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铝电解预焙阳极生块裂纹问题的探讨
丁邦平
摘要：根据四川启明星铝业公司铝用阳极生产新线特点，对阳极生块生产中经常出现的几种裂纹以及阳极焙烧后较大的抗压强度进行了原因分析，并提出了一些具体措施，以期对生块生产有所指导。
关键词：预焙阳极、生块、裂纹、抗压强度
1、前言
目前世界铝产量3500万吨，国内产量已达900万吨以上，产能已超过1000万吨。预焙阳极的需求将达600万t。生块经焙烧而成预焙阳极，因而生块质量对预焙阳极的质量至关重要。就四川启明星铝业有限责任公司阳极生产而言，生块经常出现的质量缺陷主要缺损、掉棱、尺寸超标、裂纹、表面粗糙等，其中裂纹出现最多，也最难解决。本文就生块裂纹以及阳极焙烧后较大的抗压强度产生的原因进行探讨，并提出一些措施，供参考。
2、铝用阳极生产新线简介
2.1生产工艺流程新配置

中碎系统生产的四种不同粒级通过七台配料秤配料形成骨料，由集合螺旋、斗式提升机及过渡螺旋输送到四周预热螺旋加热到180—190℃，热骨料与180—190℃液体沥青连续进入到强力混捏机混捏4－5分钟，一般混捏温度在200—210℃，高温混捏后的糊料进入强力冷却机由喷入的冷却水均匀冷却到160—165℃，冷却后糊料通过振动给料机送到真空型成型机振动成型，成型制品由悬链带入冷却水池经过两小时左右水浴冷却，制品继续被悬链带入到输送辊道处，再由推进器推到辊道上输送到制品库。
2．2生产工艺新线特点
该新线特点较多，这里仅列出可能产生裂纹有关系的工艺新线特点：
选用EIRICH立式高速混捏机作为糊料混捏设备，替代传统的低速单轴或双轴卧式混捏机。
采用真空型振型机，振型温度可达160±5℃，高于非真空型温度混捏温度（145±5℃），高温振型要求高温混捏，因此混捏温度远高于非真空型混捏温度。
混捏机虽无加热装置，但因混捏机高速运行发热，由此带来混捏温度高于热骨料和沥青的混合温度。
强力冷却机不仅起到冷却作用，还对混捏后的糊料在冷却过程中再混捏。
真空成型机的真空度能达到730—745mmHg。
真空成型机的预压气囊可以在振动前充进3—5kg压力的压缩空气对糊料提前预压实。
3、问题的由来
启明星自2005年1月28日投产以来生产近两年半的时间，产量已达25万吨，期间除生产自用产品以外，还生产有不同规格的国内铝电解需求的产品以及国外俄罗斯铝电解需求的产品，各类产品都出现过不同类型的裂纹，以下列出不同阶段一些典型裂纹案例，包括焙烧后出现的可能是上工序引起的生块暗裂纹。
生产初期，成型后的生块经冷却水池冷却后出现较多的裂纹，并伴有爆裂声，一般出现在长侧面的垂直裂纹，严重时出现生块断裂。
2006年年初，焙烧制品出现大面积的裂纹，焙烧废品率超过30％，同时这批制品在组装过程中也产生裂纹，进入电解槽出现较多的阳极垂直断裂而化爪现象，导致电解槽生产不正常。
2007年年初，生产外销制品时，生块出冷却水池放置几天后出现数量较多的炭碗内部各向裂纹，并伴有爆裂声。
生产过程中有时发生长侧面横向裂纹，裂纹处非常光洁。
4、预焙阳极生块裂纹种类
预焙阳极生块经振动成型、脱模后，裂纹出现的位置、粗细(宽窄)、深度各不相同，按出现的部位大致可分为碗裂、侧面裂纹和不规则裂纹，其中碗裂又分为碗边缘裂纹、碗间裂纹和碗底部裂纹，侧面裂纹分为水平和垂直两种裂纹，见表1。
表1预焙阳极生块裂纹种类
序号裂纹类型定义特征1炭碗裂纹碗边缘裂纹由炭碗指向斜面边坡的裂纹长度不一，可有一条或数条裂纹2碗间裂纹两个炭碗之间的裂纹一般出现在生块上表面中部的两个炭碗，沿生块长度方向，贯穿于两个炭碗3碗底部裂纹单个炭碗底部各方向裂纹一块炭块至少出现一个有裂纹的炭碗，其长度不一，有贯穿性裂纹，可有一条或数条裂纹，4侧面裂纹水平裂纹出现在四个侧面的平行底平面裂纹多为水平裂纹，沿生块长度方向，较细，长度从2—10cm不等，一般为连续裂纹5垂直裂纹出现在四个侧面的垂直底平面裂纹多为水平裂纹，沿生块长度方向，较细，长度从2—10cm不等，一般为连续裂纹6不规则裂纹包括网裂和斜面与侧面交线处的裂纹如蜘蛛网或放射线一样沿各方向；多发生在斜面与面积较小的侧面交界处
5、生块裂纹产生原因及采取的措施
不同类型的裂纹，其产生的原因不同，所采取的措施也不尽相同，下面分别探讨。
5.1炭碗裂纹
5.1.1碗边缘裂纹
预焙阳极生块在成型过程中，受到振动力、摩擦力以及其他力的作用，在生块内部的某些部位残余一些相互作用的力，这些应力使生块内部存在细微的松裂和外胀，生块脱模后由于弹性后效作用而出现裂纹。根据经验，这种力的作用主要来源于两方面：
一方面与成型机的模头是否转动灵活有关，如模头转动灵活，模头很容易从生块的炭碗中脱出；若模头转动失灵，脱模时模头将对炭碗施加力的作用，从而造成碗边缘裂纹；
另一方面与成