铝电解槽穿槽母线修复

郭军平，潘 杰

（陕西有色榆林新材料集团有限责任公司，陕西榆林 719000）

0 引言

某铝厂400 kA 电解槽，进电端设计有6 根立柱母线与电解槽水平母线连接进行导电。电解槽设计为24 组阳极，进电端12 组，A1—A12，出电端12 组，B1—B12。同样，阴极炭块数与阳极对应。某车间26#电解槽因A7 处第13 组钢棒漏炉导致其正下方穿槽母线冲断约1 m，尺寸为（120×350×1000）mm，且立柱4 右侧短路块下方短路母线损坏约2/3 面积，但未断裂。A 面第11 组钢棒所连母线完全断开（A 面代表进电端），现需对以上损坏点进行修复，电解槽母线连接如图1 所示。

图1 电解槽母线连接

1 准备工作

（1）清理母线所粘连电解质。电解槽在漏炉时，所漏液体有电解质和铝液组成，因此在所冲坏母线表面粘有铝渣和电解质，使用风镐将损坏母线处所粘连的电解质清理干净后，将电解槽槽壳利用阴极转运车吊离车间，给维修工作提供足够的作业空间。

（2）清理母线损坏表面。损坏母线表面经铝液冲刷后粘有铝渣，且形成较厚的氧化铝膜，采用风镐逐步将铝渣清理干净，露出原母线铝表面为准，清理过程中尽量保证原母线不受伤害，表面要求尽量平整。

2 具体方案实施

400 kA 铝电解槽采用单系列串联方式连接在一个母线回路中，因此，单台电解槽停槽后其所在母线回路仍然带电，这就给母线焊接带来很大的困难，因为铝母线采用氩弧焊焊接，受到电流及磁场的影响较大。考虑到现场施工环境、维修成本及系列停电的影响，制定以下维修方案：

（1）如图1 中A 点所示，此处为第11 组钢棒所连接母线，在电解槽停槽状况下，没有电流流过，因此，直接采用氩弧焊焊接铝板方式将断点连接，且在焊接时必须采用磁场屏蔽框将焊点处磁场屏蔽后，用5 mm 厚铝板焊接起来，将母线连接。

（2）图1 中C 点处母线未彻底断开，其本身是有电流流过，损坏部分约为本身面积的2/3，形成一个半球面。通过风镐将其损坏面剔出为近似拱形形状，然后用铝板填充后采用氩弧焊焊接，铝板用剪板机剪出与母线损坏处近似的形状，以便保证焊接质量。同样在焊点处需采用磁场屏蔽方式，否则难以焊接。

（3）图1 中B 点位穿槽母线，断裂缺失部分尺寸约为（120×350×1000）mm，因此要在此处增加1 m 长的母线，因为处在停槽状况下需要过立柱4 的短路电流约为33.3 kA，所以在断点接通的一瞬间电流较大，可以将焊接铝板融化，且导致焊点无法焊接，而且有安全风险。考虑到此种情况，重新制作出一条分流铝软带，尽量面积要大，将立柱4 短路块与断裂穿槽母线短接，以此降低焊接时焊点处通过的电流。因为要在穿槽母线断裂处中间加一段母线，故先将增加母线的一端与断裂处一端用氩弧焊焊接铝板将其连接，此时，母线仍处于断路状态，因此，在磁场屏蔽的情况下可以焊接。另一端断点，在搭接的瞬间就会有电流流过，虽然通过分流装置降低了断点连接处的电流，但是只要有电流流过，就会形成环形磁场，导致氩弧焊无法焊接。经过不断的试验，决定先采用压接的方式将断点接通，再用高温铝液灌入将其融合，待电解槽启动后，电流降到最低，再在铝液接通凝固的地方加焊铝板，增大导电面积，增加强度，从而达到母线修复目的。具体步骤如下：

（1）根据电解槽母线设计，断点连接处需用20 片5 mm 厚铝板焊接连接起来，以保证整台电解槽的电流及磁场平衡。测量断点处的作业空间及尺寸，加工20 片焊接用铝板。

（2）采用氩弧焊将20 片铝板各10 片焊接在断点两侧，且不连接，并交叉，使得铝板在相对侧有2～4 cm 的距离。

（3）制作压接卡具，将2 组铝板压接在一起，并确保压接紧固，使两侧铝板接通，确保导电良好，压接面压降低于10 mV。这样就将断裂母线连接，使得电流顺利通过，且不会融化铝板。

（4）制作模具，将铝板抱在模具中间，并用防渗料做好密封，防止铝液流出。

（5）取好高温铝液放入容器中，并在模具中加入铝焊缝，以便在铝液熔接时去除杂质及氧化铝膜，使得铝液与原铝母线和铝板充分熔接。

（6）做好安全措施后，将高温铝液导入模具中，因铝液在接通电流的时候会受到磁场的影响，导致铝液旋转翻滚，此时应特别注意安全，待其静置。

（7）待铝液凝固冷却后，测量连接处压降，并拆除模具。

3 修复收尾工作

对焊接部位表面用角磨机进行打磨至其表面光滑，断点连接处测量电压降全部小于1 mV，达到修复目的，且上、下游电解槽运行曲线均未受到影响。测量修复母线温度均达到正常运行槽水平。整理全部工器具并清理现场，撤离人员，修复工作完成。

4 结束语

此次铝电解槽槽下穿槽母线修复的研究，充分摸索出母线带电情况下的焊接及融合技术，对断裂母线的带电连接方式提供一种修复思路，因母线带电修复环境复杂且对人身有较大的安全风险，关系系列安全和企业经济效益，因此，好的修复方式和高的修复效益是共同的追求。