铝母线

铝母线

-

2023年3月20日发(作者：足球人口)

1

本页为作品封面,下载后可以自由编辑删除,欢迎下载！！！

精

品

文

档

【精品word文档、可以自由编辑！】

铝电解槽生产工艺与施工概述

2

铝电解槽生产是铝工业生产的核心。近几年西方国家新建或扩建的大型

铝厂几乎全部采用300KA级（包括160KA~600KA）铝电解槽生产铝。

铝工业生产主要是由三大块互相独立又相互依存的生产组成,即氧化铝

生产、电解铝生产、铝用炭素材料生产.三大块中电解铝生产是核心。

从工艺复杂程度看:氧化铝生产最复杂，铝用炭素材料生产排第二，电

解铝生产排第三。

从投资额大小看：氧化铝生产最大，铝电解生产仅次,铝用炭素材料生

产排后.

从施工工期看：氧化铝生产最长，铝电解生产其次，铝用炭素材料生产

再次.

电解铝生产主要是铝电解槽.

一、电解厂房

电解厂房一般为装配式钢筋混凝土排架结构。厂房内为两层楼结构,底

层有钢筋混凝土设备基础，安装铝电解槽及阴极母线等；第二层为操作层，

标高一般约2～3m左右。设备基础和二层楼结构均为钢筋混凝土结构.屋面

一般采用轻型钢屋盖，轻型墙面围护结构.

厂内配有多功能天车，供更换阳极炭块、出铝、运输等作业，轨顶标高

一般为9m左右。吊车梁一般为钢筋混凝土预制构件。

从建筑工程的角度，土石方、杯口基础、预制钢筋混凝土柱、预制钢筋

混凝土吊车梁、现浇钢筋混凝土设备基础、轻型钢屋架、铝板瓦或彩板瓦等,

都是常规施工方法施工.

二、铝电解槽主要工艺

电解铝生产是把氧化铝中的铝转变为金属铝的过程.其生产的主要原理

是以熔融的冰晶石—氧化铝体系作为电解质，以炭素材料作为两极（即阳极

和阴极），炭素阳极安装在电解槽上部，阳极母线强大的直流电（30～320KA，

不同的铝电解槽采用不同的电流）通过炭素阳极材料导入电解槽的电解液与

铝液层并参与电化学反应，然后从炭素阴极材料经阴极母线导出。直流电在

电极间产生热能并保持正常的电解温度（920~950℃)，使冰晶石和氧化铝熔

融体变成离子状态，在炭素阳极底部发生分解氧化铝的复杂的电化学反应

（称阳极反应），阳极的最终产物是CO和CO

2

的混合气体（一般情况下，

生成的CO约占30％左右）,在阴极上析出液态金属铝，再铸成铝锭，完成

3

铝的生产。工业铝电解槽装置图如下：

三、铝电解槽工程主要工程内容

1、厂房内配有多功能天车、每台铝电解槽设槽前控制机一台，配置在

厂房纵向小过道一侧。

2、铝电解槽制作。主要包括：底梁、母线支架、大梁立柱、槽壳、底

板、短侧板、长侧板、摇兰架、上部结构、铝槽罩制作、铝电解槽槽壳组装、

上部结构及铝槽罩组装等。

3、铝电解槽安装。主要包括：梁安装、摇兰架安装、槽壳与上部结构

安装、阳极提升机安装、筒式定容下料器安装、出铝气缸、打壳气缸安装等。

4、铝母线制作.主要包括：阳极铸铝母线、阴极铸铝母线、阳极软铝母

线、阴极软铝母线的制作。

5、铝母线安装。主要包括：阳极导杆、阳极母线、立柱母线、槽底母

线、槽侧母线、进电侧母线、短路母线、出电侧母线、阳极软母线、阴极软

母线等.

6、铝电解槽内衬砌筑。

7、压空管网系统及槽上配管。

8、槽间盖板制安。

四、铝电解槽工程主要施工方法概述

铝电解槽制安主要是四个关键：材料、工艺、焊接、变形。

材料的一般要求：

钢材：对进厂的主要钢材，如槽底板、侧板的钢板应预先作好物理力学

试验、化学成分分析的复核，它们的测试数据是否与材料合格证相吻合，否

则不得下料。所使用的板材及型材(包括工字钢、槽钢、角钢)等预先平直.

所有金属材料不得有锈蚀现象。

焊条、焊丝及焊剂:焊条焊剂必须放置于干燥通风良好的仓库内,仓库内

不允许存放有害气体和腐蚀性介质，室内保持干净。焊条焊剂在使用前必须

按焊条说明书进行烘干。烘干焊条时，禁止将焊条突然放进高温炉内或从高

温炉内突然取出冷却，防止焊条因聚冷或聚热产生脱皮现象.焊丝应符合焊

接用钢丝标准,焊丝使用前表面应干燥,无氧化皮、油污和锈蚀。

铝材：堆放硬铝焊板、软铝母线等要注意防潮，更不能被雨淋。铸铝母

线表面平正,无夹渣、气孔、粗大铸瘤等缺陷，不应有扭曲.软铝母线原材料

一般设定宽不定长的铝卷板，外观检查主要看是否有油污，验尺主要视其宽

度是否一致，厚度是否超厚或超薄（如果超厚或超薄影响焊接）。供货原材

4

料是否退火到位,生产厂家应保证退火到位，如退火不到位软铝母线就难以

成型。

焊接的一般要求：

焊接场地的温度应在-5℃以上，环境温度最好保持8～10℃。如焊接场

地的温度低于—5℃时，应采取措施使之达到—5℃以上或采取焊接预热等方

法以保证焊接质量。室外焊接有二级风以上时，要有防风措施。焊接应在专

用胎具上或平台上进行.施焊前，应将焊接面油漆、油污、泥土、铁锈等清

除干净，接件要清除尖角、飞边、毛刺等。焊缝应饱满、充实、平整、光滑，

不得有孔隙、夹渣、气泡等缺陷。也不得有间断和浮焊，隐蔽处不得漏焊。

控制焊接咬肉范围、组装焊缝公差在允许范围内。在大批施焊前应做焊接性

能试验.

当焊缝表面有搭接补强板时，需将焊缝铲平或磨平，再进行补强板的焊

接.用CO

2

气电联焊进行立焊时，应从下往上进行立焊。

如无特殊规定，焊接构件时焊接收缩余量：纵向1。5％0~2%0;横向1％

0~1.5%0。

在组装构件上应明显标出制造安装中心线。

施焊者应在其所焊的焊缝附近打上专属自己号码的钢印，以保证质量和

明确责任。

1、铝电解槽槽壳制作。工艺流程图如下：

放样

样板制作

划线

剪切

刨边

底板制作长侧板制作短侧板制作摇篮架制作

半成品矫形检验

5

槽壳组装焊接

矫形检验

刷漆

合格成品

铝电解槽槽壳及上部结构焊接材料表如下：

钢材代号

手弧焊焊条型号

埋弧自动焊CO

2

气电联焊

钢号代号焊缝牌号代号焊剂牌号焊丝牌号代号焊剂牌号

Q235、Q235.A.F

Q235、Q235。A

J422

J422、J425、J426

焊08。H08

焊08锰高.H08MnA

焊08高。H08A

焊剂430

焊剂431

焊剂432

H08MnSi

H08MnSiA

焊剂430

焊剂431

焊剂432

尽量不采用手弧焊,而只采用埋弧焊(对槽底板)，CO

2

气电联焊（其余部

位及构件)。

槽底板制作。

槽底板是由钢板焊接而成，它一般采用四块钢板拼接.如果订货方便，

应尽量考虑为两块板拼接，达到一条焊缝。

下料时计算好焊接收缩预留余量。

在拼接底板前,用三辊床对钢板预先校平。

在底板翻转胎上预组装，组装好的底板用翻转胎放平，如不平则用垫板

调正找平。

正面焊好后，用底板翻转胎和吊车将底板翻转，进行底板背面清根,再

进行背面焊接.焊完后检查底板变形情况，如有变形用火焰进行校正。

去除焊接引弧板后用砂轮机修整端部，将底板吊至堆放场地。注意吊装

时要用专用底板吊架并且规划好吊点，以防底板变形。底板仅一面涂防锈漆，

一般防锈漆应涂在底板的下面.

底板采用自动埋弧焊。

槽底板焊接工艺规范如下：

槽底板焊接工艺规范

焊剂焊丝直径板厚焊接顺序焊接电流焊接电压焊接速度备注

6

φmmmm（A）（V）（m/n）

430

或

431

H08MnSiA

φ4

12

正

反

620~660

680～720

35

35

25

24.8

焊剂经

250℃烘干

1.5小时

短侧板制作.

短侧板是用多块钢板焊接成的构件.

下料时要按设计图展开长度或压弯时圆弧回弹量预留焊缝收缩余量.

焊接坡口用刨边机开设，也可用火焰切割.短侧板的过渡边用SAC-B碰

轮气割机切割。

压弯用大吨位液压机对短侧板两端圆弧进行冷压，压弯前要将部位准确

地划在板料上，必须保证左右两端轴线的平行度和垂直度。

组装时应在组装胎具上进行,焊前要将短侧板夹紧在胎具上，焊好冷却

后才允许拆卸，在短侧板上标出组装中心线。

短侧板的焊接采用CO

2

气电联焊，焊剂430,焊丝φ1mm.H08MnSiA.。短

侧板焊接工艺规范如下:

短侧板焊接工艺规范

板厚

（mm)

焊脚

（mm）

焊丝直径

（mm)

电流

（A)

电压

（V）

焊速

（m/h）

伸出长度

（mm）

气体流量

(L/min）

焊接位置

＞59~11φ1

170～

350

21~3223~4510~157~10

平焊

立焊

长侧板制作.

长侧板是由侧板和二层围板焊接而成。

下料要按设计图展开长度或压弯时圆弧回弹量预留焊缝收缩余量。

成型时长侧板下端向内折弯段，应在专用的长侧板折弯胎具上冷弯成

型。

组装焊接应限制变形，特别在围板区比较严重。长侧板如需修理与整形，

一般用线状加热进行矫正和修理,线状加热时，尽量使每条加热线之间的距

7

离相等,这样可防止加热线之间不均匀收缩而引起的残余变形。

长侧板割有阴极钢棒窗口，它的加工采用SAC-B碰轮气割机切割,并且

锉除飞边毛刺及金属瘤等.每组阴极钢棒中心线以长侧板中心线定位。

长侧板两端与短侧板两端在槽壳整体组装时对接，此焊缝是槽壳结构中

最重要的焊缝，焊接坡口严格要求。

长侧板的所有焊缝采用CO

2

气电联焊，焊剂430，焊丝φ1mm。

H08MnSiA。

长侧板焊接工艺规范如下:

长侧板焊接工艺规范

板厚

（mm）

焊脚

(mm）

焊丝直径

（mm）

电流

(A）

电压

（V)

焊速

（m/h）

伸出长度

（mm）

气体流量

（L/min）

焊接位置

＞59～11φ1

260~28027~2920~2618～2016～18

平焊

立焊

在堆放时要防止变形。长侧板焊完后要标出组装中心线。

摇兰架制作。

下料时要按设计图展开长度预留焊缝收缩余量。立柱腹板用碰轮式气割

机切割下料,其余的筋板用剪板机剪切下料。

立柱外侧带拆角的盖板下料后在液压机上冷压成型成带角度的盖板.

焊接采用CO

2

气电联焊,焊剂430，焊丝H08MnSiAφ1mm.～φ1.2mm。

摇兰架焊接工艺规范如下:

摇兰架焊接工艺规范

板厚

（mm）

焊脚

（mm）

焊丝直径

(mm）

电流

（A)

电压

（V)

焊速

（m/h）

伸出长度

（mm）

气体流量

(L/min）

焊接位置

＞59~11φ1

260～

280

27~2920～2618～2016～18

平焊

横焊

立焊

施焊顺序是，工字钢的上下两块盖板角接焊,应从中心向两端对称退焊

（或交叉退焊)，其余的筋板应交叉施焊。

组装摇兰架应在摇兰架的组装胎具上进行.在钢平台上划定摇兰架基准

8

线及两侧立柱安装位置线，插入两侧立柱,并用角尺校正立柱与工字钢的垂

直度，用直尺校验两立柱的距离尺寸，合乎要求后点焊固定。

电解槽槽壳的组装。

装配摇兰架时，将每个摇兰架内侧尺寸两等分，中心线划在工字钢的下

翼的侧面.装配位于槽壳横向上的摇兰架，并在其内侧面上划出与底面定位

的中心线，将摇兰架与阴极槽壳组装胎上的定位线分别对准就位。用弓形卡

兰、契铁等将摇兰架分别与阴极槽组装胎临时固定.

再在摇兰架上面铺设石棉板。当阴极槽壳组装完毕，摇兰架与阴极槽壳

底板之间还有间隙时，可以用薄钢板垫满。

因为短侧板重心位置位于端部托架外侧,所以要在组装平台两端设置临

时托架。

装配底板时用底板吊装架将底板吊进组装好的摇兰架内，在底板上划出

长侧板的装配位置线、检查线和中心线。

吊运底板要用专用吊具吊运，以防底板变形。

装配长侧板要确认长侧板中心线，将长侧板对准底板上的长侧板安装位

置线和中心线，并检查其垂直度。

在长侧板与摇兰架之间，插入数根螺栓并适当拧紧，以固定长侧板，同

时在摇兰架和长侧板的垂直面之间插入适当的钢垫块使之定位，定位时可使

用相应的铁件配合施工。在左右长侧板安装完毕后，为了便于短侧板的安装，

可用链式起重机调正位置。

检查短侧板的变形和与底板及长侧板的焊接部位并进行修正后，再用吊

具及夹具垂直地吊入短侧板。

短侧板与长侧板的拼装合缝，要保证槽内壁宽及槽内壁长控制在规定误

差范围内。

焊接底板与侧板时，侧板与侧板之间先用点焊固定，并把摇兰架与长侧

板的固定全部拧紧.为防止变形，底板与侧板角缝焊前可压一定重物,焊后产

生局部变形可用加热修正。

焊接顺序如下：①、长侧板与底板焊接。②、短侧板扁钢与长侧板围板

焊接。③、短侧板与长侧板焊接.背面清根。④、短侧板与长侧板围板对焊

焊接。⑤、底板与短侧板、长侧板对焊焊接,采用对称法进行焊接。⑥、短

侧板加强筋与底板焊接。⑦、以上焊接完后，根据长侧板与摇兰架之间的间

9

隙选择不多于两块垫板,组合插入其间,并用点焊固定，同时将摇兰架与长侧

板的连接螺栓全部再拧紧一次.⑧、成品矫正。

注意：槽底板质量对筑炉和炉龄将产生十分重要的影响，如果平整度达

不到要求，其不平整度会在生产中受热发生游动力现象,对槽内衬造成破坏。

2、上部槽结构制作。上部结构是由钢板拼接而成的实腹式箱型结构.

工艺流程图如下：

放样

划线

剪切切割

铝槽罩制作上部结构制作提升装置及下料漏

斗、打壳装置外委

上部结构及铝槽罩组装焊接

矫形检验

刷漆

合格成品

（上部槽结构制作工艺流程图）

10

工序说明如下:

放样下料。主要是注意预留焊接收缩余量及切割、刨边等加工余量。钢

板料用三辊床校平，采用门式多嘴切割机切割下料。上部结构铝槽罩用料中，

铝板用剪板机,铝型材用无齿锯切割。

成型要在专用胎具上进行，胎具上设置焊接防变形卡子及挟紧装置。

铝槽罩采用手工钨板氩弧焊焊接。钨板氩弧焊对于精干件和填充金属的

表面的污染非常敏感,要在焊接前用化学或机械方法进行清理.

焊接工艺规范如下：

上部实腹式箱型结构埋弧自动焊工艺规范

焊脚高度（mm）焊丝直径（mm)焊接电流(A）焊接电压（V)焊接速度(m/h）

10φ4

650～70034～3623

上部结构铝槽罩氩弧钨板手工焊工艺规范

板厚（mm）电流（A）钨板直径（mm）填充焊丝直径(mm）氩气流量

160～90φ1～1.5

φ2

4~5

1.570~100φ2

6~7

290~120φ2～3

3、电解槽安装。安装程序如下:

电解槽基础纵横基准放线

电解槽标高测定

电解槽基础绝缘件检查、测验、安装

A、B梁安装、调整

电解槽摇兰架安装、调整

阴极槽壳与上部结构绝缘件安装

上部结构安装调整

11

阴极提升机构安装

阳极母线安装调整

出铝、打壳气缸安装调整及氟化盐和氧化铝定容下料安装、调整

槽上配管安装

电解槽安装方法:

电解槽中心线找正时,在纵横中心线上各挂四组线锤（共八个线锤），分

别用纵横钢线上的外侧两个线锤对准安装基准线,用特别的电解槽调整其它

电解槽的位置，达到纵横钢线上内侧的两个线锤对准电解槽制作时用钢冲打

下的制作中心线。

为了保证电解槽横向中心的贯穿性，在挂钢线时最少保证5台槽以上，

这样可以减少误差。

对电解槽纵向中心线找正，应从正中的槽分别向两端分，这样可以减少

累积误差。

中心线和标高是分不开的，在调整中心线和标高时要注意它们的同步变

化。

槽上部结构安装方法:

是在阴极槽壳内筑炉工程施工完毕后才进行,在安装前要对筑炉内衬遮

盖和保护.槽上部宜整体吊装,平稳就位.

槽上部腹板梁安装纵、横中心线的基准应以下部槽基准使用的同一根基

准,为减少累积误差不能以阴极槽壳制作中心线，而同样要挂线架和线锤配

合。

检查槽上部中心线与阴极槽壳自身中心线、检查槽上部基座标高、同台

电解槽四处轴座间的基座板高度、检查桁架立柱垂直度偏差、桁架横梁水平

偏差，控制在规定范围内。上部结构水平度要求比较严格，因为在上部结构

上有阳极提升机、筒式定容下料器、出铝气缸、打壳气缸等设备安装，因此

控制好水平度，给下道工序创造条件，否则会带来许多麻烦，甚至返工。

阳极提升机安装方法:

12

阳极升降机传动机构固定在腹板梁的顶部，它由减速机、电动机、螺旋

起重机、阳极母线吊挂装置及安全离合器组成。注意提升额定负荷，当荷重

超过负荷1.25倍时，摩擦离合器打滑，会造成损坏电机和螺旋起重器.

安装前和安装中要检查减速箱内是否干净，有杂物时应清理干净,同时

检查摩擦离合器是否安全可靠,控制好阳极提升机的水平度。

筒式定容下料器及出铝、打壳气缸安装方法：

每个电解槽设有5套氧化铝打壳下料装置、1套氟化铝下料装置，是电

解槽出铝端专设供出铝用的打壳装置。

筒式定容下料器安装中，要控制定容下料器在同一台槽上定容室的高

度、下料器中心线偏差、下料器铅垂度偏差、下料器导管顶部标高偏差，并

且用氧化铝试验不得有漏料现象.

出铝、打壳气缸安装中,要控制好气缸座标高、气缸中心线的偏差。气

缸铅垂中心线、气缸与打壳锤头连接处圆柱销中心及打壳锤头导管中心线，

三者，应在同一铅垂线上。

槽上配管安装方法：

电解槽上配管主要是把从空压站输送来的压缩空气供给出铝、打壳气缸

和定容下料器用。由于在打壳、出铝、下料系统中有各种控制阀门和气缸，

这些设备对空气洁净度要求很高。因此，在配管时管道的切割方法宜采用机

械方法切割，系统的各接头固定应牢靠，密封严密不得有泄漏现象.要特别

注意的是在接头扎生料带时不要过多过乱，不能把生料带废头、废渣留在管

内。

在管路安装完后,要在气缸气阀的最近处松掉管子，用压缩空气排空吹

涮管路,直到排出的空气干净时，再把管子和气缸、气阀连接上,同时把气源

三连体加上润滑油，检查过滤器并进行清洗干净,这样才能操作气阀来动作

气缸。

由于槽上配管的压空管管径、阀门、管件的公称直径很小，应采用丝接

的连接方法进行安装.对于螺纹连接的填料，最好选用聚四氟乙烯生料带。

管子和螺纹阀门连接时，管子上的外螺纹长度应比阀门上的内螺纹长度短

1～2扣丝，以避免因管子拧过头顶坏阀芯.同理其他接口管子外螺纹长度也

比所连接的内螺纹略短些。

13

管道安装有间断时，应及时封闭敞开的管口，以免杂物进入管内，造成

意外堵塞。

阀门在安装时，阀门应处在关闭状态下进行，并按设计核对型号，按介

质流向确定其安装方向，特别是对单向阀、电磁阀安装千万不能装反。

4、铝母线制作

铝母线结构设计比较复杂，主要集中在电解槽周围母线上。其他进电端、

出电端、端头、中间过道母线结构设计相对简单.

铝母线制作是铝母线安装的关键工序。

铝母线制作工艺流程如下：

外观检查

验尺

校直

划线

平端面

划线堆放

钻孔锯切

平面加工划线

（短路母线）

钻孔

平面加工

14

（立柱母线）

单体构件主装焊接

质量检查

出厂

铸铝母线制作

外观检查表面平正,无夹渣、气孔、粗大铸瘤等缺陷。内部应致密、均

匀、无裂纹。

把住铸铝母线供货尺寸和几何形状关。控制槽周围用铸铝母线长度允许

偏差;控制进出电端、端头、中间过道母线长度允许偏差；铸铝母线不应有

扭曲，控制其平面允许偏差；控制高、宽允许偏差.

用液压千斤顶在自制校直架上校直铸铝母线，使其直线度达到允许偏差

范围内。经过校直母线，用自制平头机铣削母线端头平面，控制其垂直度在

允许偏差内.

校直平头的母线，立柱结构的铝母线和短路母线要锯切、铣面、钻孔、

平面加工。锯切要留出平面加工余量。

压接面钻孔以底端平面基准即宽向端面为基准。与母线块（母线块焊接

阳极软母线）压接面钻孔以上端面为基准即窄端面为基准。

立柱母线组装焊接：

先将两根母线在胎具上组焊在一起。由于钻孔都单根钻孔，要两根组焊

片在一起与短路母线连接孔对应孔中心一致，要采取措施保证孔中心一致才

能组焊。两根立柱母线连焊在一起后，就可以组装焊接单体结构立柱母线，

要在胎具上卡紧焊接，卡紧焊接也要一定反变形措施，才能保证设计尺寸,

并要保护加工面不要碰伤。

短路母线焊接：

短路母线是中间软铝母线组焊两根铸铝母线，也要在胎具上进行。由于

中间是软母线不存在焊接变形，但组焊结束后堆放时不能使软母线变形。

进电侧母线组装焊接:

15

槽周进电侧母线要在加工车间单体构件组装焊接，两个单体构件成一

对，每对尺寸相同、方向相反，也要在胎具上组装焊接，构件形成一样，但

尺寸不同。其中一个面在同一平面上,一个面与其平行。

硬铝焊板制作

硬铝焊板用剪板机剪切,特别注意加工精度。铝焊板规格尺寸偏差要求

是与焊缝相对应的。剪切面坡口不要过大或过小。剪切切口不应有毛刺，如

有毛刺对电弧稳定性有一定的影响。

硬铝焊板制作工序如下：

划线剪切压平打毛刺分类堆放

软铝母线制作

软铝母线制作比硬铝焊板复杂，技术上要求比较高。每种规格软母线要

有一重成型胎，另外有的软母线可以成型后就形成坡口，有的成型后没有坡

口，如是横焊则要切削坡口。

软铝母线点焊成型后，堆放时要在通风干燥处堆放，不能受潮有水分。

软铝母线制作工序如下：

外观检查验尺定尺下料成束点焊成型点焊打捆堆放

阳极母线制作

阳极母线无论规格误差或内部质量都比阴极铝母线严格。除不允许有裂

纹、气孔、铸瘤等缺陷外，还不应有冷隔出现，产生冷隔是铸造时铝液冷却

速度与拉伸速度不同步造成的。

阳极母线截面一般200×500mm

2

，长度8500mm，9000mm铸造时母线厚

度不得超过规范允许偏差。

阳极母线校直用液压千斤顶或油压机进行。

阳极母线制作工序如下：

外观检查验尺校直划线钻孔平面加工

16

阳极母线制作有两种方法，一个是一面全面加工，一个是局部平面加工，

所谓局部平面加工是与阳极导杆接触面加工。

铁件制作

主要是母线支架制作。母线支架下部支架要求,两个板面平正并平行,两

个板相距尺寸要负公差。采用一般制作方法制作。

5、铝母线安装

铝母线质量主要表现在焊接质量和两母线接触面质量。高标准高质量的

焊缝和压接面,对降低电耗至关重要.

铝母线安装程序如下:

（电解槽A梁安装）

槽底母线安装

(电解槽下部槽安装）

槽侧母线安装

进出电侧母线安装

（筑炉)

钢铝过渡片（爆炸片）焊接

阴极软母线焊接

（电解槽上部槽安装)

立柱母线与短路母线安装

阳极母线组装焊接

17

阳极软母线焊接

进出电端、端头、中间过道母线安装

注：括弧内为其他专业。

安装要点：

母线基础检查

复测标高、控制平整度、复测纵横中心线。母线测量中心线，要以电解

槽纵横中心线为基准。

电解槽A梁安装就位,进行槽底母线安装

在A梁上划好母线安装位置，放好绝缘板,其中两根向出电侧方向位移，

这两根母线与出电侧的母线焊接位置正好在两个摇兰架之间，没有焊工的操

作位置，只能焊好后移到设计位置。

电解槽就位前要把槽侧母线放下去，放在母线基础上,否则电解槽就位

再放槽侧母线就很困难.电解槽就位后安装槽侧母线支架，调正槽侧母线横

竖中心与测量标志偏差,上好螺栓拧紧。焊接时还要复查是否有变化。

槽周进出电侧母线安装

进出电侧母线支架都是固定在电解槽下部槽上的.进出电侧母线支架的

安装，直接影响进出电侧母线安装，在安装进出电侧母线支架时应反复核对

安装位置.

槽侧母线进出电侧就位后,开始焊接。这部分焊口情况复杂,主要是采取

措施防变形。

筑炉后焊接钢、铝过渡爆炸片，一个爆炸片与两个阴极钢棒焊接.由于

两根阴极钢棒端一般不在同一铅垂面上，就要以突出一个端头面为准进行焊

接.组装爆炸片，爆炸片上面向外倾斜5～7mm,采取反变形焊接.

钢铝过渡爆炸片组焊后，才能进行阴极软母线焊接。阴极软母线上端是

爆炸片，下端是进出电侧母线。

阴极软母线组装要以爆炸片为准,找出在母线焊接位置，才不致使软母

线束扭曲，其位置先用垫焊片固定好，再行焊接软母线。

18

焊接软母线有两点要注意:一是先点焊后用专用工具将焊接端头扎紧，

二是软母线侧面封口焊接.因其每条焊缝两端都有一定长度焊缝金属没有熔

合，封口焊接既美观更主要增加熔接面积。先将焊肉填平再进行封口焊接。

立柱母线与短路母线安装

立柱母线与短路母线安装与阳极母线同步进行。

立柱母线与短路母线安装组装在一起，再进行吊装就位。

安装时，根据每个立柱母线焊口具体情况,立柱母线向进电侧有一定倾

斜，尽管有卡具卡住立柱母线，但这种反变形是必要的，可以减少立柱母线

应变刚度，使其焊接结束后在较理想设计位置上。立柱母线焊接固定后方能

进行短路母线焊接.

组装立柱母线前一个重要工作是压接面研磨处理.这也是铝母线安装的

一个重要环节.研磨接触面保证达到85％以上。电压降要低于规范和设计的

要求，并保持一定的粗糙度，通电性能才最佳。

阳极母线安装

阳极母线吊装前将小盒卡具挂钩组装好将阳极母线吊装在阳极提升装

置上,使母线中心在提升装置上升下降的中间位置上,控制好阳极母线中心两

端水平差、两根阳极母线间距偏差、每根阳极母线上端外倾斜度。同样要采

取反变形措施，才能保证阳极母线垂直度.

两根阳极母线有四组铝焊板，焊板是水平置放，使用固定卡具固定.用

两台氩弧焊机，每个焊机负责两组焊接，要轮流焊接。一个组焊4~5片铝焊

板，再焊另一组4~5片，每组焊设计铝焊板数量有2/3以上时，允许一次焊

完.

阳极软母线焊接

连接阳极母线与立柱的软母线叫阳极软母线。焊接阳极软母线其方法与

阴极软母线一致。

进出电端、端头母线、中间过道母线安装

这几处母线安装比槽周围母线安装精度低。这几处最大的问题是无法用

固定卡具防止铝母线焊接变形，只能采取焊接工艺防止变形,即对称工艺焊

19

接方法。

在母线中间先焊一个没有焊缝垫焊板,然后每面一片轮流焊接，也可以

一面焊2～3片,另一面焊5～6片.但要时刻注意观察母线变形情况，就是两

对以上采取同样焊接工艺，但两根母线以上要卡具固定。

对焊接有软母线和硬焊板的部位，要先焊软母线后焊铝焊板。先焊软母

线因其没有母线变形不影响其他焊口尺寸。如果先焊硬铝焊板就有可能影响

其他焊口尺寸。

进出电端母线焊接，注意与整流所母线连接的焊口尺寸。这部分连接焊

口尺寸，往往与设计尺寸出入比较大，所以连接焊口要以实测尺寸剪切铝焊

板。

整流所母线安装

整流所母线安装与电解车间进出电端、端头、中间过道母线组焊要求基

本一样的。

由于整流所母线标高比电解车间母线高出许多,有几处焊接要采取一定

防变形措施和焊接工艺.一般都是四根母线并排，四根母线要用夹具固定在

一起，尤其竖直母线要自制支架固定，还要采取一定焊接工艺，保证铝母线

焊接变形在允许范围内。

另外在支架上整流所母线两个以上并排母线都有母线之间连焊铝板，先

焊接铝焊板，后焊母线对接焊口，母线对接焊口要先焊软母线后焊硬铝焊板。

如果从整流变压器有铜软带与铝母线连接，铜软带要预热用铜焊条氩弧

焊焊接。

铝母线焊接技术措施

A、焊接特点

（a）、铝母线焊接特点：

铝母线与硬铝焊板、软母线束（一般厚度10mm）截面相差悬殊，最小

10倍，最大25倍。焊板基本上没有坡口,都是Ι型焊缝，软母线束有的有坡

口，有的没有坡口。铝母线焊接面要清除氧化膜,硬铝焊板、软母线束焊接

端头不进行氧化膜处理,阴极反接氩弧焊对焊接面“阴极雾化”效果可以使

氧化膜清除，使焊缝金属能很好与母材焊接溶合。

铝母线焊接主要缺陷是,未溶合（未熔透）、氢气孔及热裂纹（结晶裂纹，

20

冷焊接没有冷裂纹）。

(b)、铝及铝合金焊接特点：

工业纯铝主要杂质是Fe和Si,纯铝熔化温度660℃。氧化膜厚度为0。1～

0.2微米。氧化膜易附着水分，是焊缝金属产生氢气孔原因之一。杂质Fe

和Si对铝合金塑性、导电性都有一定影响，但根据国内外经验铁硅比大于1

减少裂纹。

（c）、熔氢严重：液态铝可以大量溶解氢。而固态铝几乎不熔解氢，液

态铝溶解氢是固态铝的20倍，而焊缝冷却速度为钢的4～7倍,因氢来不及

析出而产生氢气孔。热胀冷缩严重，结晶收缩率是钢的两倍。高温强度低，

370℃强度仅为11g/mm2，常常不能支持液体金属重量。固态变化时无颜色

变化，对焊接时掌握加热温度带来很大困难。

B、技术措施

铝焊丝材质一般应高于母线一级或与铝母线同级.铝焊丝表面应光滑、

无裂纹、气泡、毛刺及局部或折弯。绕在焊丝盘应拉立一致,保证送丝稳定

性。

保证焊件、焊丝干燥。每天施焊前，要空放氩气冲去氩气管中的水分。

为保护电弧与熔池氩气保证一定的流量.

选择好焊接工艺规范，电弧电压高熔透性差，将电弧电流稍大,熔透性

好。在焊接过程中，焊枪前倾角度不大于50，前倾角大熔透性差。

用丙铜或四氯化碳溶剂清除油污.用机械方法和用钢丝刷清除母线焊接

面氧化膜，使焊缝金属很好与母材溶合。

硬铝焊板或软铝焊带置放时，硬铝焊板一定垂直于焊接面,板面平正，

软铝焊带不扭曲。

焊接过程中盯住熔池，观察焊接面是否“挂浆"（即焊接面是否熔化），

若看不到“挂浆”说明焊缝金属不能很好与母材溶合。

每条焊缝两端溶合较差,进行焊缝端头封口焊接（先填平后封口），增加

溶合面积。

选用先进的设备。例：半自动熔化极氩弧焊机。

保证通风良好。

6、电解槽槽内衬砌筑

21

电解槽内衬结构由底板表面向上依次为：60mm厚硅酸钙板、二层干砌

硅藻土保温层、之间填氧化铝粉、二层湿砌耐火砖、之间及周围填充耐火颗

粒、安装26组阴几塔吉克炭块组、长侧浇注高强防渗料、短侧浇注轻质浇

注料、浇注料达到强度后上方砌一层耐火砖、然后在其上方砌侧部炭块、侧

部炭块内侧砌碳化硅板、最后进行底部糊、周围糊扎固.

在施工前，应做好材料、压缩空气、电的供应等准备工作。

电解槽的施工从厂房的一端开始进行，并根据每台电解槽的施工工序组

织流水作业。

施工工序流程图如下：

槽壳检查及放线

加热组装糊

加热阴极炭块阴极炭块组组装槽底砌筑

阴极炭块组安装

阴极钢棒加热砌侧部砖和浇注浇注料

阴极钢棒除锈捣打高强防渗料

阴极钢棒下料平直侧部炭块砌筑

砌筑碳化硅板

槽底加热

底糊加热

捣打底糊

清扫槽体

22

（电解槽槽内衬砌筑施工工序流程图）

槽底砌筑

放线。砌筑前，将槽底清理干净后,根据槽壳底板的平整程度,测定槽底

和槽壁的纵横中心线，确定基准点，并用水准仪将其均匀投设10个点（长

侧板各3点,短侧板各2点)在槽壳侧板上。然后划出槽底各砖层高度线、各

边部膨胀线和水平控制线。基准点的测定，应能保证槽底砌体的顶面标高线，

保证阴极钢棒位于阴极窗口的中心。

铺绝热板。按图纸留设两大面和两端面的膨胀缝，缝内填充耐火颗粒并

捣实。要求错缝干砌，铺设平直，所有缝隙用氧化铝粉填满。切割绝热板时，

必须用刀锯切割,不允许乱割或乱折。

隔热砖砌筑。错缝干砌.砖缝内用氧化铝粉填满,不准有空隙.砖与槽壳之

间填充耐火颗粒，要求填实。在砌筑中加工半截砖,均需机械或手工锯加工,

不允许直接敲断。

填充耐火颗粒。隔热砖砌筑后，根据图纸隔热砖与槽体间用耐火颗粒填

充，隔热砖上也要铺一层耐火颗粒后才能砌筑耐火砖。填氧化铝粉或耐火颗

粒，这不仅在施工中起到找平砖层,确保槽底表面水平的作用，而且在生产

中还能防止铝液向下渗透。

砌筑耐火砖。砌筑时，沿砖层用卡具将画好横向砖列线的挂线索板固定

在槽壳侧板上，借助挂线锤在两侧挂线板挂线.砌砖从槽中心向两端进行。

耐火砖需错缝砌筑.耐火砖四周砌筑粘土质隔热耐火砖，长侧粘土质隔热耐

火砖一块和一块半交错砌筑，短侧砌筑粘土质隔热耐火砖一行或两行。在各

层砌筑中应虽时在四周填充并填实耐火颗粒。无论槽底上抬与否，均调整氧

化铝铺厚度，以保证阴极炭块组安装尺寸。

阴极炭块制作

阴极钢棒的切割采用半自动切割机批量切割。阴极钢棒的平直采用油压

校直机在专用胎具内进行。钢棒的除锈采用酸洗除锈（采用中和、钝化工艺

更好）

炭素材料和钢棒加热.把糊料用风镐或大木锤破碎，加入到混掜锅中加

热.糊料必须保持清洁无杂质，防止油、水的侵入，否则不可用。钢棒的加

23

热采用温控电炉。炭块加热和组装在组装车平台上进行，采用电加热罩加热.

阴极炭块组制作。用压缩空气将炭块沟槽吹扫干净，画好中心线。在沟

槽底铺组装糊，用控制刮尺刮平并控制好铺糊厚度。

安放钢棒,用行车将预热好的钢棒吊入炭块沟槽内,调整合格后,将挡缝

板和固定板拧紧,采用捣固机进行

钢棒两侧炭块扎固，分6层扎固，最上一层要使用专用导轨，以防捣伤

炭块.捣固完后，松下夹具挡板，用叉车将炭块组从组装平台上叉下。将钢

棒高出炭块表面的部分用手砂轮打磨平,低陷部分用耐火泥抹平。注明制作

日期及编号，待糊料完全冷却后，用翻转器将炭块翻转1800，叉往成品堆

场。

阴极炭块组安装

将砌筑合格的槽底清扫干净。在槽底耐火砖面上按规定尺寸划好基准线

和施工尺寸线.采用炭块安装机，由中央向两端进行安装。将外形较差和电

阻率较大的炭块组安装在槽的两侧，而外形较好的和电阻率较小的炭块则安

装在槽中央。运输和安装炭块时，应避免受到震动、撞击和潮湿、油污.当

用钢丝绳吊运炭块时,所压部位必须采取防范措施。炭块组两端钢棒预先安

装好挡板,已变形挡板要校正方能使用,不能校正的必须更换。相邻炭块间距

用缝宽样板控制。就位后，钢棒应处于窗口中央,窗口挡板紧贴槽壳钢板。

间缝用水玻璃石棉腻子塞满,腻塞棒孔后，炭块组不得移动，如需移动，塞

孔间隙需重新腻塞.

阴极炭块周围砌筑

粘土质隔热耐火砖砌筑:阴极棒之间的砌体可干砌。为便于阴极棒受热

时膨胀和位移，砌体与阴极棒之间应有一定的间隙，内填耐火粘土熟料颗粒、

氧化铝粉或耐火纤维毡.阴极棒上部的砌体应湿砌。砌体外侧要紧贴槽壳。

靠槽壳侧用泥浆找平,砌筑高度同轻质浇注料高度。砖加工采用锯割。

浇注轻质浇注料：采用电解槽专用组合模板。支模、配比、振捣、养护

按常规方法.严格控制浇注料的加水量。养护时间大于24小时。

捣打高强防渗料：电解槽长侧内方钢用牛皮纸包扎二层后进行防渗料的

捣打。根据防渗料的压缩比,分两次捣打，保证捣打后的密实度。

首先根据压缩比，计算出每次的铺料厚度和捣打后的高度,制作出模板

24

和刮板，在电解槽内两侧安模板，然后倒入防渗料,用刮板控制铺料高度并

刮平。多余的防渗料应铲出。在防渗料上铺一层塑料布、再在塑料布平铺一

层三合板。在铺设塑料布和三合板时，不得踩到防渗料，应在模板外操作.

铺好后进行捣固，捣固采用专用的汽油发动平板振动捣固机，由外向内捣打，

往复捣打三遍，以使其达到设计压缩比。合格后进行前二层的捣打。要保证

在扎底糊前期和施工中,不让任何杂物进入槽内。

待浇注料干燥后,用耐火泥浆砌筑一层耐火砖，要求泥浆饱满,灰缝不超

过规范要求.

侧部炭块砌筑：先将槽壳清理干净后，从角部开始砌筑，侧部炭块背部

紧贴槽壳钢板。先进行预砌。合门用千斤顶顶牢，合门的位置在角部两侧的

第三块。合门炭块的尺寸应大于原炭块的1/2。侧部炭块砌筑完后,炭块的背

缝应填充氧化铝粉,在扎固底糊后还应补填，补填后才能砌硅化板。

侧部碳化硅板砌筑：碳化硅板硬度高，要求订货公差尺寸小，尽量不用

加工即可砌筑，用炭胶泥与侧部炭块连接，不得有松动,砌筑完后才能焊接

沿板.

扎固：

槽体加热，槽体清理干净后，采用电加热片加热，注意加热温度大小和

冬季与夏季加热时间的差异。加热片拆除后，再次进行吹风检查。测温采用

点式快速测温计,按炭块排列顺序第一、中间和最后一块阴极炭块,每块测三

点，按实记录。

在测温的同时，固定炭块。用专用挡板封闭立缝两端并固定.

在立缝内和糊料接触面上喷涂一层稀释沥青。

然后分区,各区依次往返进行立缝扎固。扎固从炭块两端缝往中间扎固，

各自需超过中心线100mm以上.捣固机每条立缝扎固次数不少于两个来回，

在炭块两端的死角处把扎固机先向外偏斜多扎两次。扎固炭帽要在特别的操

作导轨内进行。立缝扎完后，拆除一个大边的固定挡板卡具和两小面1/2的

固定固定卡具,再进行下道工序施工。

扎固周围缝,是从槽纵向中心分为左右两个区域分别进行。先把炭块表

面和钢棒内的剩余糊等杂物清理干净，然后进行抽风清理。周围缝（施工面）

加热是用轻油加热器烘烤，凡与炭糊接触的部位,喷涂一层稀释沥青。周围

糊的使用温度为90～110℃。扎固周围糊分区进行,采用的捣固机、空压机、

风机、压缩比与扎固立缝糊同样。扎周围糊的层次与高度是按槽纵向中心线

25

分界分两次扎完,每次均分七层扎完。扎固时由左到右逐层铺糊、捣打,先用

平锤振平，再用方锤捣实,每层要往返扎固多次。每层在下一层铺糊前需用

毛锤打毛.扎固后清扫槽体和四周,同时对侧部炭块背缝进行二次充填氧化铝

粉。

7、压空管网系统安装

压空管网系统安装按常规安装方法安装。整个系统完毕后,接电解车间

压缩空气管对上部槽管道进行系统调试。检查定容下料器气缸、出铝气缸、

打壳气缸动作有否阻碍，管道安装是否牢固，钢管与软管是否可靠连接等.

五、铝电解槽工程主要进度控制

铝电解槽工程的进度控制涉及的因素诸多。以实际投标中标施工的两系

列248台300KA铝电解槽工程为例,铝电解槽工程主要进度控制如下：

建安工程总工期约为45。5个月（土建与制作安装分别施工.其中：土

建分两系列平行施工，工期22.5个月;制作安装也分两系列平行施工，工期

23个月）

其中:

土建各工序工期如下:

1、柱基础227天。

2、柱、吊车梁预制336天.

3、钢屋架及支撑制作472天。

4、柱、吊车梁及屋盖吊装213天。

5、电解槽基础、操作平台及围护结构337天。

以上各工序需分段、平行、搭接、交叉、流水施工并必须保证必要的技

术间歇期。

制作安装各工序工期如下:

1、铝电解槽制作：490天.

2、铝电解槽壳组对安装：366天。

3、上部结构安装：360天。

4、铝母线加工：486天。

5、出电端母线安装：45天。

6、中间回路母线安装：99天.

26

7、阳极母线安装：249天.

8、阴极炭块安装:196天。

9、槽内衬砌筑：300天。

10、端头母线安装:61天。

11、阴极母线安装：279天。

12、槽上配管：151天。

13、压空管网安装：133天.

14、槽间盖板安装：103天。

15、调试：64天。

以上各工序需分段、平行、搭接、交叉、流水施工并必须保证必要的技

术间歇期。

六、铝电解槽制安工程造价基本概念

铝电解槽工程根据槽型大小、台数多少、各地方、各时期、定额水平、

材料价格等等的差异,单台价格不一样。以实际投标中标的248台300KA铝

电解槽工程为例，不含土建、不包括定额未计价材料，单台铝电解槽制安价

格如下:

1、铝电解槽制作:16.53万元

2、铝电解槽安装：1。90万元

3、铝槽罩制安:0.42万元

4、阳极母线制安:4。60万元

5、阴极母线制安：16.38万元

6、槽内衬砌筑:5。95万元

7、电解车间压空管道：0。03万元

8、铝电解槽槽上配管:0。22万元

9、槽间盖板制安：0.53万元

合计:46.56万元

目前市场投标中标价约在33～35万元/单台。