母线的材料质量上必须从严把关，严格控制，铸造铝母线，一定要按照规范中的标准来，对于材料落实审核工作，对其外观、证书以及检验报告都要做到二次审查。在此给出硬铝母线料矫正允许偏差（mm）和铸铝母线加工允许偏差（mm）：

（1）硬铝母线料矫正允许偏差中若是直线度，任意长度范围内允许误差3mm，全场范围内6mm；若是平面度，任意1000mm长度内根据料长分别定为正负2mm和正负3mm；全场范围内根据料长分别定为正负10mm和正负20mm。

（2）铸铝母线加工允许偏差中母线长度偏差为正5mm到负2mm；表面粗糙度的表面轮廓平均偏差为0.025mm。

在安装中为降低短路母线联结处的接触电阻，一般两个接触面都要求刨光滑，这是一种非常有效的方法，同时还要采取防机械损伤措施和化学腐蚀措施，在加工精度上，应当是按照图纸设计，安装时要求对接触表面进行清洁处理，对容易导电的触面进行平刮和做平，应当保证接触面积是大于百分之九十的。在用螺栓拧紧的时候要从里面向外面进行分段意义上的拧紧，拧紧后要做进一步的规范检查。铝母线在胎具上刚性固定要严格按照钢楔、垫板、槽钢或者角钢再到平台的顺序。铝母线的安装也有阴阳极上的区别，所有铝母线的安装都要严格按照图纸尺寸以电解槽横向、纵向中心线和水平标高来确定铝母线的空间位置，把误差控制在《铝母线焊接施工及验收规程》（YS5417-95）允许的误差范围之内。比如：阳极母线的安装就应该以铝电解槽中心线为基准，立柱母线和加工件的误差按经验为同槽两槽上母线截面尺寸差允许误差是2mm；同槽两槽上母线长度差允许误差为2mm；两槽上母线安装中心与长轴线偏移允许误差为2mm；槽上母线水平度允许误差5%；两槽上母线工作面间距差允许误差为4mm；两槽上母线对角线长度差允许误差为3mm；槽上母线夹阳极加工件平面铅垂度允许误差为0.55%。铝母线安装的最后一个环节就是安装质量的检查了，这是保障安全的最后一道防线了，其中具体要求有：1、所有焊工都必须经过培训、考试合格取得焊工证后才能从事焊接工作； 2、施工前要制定焊接作业指导书和焊接工艺评定，并对所有焊工进行交底；3、设置专门的质量检查员对整个焊接过程进行监控，不定时地对焊工施焊的部位进行撬板检查，并做好撬板检查记录；4、必须按图纸和规范要求使用合格的氩气和焊丝，氩气纯度≥99.99%，焊丝采用纯铝焊丝，材料出厂必须三证齐全；5、施焊前必须将铝母线和焊板表面的氧化层和油污等打磨干净，焊完的焊口必须由焊工打上钢印；6、焊缝的表面应当饱满光滑和均匀洁净，焊缝之间不能有气孔夹渣等焊接缺陷；7、导电率应当满足要求；安装后的铝母线要符合美观要求；电阻值不超过5～6%。

二、铝母线铸造常见问题及改进策略

电解槽槽底被熔穿导致铝液漏出致使平衡槽底平衡铝母线被冲断。一般修复方式为焊接修复，浇铸修复等方式，修复过程中产铝设备停止工作造成产铝损失，对于铝母线的修复工艺通常是：先将母线断口处进行打磨，将上面的氧化皮进行清理，使用钻头令断口两端铝母线增加蜂窝孔洞，有利于在浇铸过程中促进铝块和母线的接合；然后要安装浇铸铁模，进行预热之后，将铝母线断口加热进行最终浇铸。对于铝母线浇铸修复工艺尚还有许多改进的地方：

第一，要做好准备工作，在修复过程中要尽量节约时间，对于仪器也要做到检查完备。

第二，浇铸过程中因为要考虑电流和磁场作用下会造成铝液的飞溅，整个操作过程是容易导致安全事故的，所以在做好安全措施的同时要加快导电和控制好电流电压。

第三，在修复之前要做好对铝母线问题的数据统计，对于母线温度，压降等资料要完整，这样才能最大限度的采取最优化措施来保证电解槽的安全。

铝母线是指将电流汇集起来进行二次分配或者短距离输送电流的电体。硬母线和软母线是较常见的两种铝母线，硬母線材料一般是铝铜混合，形状多样；软母线材料一般则是铜铝，纯铝或者纯铜。铝母线之间的连接方式以焊接和螺栓连接为主。工业铝电解槽的基本结构主要由四大部分组成：阴极装置，阳极装置，母线装置和气体回收装置。可见，铝母线对于电解铝过程是至关重要的，母线装置则是由三部分组成：阴极母线，阳极母线和立柱母线。铝母线在配置上的差异要看电解槽的排列方式，母线制造工艺要求较高，主要是由它本身的作用所驱使的，它在整个电解铝过程中对于电流和磁场的控制是决定性的。

综上而言，铝母线是电解铝工艺中的突出代表，也正是因此，铝母线工艺要求更加高，铝母线工艺中又以制作工艺和安装工艺为代表，这两种工艺将直接决定铝母线在整个电解铝过程中的经济和质量效益，对于铝母线工艺当前仍然有很多不完善的地方，这有待于我们的铝工业技术人才进一步突破难关，使金属铝造福于人类。

参考文献

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（作者单位：十一冶建设集团有限责任公司安装工程公司）

作者简介：魏银旭，男，出生于1974年7月，籍贯：广西柳州市，就职于十一冶建设集团有限责任公司安装工程公司，副经理，工程师职称