电解槽槽壳发红主要是由于热平衡不合理造成的,判断热平衡是否合理的标准是炉帮形状,而调节铝水平和保温料是工艺管理者调整电解槽热平衡的主要手段。
一、槽壳发红的危害
槽壳发红是一个非常危险的信号,根据我们对槽壳发红部位炉帮的测量发现,正常生产条件下,槽壳发红部位钢板温度高于500℃,侧部基本没有上口炉帮或伸腿,侧部碳块的厚度在5cm以内,电解槽非但没有形成炉帮,且发红部位的侧部碳块已被严重腐蚀,电解槽随时存在侧部击穿漏炉的危险。
为了防止漏炉事故的发生,操作人员被迫采取扎边部、吹风等强制降温的治标措施,但吹风会造成很高的压缩空气成本,扎边部既增加工人劳动强度又破坏电解槽的物料平衡。处理槽壳发红问题,必须找到槽壳发红的根源,从源头上治理,方可长治久安。
二、槽壳发红的原因
槽壳发红主要有两种情况:
一种是电解槽侧部极距高度部位槽壳发红,这种现象主要表现在大型电解槽强化电流初期或由冷槽向热槽变化时期,诱因是电解质过热度高、流速快;
另一种是电解槽侧部铝液高度部位发红,这种现象主要出现在窄加工面的特大型电解槽或低铝水电解槽中,诱因是热平衡不合理导致电解质凝固等温线外移,电解槽没有伸腿。
冷槽向热槽变化时,由于冷槽的炉底状况较差,水平电流大,常常伴随电压摆现象,电压摆不但剧烈冲刷炉帮还降低电流效率,产生附加电压,增加热收入,破坏电解槽的热平衡。
长期冷槽形成的大伸腿在铝液的保护下熔化较慢,且阻碍热量散失,加剧上口炉帮的散热压力,电解槽侧部极距部位受流体剧烈冲刷和热趋势的双重作用,炉帮被首先破坏。如果电解槽的冷热形成反复进行,侧部碳块将长期被铝水和电解质交替腐蚀、磨损而造成槽壳发红。
三、侧部槽壳发红的对策
针对电解槽侧部发红问题,国内铝企主要采取以下措施:
提高铝水平,增加溶池深度,提高电解槽溶池侧部散热能力,合理布局槽体等温线。提高铝水平有利于降低电解质过热度,减弱铝液内部水平电流和铝液隆起,从而利于伸腿和炉帮的形成。表面上看提高铝水平是为了增加散热,实质是降低电解质过热度。如果不控制过热度,结果只会出现炉膛畸形——伸腿长、炉帮空且发红。
适当提高分子比是提高铝水平的前期准备工作。保持适中的分子比,增强电解质对氧化铝的溶解度和溶解速度,弥补高铝水平低过热度电解质对炉底的负面影响,利于兼顾热平衡及电耗变化。降低同比例提升设定电压,在一定程度上压缩了极距,而在电解槽磁场未改变的前提下,压缩极距就是影响电解槽稳定的大患。适宜的分子比利于电解质凝固、等温线内移及围炉帮形成储备碱性成分。因此,保持适宜的分子比是适应高铝水工艺和保持极距的需要。
极上保温料是调节热平衡最机动灵活的因素。极上保温料的调整依据换极周期的变化,因而在操作上容易掌握。极上保温料主要是以结壳块的形式存在,保温料每增加1cm只相当10mv左右的热收入。大型电解槽由于单位散热面积缩小,而筑炉材料的导热系数并没有相应提高,增加的热收入只有依靠调整工艺技术条件来解决。降低极上保温料是调节电解槽热平衡简单易行的措施。由于电解槽的热平衡影响因素复杂,保温料的厚度要依据生产实际情况而定,关键要有利于炉帮和伸腿的形成。
发红槽已严重威胁到电解生产安全,槽壳发红的根源在于热平衡的不合理,因此企业可从铝水平、分子比及极上保温料的调节等方面解决电解槽槽壳发红问题。