电解铝工艺铝母线制作安装方法之研究

喻必勇

（焦作万方铝业股份有限公司，河南 焦作 454100）

电解铝工艺是一种将氧化铝当成溶质的工艺类型，在电解槽内提供力度较强的电流，进而促进电化学反应的形成。目前经常使用的电解铝工艺方法为冰晶石——氧化铝熔盐电解法，对通电结构阳极碳素体以及阴极铝液提供强大电流，在特定温度条件下完成电解过程。电解铝生产工艺在进行的过程中需要资金支持和设备支持，成本投入较大，包括原材料成本、能源、人力资源以及其他成本。随着当前经济发展速度的不断提升，电解铝工作的流程也有了一定的进步，推动了铝工业生产的进步。铝母线在电解铝工艺中占有重要的地位，铝母线的制作质量会影响到工艺成本投入和工艺实施质量，因此必须要采取合适的方法制作铝母线、安装铝母线。

1 铝母线制作安装技术

1.1 铝母线的制作

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，硬母线材料一般是铝铜混合，形状多样;软母线材料-般则是铜铝，纯铝或者纯铜。铜电阻率较低，具有较高的机械强度，然而成本较高，多数用在含有腐蚀性气体的地区。铝母线电阻率和铜母线相比较高，但是重量轻，价格较为低廉。钢母线同时兼具价格低和机械强度高的优势，但电阻率是铜母线的6倍之高，容易出现集肤效应。铝母线之间的连接方式以焊接和螺栓连接为主[1]。铝母线的制作工艺涉及较多的不同系统，包括铸造、拉锭、循环水、电气控制等多个系统，在进行制作的过程中需要对温度条件进行严格控制，如果控制效果较差很有可能会影响到铝母线制作质量。一般情况下，温度需要保证在680摄氏度到720摄氏度之间。对铝母线进行科学制作和安装可以提升电解铝工艺水平，并且在制作铝母线时需要投入较多的资金，因此如果铝母线的制作流程不合理会直接影响到电解铝工艺的经济数据指标，提高工艺的成本 投入。

1.2 铝母线制作流程

铝母线的制作流程需要从电解原铝环节开始，主要包括灌炉环节、扒渣环节、配料环节、精炼环节、降温环节、开眼铸造环节、锯切环节、成品检验环节、入库环节等，具体主要制作流程如下：

1）铝母线制作成分配比。在母线制作之前确定母线成分，严格按照筛选原则和标准，最好使用99.70或者99.60以上的原铝。原铝中的硅元素也要有所控制，其含量应当控制在0.10之下[2]。混合溶解后取样进行有效预分析。成分稳定后进入下一道工序。

2）铝母线开眼铸造：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振固以及外壳凝结，循环水进行第二次冷却，引锭架压轴作用，母线便成型。

3）对铝母线进行校直。校直时应当选择合适的设备，应选择500T电动液压千斤顶，调整好设备的相应参数。

4）对铝母线实施锯切处理。相关人员可以选择圆盘锯铝切对其实施切割，这一工具专门负责铝母线切割，操作较为简单。

5）制作具体铝母线：铝母线的类型不同制作的方式也会存在差异，主要包括立柱母线、阳极母线等，需要相关人员可以结合具体的母线类型选择相应的制作方式。以立柱母线为例，该类型的母线是由两个母线所共同组成的，第一种为T型母线和S型母线，第二种是立柱母线和短路块母线。利用压接面将母线进行有效连接，需要注意压接面的精度，需要按照图纸进行精确加工，利用专用平台涂抹一定量的红丹粉，使用手工的方式进行刮研，确保压接面能够达到要求的接触面积。

6）对母线进行加工：利用电解铝铝板将母线进行联系，利用软母线将运动部分和拆卸部分进行连接[3]。

在制作铝母线的过程中会出现废弃的材料，为了避免给周围环造成影响需要对其进行恰当的 处理，一般来讲会选择两种方式进行 处理：

1）将所有的废弃材料进行锯切，锯切厚度控制在10cm，以小块的形式进行存储，在之后的工作中将其当做流槽内部的降温冷料，达到材料循环使用的效果，可以提升铝母线制作工艺的环保性和经 济性。

2）在废弃的渣料之中挑选铝片，将铝片及时进行回收，放置在炉里进行回炉。

2 铝母线安装技术

2.1 铝母线安装流程

铝母线安装流程主要包括六个环节：基础验收环节、安装电解槽底部母线环节、安装立柱母线环节、安装阳极母线环节、软母线安装环节、绝缘板安装环节。

2.2 铝母线安装方法

第一步，先进行基础验收环节。需要对铝母线交接时混凝土的厚度进行观察，应当结合具体情况对其厚度实施调整，调整完毕后寻找平层。在安装铝母线时需要选择丈量尺这一工具进行丈量，在丈量过程中应当将电解槽内部的中心线作为基础标准，将安装中心线标注在支墩的上方，对支墩上方的杂物进行清理，放置绝缘材料[4]。第二步，进入到安装电解槽底部母线环节，将底部位置的进出电区域侧母线进行合理安装。电解槽底部的母线在通常情况下只有一根，属于单根铝母线，将铝母线直接放置在底部位置的两个梁上方即可。在对进出电侧母线进行安装时需要进行恰当的操作，也可以如同第一步将中心线作为基础标准来进行调整，可以将其控制在中心线的几厘米之内，根据施工范围将其调整到合格标准。第三步，进入到安装立柱母线环节。在这一环节中需要使用到固定钢带，通过固定钢带可以将铝母线和电解槽进行有效连接，保证铝母线的固定性。固定钢带需要准备两个，固定时可以从倾斜的角度入手进行选择，倾斜角度需要控制在45度，否则会影响到固定的效果以及后期铝母线的使用效果。另一侧安装时也需要采取适当的固定措施，但是固定材料可以不选择钢带，使用木头即可完成固定，为了保证固定的有效性需要保证木头的质量较好。第四步，进入到安装阳极铝母线环节[5]。阳极母线安装环节是在阳极提升机之后，在这一环节同样需要重视调整铝母线的位置以及具体尺寸，将电解槽中心线作为基础标准，保证在调整铝母线之后其和电解槽之间的距离在数厘米之内，这样才能够保证安装合格。具体的距离范围需要按照电解槽施工要求和施工参考书进行分析。第五步，进入到软母线安装环节。软母线的类型也较多，常见的包括阳极母线和阴极母线，这两种铝母线的安装工艺也较为简单，操作方便，结合电解情况进行焊接安装即可。第六步，进入到绝缘板安装环节。这一环节属于铝母线安装的最后一个流程，并不复杂，安装难度较低，只需要将铝母线安装完毕后，将绝缘板放置在相应位置即可。

3 铝母线的焊接工艺研究

在铝母线的焊接过程中也有着较多的要点，如果焊接工艺落实不到位也会影响到电路的运行，不利于电解铝工艺安全性和质量的双向提升[6]。如果在进行接头焊接过程中出现质量问题会使得导电率受到影响，使得铝母线内部的电阻因此增加，在内阻方面消耗的电能有所增加，产生热消化。如果质量问题严重会因为应力的原因出现断裂的现象，进而使得电解槽难以正常有序运行。在焊接工艺实施过程中会出现多种问题，例如铝在液体状态和固体状态下都容易出现氧化的现象，会产生三氧化二铝薄膜，会在电弧以及工件之间形成绝缘层，影响电弧燃烧的稳定性。铝在状态转化过程中不会出现颜色变化的现象，在焊接时容易导致金属出现塌陷或者烧穿的问题。

在对铝母线进行焊接时主要按照以下方法进行：在进行爆炸焊接之间可以在合适的位置放置不锈钢屏蔽环，之后利用链接钢板实施焊接，焊接时如果阴极软母线或者阳极软母线出现了爆炸的问题，可以将其进行切除，有其他爆炸部分也可以选择割除的方式进行处理[7]。最后利用带电的铝母线以及焊接工具将割除的部分进行有效焊接。放置不锈钢屏蔽环可以有效屏蔽产生的磁场，如果其中一个电解槽发生故障后，在维修时并不需要对其进行完全停电，可让电流回路继续运行，不会影响到电解槽的整体工作。除此之外，这一种方法还可以提高电解槽运行的平稳性以及工作效率，节约工作时间，是在焊接铝母线时可以进行推广应用的方法[8]。

4 结论

综上，在电解铝工艺中铝母线属于较为突出的代表，由此可见必须要加强铝母线制作工艺和铝母线安装工艺的质量才能够保证电解铝工艺的有效实施。如果铝母线没有进行合理的制作和安装，会使得电解槽的正常工作受到影响，可以将其作为带动电解槽工作的重要基础部分。当前在铝母线的铸造过程中仍然存在较多的问题，例如当电解槽的底部位置被熔穿之后会导致有铝液卸扣，进而使得平衡槽底部的铝母线也随之被冲断，这就会影响到产铝工作的进行，进而导致经济损失的出现。在这种情况下技术人员需要加强准备工作的有效性，提升修复工艺的水平，并且也对铝母线制作工艺和铝母线安装工艺进行调整，以此来减少铝母线出现问题的概率，提高能源生产产量，满足当前对于铝资源的需求。