技术|500ka预焙阳极铝电解槽炭阳极导电性能研究(中)

发布时间: 2020-11-27 00:49:19 作者:中商

上篇文章《500ka预焙阳极铝电解槽炭阳极导电性能研究(上)》我们主要介绍了500ka预焙阳极铝电解槽炭阳极的组成及铝导杆压降对铝电解槽炭阳极理论压降的影响,本文紧跟前文思路,继续就500kA铝电解槽炭阳极理论压降的其它影响因素进行探究,供企业参考。




500kA铝电解槽炭阳极理论压降及影响因素


(一)钢——铝爆炸焊块压降


500kA铝电解槽使用的爆炸焊块规格一般有两种:用于钢爪、铝导杆连接的爆炸焊块规格为235mm×215mm×52mm;复合层中铝的厚度约为20mm。


高温、腐蚀环境和强电流冲击因素会使钢——铝爆炸焊块压降增大。研究表明,钢——铝爆炸焊块压降的设计经验值约为10mV。


(二)阳极钢爪的压降


500kA铝电解槽与其它电流等级槽型一样,采用消失模工艺生产的ZG230-450阳极钢爪。国内部分企业为了提高钢爪的铸造、力学性能和导电能力,还在钢液中添加了稀土元素。


但是,实践证明,铸钢阳极钢爪在使用过程中,存在内部夹杂、气孔等缺陷,严重时刚爪甚至发生断裂问题,且钢爪在使用过程中的表面氧化、脱层问题也尤为严重。


通常,规格为890mm×150mm×80mm铸钢钢爪设计压降为27mV。某500kA铝电解系列铸钢阳极钢爪理论设计压降约为60mV。


(三)铁——炭压降


阳极钢爪与阳极炭块之间的铁——炭压降,与钢爪表面质量、磷生铁化学成分、浇铸质量等因素有关,尤其是C、S、P元素含量对其流动性和石墨化度存在明显影响。在较理想状态下,磷生铁应该有好的流动性,冷却时收缩率要小,尤其是不应在与钢爪表面接触位置形成较大的收缩缝或塌陷。


以某500kA铝电解系列使用的磷生铁为例,其C元素含量为2.6%左右,S元素含量为0.28%,磷元素含量1.21%,3项数据均低于预期指标,浇铸出的磷铁环存在不饱满、易裂纹等问题。某500kA铝电解系列实测出的铁——炭压降理论设计值约为112mV。


(四)阳极炭块压降


阳极炭块以电煅石油焦为骨料,沥青为粘结剂,经混捏、挤压和焙烧成型。阳极炭块本身的压降与化学成分、致密程度、厚度等有关。在实践过程中,普遍认为阳极炭块的灰分应保持在较低水平,且气孔率不能过大。


某500kA铝电解槽使用的阳极炭块,厚度为620mm,阳极电流密度接近0.804A/mm2,且在400~900℃温度区间内,阳极炭块的电阻系数为55×10-4Ω·cm。


通过计算,其阳极炭块压降V炭为:

V炭=d·ρ·h

  =1.0502·A·cm²·55×10-4 Ω·cm·33.25cm

  =192mV


ρ:阳极炭块电阻系数

(单位:Ω·cm)


d:阳极炭块平均电流密度

(单位:A/mm²)

h:阳极炭块有效导电高度

(单位:Ω·cm)


综上,炭阳极不同的组成部位其压降的影响因素不同,高温、腐蚀环境及强电流冲击因素会使钢——铝爆炸焊块压降增大;钢爪表面质量、磷生铁化学成分、浇铸质量等关系着铁——炭压降;而阳极炭块本身的压降又与化学成分、致密程度及厚度有关。


想要有效降低炭阳极压降还需对其实测压降有所了解,具体内容我们下期再行分析,感谢关注!