陽極鋼爪修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀

王 蕾,杜全斌*,毛望軍,屈龍軒,王星星,張國棟,薛松柏

(1.河南機電職業(yè)學院 河南省超硬材料智能制造裝備集成重點實驗室,河南 新鄭 451191;2.華北水利水電大學 機械工程學院,河南 鄭州 450045;3.武漢大學 動力與機械學院,湖北 武漢 450000;4.南京航空航天大學 材料科學與技術(shù)學院,江蘇 南京 210016)

在“雙碳”大背景下,節(jié)能降耗成為國內(nèi)外鋁電解工作者關(guān)注的首要問題,鋁電解企業(yè)紛紛對電解工藝過程及其關(guān)鍵裝備進行詳細剖析,用以探索制鋁過程節(jié)能降耗的有效途徑。通過對鋁電解過程及其關(guān)鍵裝備分析發(fā)現(xiàn),陽極鋼爪作為重要的導電體連接鋁導桿和陽極炭塊,起到輸送大電流和承擔陽極炭塊重量的雙重作用。然而,陽極鋼爪長期服役于高溫、酸性腐蝕環(huán)境中,極易受極上料、電解煙氣,以及高溫液態(tài)電解質(zhì)的侵蝕、腐蝕和燒損,產(chǎn)生“細腰”現(xiàn)象[1-3],如圖1所示,導致其電阻率高,壓降大,顯著增加噸鋁能耗,成為制約電解鋁行業(yè)節(jié)能降耗的關(guān)鍵部件之一,是電解鋁裝備中易損易耗件,因此,需要對其進行修復(fù)或更換。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),對于年產(chǎn)20萬噸原鋁的鋁廠,鋼爪腐蝕嚴重時,陽極鋼爪平均使用周期約為15個周期,每年因腐蝕報廢的鋼爪超1萬根,修復(fù)費用高達1000萬元以上,不僅增加生產(chǎn)成本,而且修復(fù)任務(wù)繁重[4-6]。

圖1 陽極鋼爪腐蝕形貌圖[2]

長期以來,國內(nèi)電解鋁企業(yè)對陽極鋼爪的修復(fù)均采用手工電弧圍焊法,但因鋼爪尺寸較大,以及坡口加工和焊接工藝的局限性,該焊接方法效率低,接頭易出現(xiàn)未焊透、夾渣等缺陷,且焊接面積小、接頭強度低、電阻率大、使用壽命短,嚴重影響并制約電解鋁企業(yè)對生產(chǎn)成本的控制[7]。……