350KA预焙阳极电解槽钢构造制作安装工艺

350KA预焙阳极电解槽钢构造

制作安装工艺

一、SY350KA电解槽简介

1.1350KA电解槽制作安装是霍煤鸿骏铝厂一期建

设项目，与一期300KA电解槽相比较，具有体积大

(17420X4100X1454),制作、安装复杂等特点；钢构

造部分是电解槽制作安装的重要构成部分，其制作工艺

复杂，焊接变形量大，部件H勺种类数量多构造复杂，制作

安装规定的精度比较高，因此为保证电解槽制作、安装

顺利进行，并符合设计规范和技术原则，特编制350KA

电解槽钢构造部分制作安装工艺如下。

1.2.350KA电解槽的技术性能简介

1.2.1350KA预焙阳极电解槽技术参数见表。

350KA预焙阳极电解槽技术参数表表

名称单位数量

电流强度KA350

阳极电流密度A/cm20.713

阳极组数组24

阳极炭块组尺寸mm3400x1340x1550

槽膛平面尺寸mm17560x4100

槽壳外形尺寸mm18350x4820x1946

槽膛深mm1434

阳极升降行程mm400

打壳间隔时间min1.57

每次下料量Kg1.8x3

构造特点

(1)350KA预焙阳极电解槽由槽底支撑梁、摇篮式槽壳、上部

构造(包括阳极母线、升降机构、打壳下料系统、大梁立柱)和槽罩构

成。

(2)摇篮式槽壳安装时放置于槽底支撑梁上，支撑梁纵向安装

在基础碎上。

(3)35OKA预焙阳极电解槽工程量见表。

(4)槽壳是由钢板构成日勺船形构造，由1块底板、两块侧板、

两块斜

侧板和两块端板构成。端板的两个端部围成1/4周长圆弧，斜侧板与

侧板及斜侧板与底板连接均呈135。角(图)，斜侧板与端板1/4周长圆

弧部分连接相贯，形成部分椭圆。

350KA预焙阳极电解槽T程量表表

名称单台重量(kg)

摇篮槽壳40063

大梁立柱13562

打壳下料装置2023

支撑梁1759

母线(软带)47000

合计104387

图

(5)上部构造(大梁立柱)为型钢和钢板焊接构造，钢大梁立柱

下面用槽盖板封闭，槽盖板为钢板组焊构造。

工程施工特点及关键施工技术

(1)电解槽槽壳构造庞大，槽壳制作的重要技术难度是焊接变

形大，尤其是槽壳壁板构造因加固围板不对称设计易使端板焊后内口

尺寸超差、长侧板构造焊后产生纵向收缩。因此在槽壳制作过程中控

制变形技术是施工内关键。

(2)摇篮槽壳和上部大梁立柱是电解槽承重受力部件；电解槽

槽壳是工作运行时因热源产生变形的影响部位，保证焊缝质量、加强

现场焊接施工管理尤为重要。

(3)电解槽制作、安装工程量大、工期紧，采用可行日勺质量保

证措施，合理配置劳动力，采用流水作业组织施工，应做全面综合考

虑。

二、电解槽施工工艺流程

(1)、原材料规定

1.施工所使用H勺材料必须遵守设计图纸或设计院技术规程所规定的

牌号、材质，性能和质量应符合其对应的规定。

2.材料使用前要进行外观检查，对有裂缝、缩孔、气泡、重皮、夹

渣等材料不得投入使用。

3.材料使用抛丸机清除大面积锈迹，局部锈迹可手工清除。

4.材料的平整工作应尽量采用机器进行，变形较大日勺，可采用加热

矫正自然时效，严禁用锤锤击或急淬处理。平整后日勺型材局部波

状起伏每米不不小于1mm,全长不不小于1/1()()(),板带材1米凹

凸不平度不不小于1mm。

5.小尺寸材料时切割尽量采用机械裁剪，大尺寸材料的切割采用半自

动气切割机，较复杂形状材料的切割应当用数控切割机，当采用气割

时必须铲除边缘的飞边、毛刺和熔渣等。

6.零部件的弯制应采用压力机和配套模具进行，弯制零部件用样本

进行检查，样本尺寸不不不小于零部件弯曲面的1/2,两者间隙不

应不小于1mm.。

(2)电解槽的制作

2.1电解槽制作流程

电解槽钢构造制作所有在电解槽制作区内进行，各重要构造部件

制作施工流程

2.2电解槽安装

(1)在制作场地完毕的电解槽部件按单台配套运至电解槽组

装，组装平台直接坐在电解槽基础上，先在电解槽基础安装槽底支撑

梁、槽壳底板。按设计规定找平、找正后，将槽壳两端板构造及槽壳

两侧板构造拼装焊接成整体，检查合格交下道工序。

（2）电解槽安装程序流程见图。

（3）.电解槽焊接和焊接管理

3.1电解槽施工选择三种焊接措施：埋弧自动焊、CO2气体保护

焊和手工电弧焊。

（1）埋弧自动焊具有生产率高、焊缝质量高的长处，且焊速快,

对焊工技术水平规定不高。除了减轻手工焊操作的劳动强度外，它没

有弧光辐射。

（2）CO2气体保护焊具有焊接成本低、生产率高、合用范围广、

抗锈能力强、焊缝含氢量低、抗裂性好的长处，且焊速快、焊件变形

小，明弧轻易操作，焊后不需清根。

（3）埋弧自动焊及CO2气体保护焊均具有工艺先进的长处，是

我国重点推广的焊接技术。本工程电解槽制作安装中我们将采用这两

种焊接T艺.

（4）针对电解槽不一样的I构造部位采用针对性的焊接措施以有

效保证电解槽施工质量，电解槽各部位采用W、J焊接措施见表3.1。

(1)电解槽槽壳制作工艺流程见图。图

(2)槽壳底板制作工艺流程见图。

—>—■>---->—>----)

P业'13B-ktU钛B4太ill4-Z.

槽壳底板制作工艺流程图图

(3)槽壳端板构造制作工艺流程见图。

槽壳端板构造制作工艺流程图

(4)槽壳侧板构造制作工艺流程见图。

槽壳侧板构造制作工艺流程图

(5)摇篮架底梁制作工艺流程见图。

摇篮架底梁制作工艺流程图图

(6)大梁立柱制作工艺流程见图。

大梁立柱制作工艺流程图图

(7)槽底支撑梁工艺流程见图。

槽底支撑梁制作工艺流程图图

(4),槽壳制作安装

4.1摇篮架底梁及槽壳底板制作安装

(1)底梁由工字钢和上、下补强板空焊而成。上、下补强板采

用自动切割机下料。焊接采用CO2气体保护焊，由两名焊工从中间向

两边对称焊接。

(2)底梁焊缝规定专人施焊，焊缝集中部位规定所有焊透。焊

后经专职检查人员检查签字承认后，方可施焊非隐蔽部位焊缝。重要

焊缝焊完，然后焊接一般部位，并尽量采用平焊。

(3)安装摇篮架底梁就位并找正。槽底支撑梁由钢筋佐基础支墩

支撑，每个性基础支墩上，垫有高分子绝缘板，基础间用钢垫板找平,

高分子绝缘层的厚度应严格按图纸规定执行。各个基础找平后，安装

槽底支撑梁使其中心与基础中心线互相重叠，并且应使大梁对地的绝

缘电阻值符合设计规定。底梁中心线与基础，纵横中心线与基准线安

装偏差不超过3mm。

(4)、针对电解槽不一样口勺构造部位采用针对性的焊接措施以有

效保证电解槽施工质量。

(5)、焊工必须事先通过培训，并通过考核到达四级工水平者方可

进行焊接工作。

(6)、焊接工艺制度应保证焊缝饱满，完全焊透，表面光滑，焊

缝边缘到母体金属要有平缓口勺衔接。焊缝不得有裂纹、咬肉、气泡、

夹渣、间断等缺陷。如有发生必须铲除重焊，不得掩盖。熔剂焊渣必

须清除洁净。

上表面标图容许偏差(0、-2)mmo

电解槽安装程序流程图图

(4)槽底板制作，槽壳底板最多由四块钢板组焊而成，其制

作示意图及焊接次序见图。

13

［引弧板

24

槽壳底板制作及焊接次序示意图图

电解槽各部位焊接措施表3.1

焊接部位焊接措施

槽壳底板拼接焊缝埋弧自动焊

槽壳端板构造CO2气体保护焊

槽壳侧板构造CO2气体保护焊

摇篮架底梁制作co?气体保护焊、手工电弧焊

大梁立柱制作大梁腹板与翼缘埋弧自动焊

其他部位手工电弧焊

槽底支撑梁制安手工电弧焊

槽密封罩制作(铝)氧弧焊

槽壳端、侧板组对立焊与底板组对角焊CO2气体保护焊

电解槽钢构造其他部位制作安装手工电弧焊

(2)下料前，钢板必须校平，不平度应工0.8/1000。采用多嘴

直条

切割机和半自动切割机下料，刨边机加工坡口，坡口型式为双面V

型坡口，刨边后日勺底板同样要进行平整，检查不平度＜0.8/1000。

(3)将底板按图纸规定在组装平台上拼对预组装，焊缝间隙

不得超过2mm，底板宽度公差为(()、+5)mm,底板焊接前先点焊

固定，然后将引弧板、收弧板焊于对接缝的端部，待所有焊接工

作结束后再拆除。

(4)底板采用埋弧自动焊焊接c埋弧自动焊焊机选用

MZ・1000,小车式行走机构。焊接材料选用H08A焊丝和431焊剂。

焊剂颗粒度().4〜3mm。

(5)埋弧自动焊焊接时，因其电流大只有两遍焊量，故在正

面采用埋弧自动焊施焊一遍成型，再将底板翻转，背面再采用埋

弧自动焊施焊一遍。底板背部FT、J焊接方向与正面相似，焊缝表面

焊后铲平。埋弧自动焊焊接工艺参数见表。

埋弧自动焊焊接工艺参数表

焊丝直径焊接厚度焊接次序焊接电流焊接电压焊接速度

正620〜660A35V25m/h

4mm12mm

反680〜720A35V24.5m/h

(6)底板翻转宜用底板翻转胎和10t龙门起重机配合进行。底

板翻转后，用碳弧气刨沿底板焊缝持续刨槽以清除焊缝根部杂质

并刨出焊接坡口，见图。

底板

钢丝绳

背面清根

正面焊接

底板焊接坡口示意图图

(7)底板焊接完毕后规定矫正焊接变形，底板不平度应不不

小于0.8/1000。符合规定后切除焊接用引弧板及收弧板，用砂轮修

整端部，随之吊任组装平台，进行组装。

(8)将制作完毕日勺底板吊放到已安装好日勺摇篮架底梁，找正

就位。

(9)底板吊装时，应用专用底板吊具进行，以防底板变形。

见图。

4.2端板与侧板构造制作

槽壳壁板分六块制作，即端板、长侧板和斜侧板各两块，并

在组对槽壳前将端板与其围板、加强筋板组对焊接在一起(简称端

板构造)，长侧板与其围板、筋板及斜侧板组对焊接在一起(简称侧

板构造)。

端板构造与侧板构造制作日勺关键是采用合理日勺组装焊接次序

来控制焊接变形。在施工中我们将采用反变形法、刚性固定法及

合理日勺焊接工艺，控制防止焊接变形。

(1)端板构造制作

a.端板采用半自动切割机下料r下料预留切割及焊接余量，长

度方向预留10mm,宽度方向预留6mm余量。

专用底板吊装示意图图

b.端板下料调平后，将两端画上定位线，在卷板机上对1/4圆

弧段滚弧，滚弧须保证端板两侧的平行度符合规定，用弧长不不不小

于300mm的内弧样板检查圆弧，间隙不不小于1mm,端板开口尺寸

控制在一5〜一8mm之内。

c.围带板下料加工完坡口，数块点焊固定，在卷板机上轨制完

毕后，再用气焊切割分开，将焊点打磨平整。

d.丁字形板采用样板号料，用剪板机剪切下料，组对焊接。焊

后丁字板易产生角变形，用油压机一次调平。

e.为控制和减少焊接变形，端板组对焊接所有在胎具上进行。

由于端板构造其围板呈上密下疏的分布状况，端板开口度焊接后必是

上口收缩量不小于下口收缩量，根据实际经验，胎具制作如图。

f.将制作好H勺端板扣在胎具上，用卡具使端板与胎具接触紧密，

然后按尺寸线组对丁字板和围板、筋板。

g.组对后的端板在胎具上焊接，焊接采用CO2气体保护焊,C02

气体采用原则钢瓶的液体CO2,(202的纯度不应低于99.5%,焊丝选

用H08o焊接工艺参数见表。

C02气体保护焊焊接工艺参数表表

电弧电压焊接电流焊丝直径焊丝干伸长度气体流量

19V120-135A(pl.2mm5〜15mm20L/min

h.焊接前应采用如下措施以提高焊接质量。

(a)将CO?气瓶倒立静置1〜2h,然后打开阀门，把沉积在下部

的自由状态的水排出，每隔30min左右放一次，可放水2〜3次，放水

结束后仍将气瓶立正。

(b)经放水处理后的气瓶，在使用前先放气2〜3min,放掉气瓶

上面部分空气。

(c)在气路系统中设置高压干燥器和低压干燥器，深入减少C02

气体中的J水份。

(d)瓶中气压降到10个大气压时停止使用，以防焊缝产生气孔。

i.端板焊接由4名焊工对称施焊，所有焊缝为平焊缝，吊车配

合翻身，焊接次序见图。

十一卜匚一国々士仁，阳5女十士卜匚一士生・卜匚，阳A次±4■匚1&虫小匚.卜日分摩

端板焊接次序图图

j.组装焊好日勺端板构造自然冷却至常温方可去掉楔铁进行脱

胎，对端板构造进行全面检查，检查项目见图，合格后方可组装。

(2)侧板构造制作

端板检测示意图图

WHW2容许偏差为：(一5,0)；

LA—LB<5mm；

a.长侧板下料预留l()mm切割余量，按照长侧板上已划好的尺

寸线切割阴极钢棒窗口，从中心向两侧采用对称切割以减少变形。每

相邻两组阴极钢棒窗口中心线偏差不不小于2mm,每组阴极钢棒窗

口中心线与长侧板中心线距离合计偏差不得超过5mm。

b.长侧围板、筋板切割后进行校平、校直、号孔、钻孔。号孔

应从中心线向两侧展开。

c.斜侧板下料前必须平整，不平度不不小于l/10()0mm,然后

按图放样画好椭圆线，放样椭圆线预留组对余量，以保证斜侧板与端

板组对时精确无误。下料后检查不平度。

d.将长侧板与斜侧板、围板、筋板固定在胎具上组焊成一体成

为侧板构造，见图。保证胎具上平面平整度Slmm/m,全长不不小于

2mmo

e.长侧板与围板、筋板、斜侧板采用CO2气体保护焊焊接，焊

接工艺参数同上(见表)。焊接时采用分段退焊法，从中心向两侧对称

焊接，

接方向一致，焊接电流相等C

f.围板区焊缝焊接完，冷却24h后脱饴检查。长侧板如需修理校

正可采用线状加热方式对长侧板进行矫正和修理。

斜侧板与长侧板组对示意图图

g.检查长侧板长度偏差为±2mm,两对角线差44mm,水平弯曲

度纵侧V3mm,端侧±2mm。

h.侧板构造组装焊接后，对其进行全面检查。合格后将侧板构

造用专用吊具吊至堆放现场，堆放过程中采用防止变形措施。

I、长侧板上散热片的焊接。

为防止焊接应力引起长侧板的变形，焊接散热片时必须使用专门

的反变形胎具，如下图。散热板尺寸为：16X6()0X120。胎具的两端

制作成活口，便于焊接完毕后脱胎。焊接可用一氧化碳保护焊。胎具

的精度必须够高，表面变形量：lmm/m,总口勺不平变形量不能不小于

2mmo散热片根据图纸的规定没三片为一组。

按照长侧板上已划好的尺寸线切割阴极钢棒窗口，阴极碳块钢棒

口的切割必须要符合精度规定.为下一步焊接摇篮架筋板作好准备C

从中心向两侧采用对称切割以减少变形。

散热板日勺焊接尺寸误差不不小于2mmo

L584G

电解槽M货板

放热板

卡铁！

侧面睡极却燧

摇蓝架筋板

斜侧熨板

根块3反变形生铁胎只水平板5支板

卡铁3船具支撑梁

卡快2

馔铁2

侧翼板工装改造示意图

J、摇篮筋板与侧翼板的组对焊接。

先将焊接有散热板的侧翼板卡在胎具上，组对后W、J摇篮筋板按照划好

W、J定位尺寸线布置在侧翼板上用卡子卡死。

即在焊接完毕散热板后来，在另一种胎具上组装摇篮筋板与侧板，摇

篮筋板必须在厂房内焊接在侧翼板上，以保证精度与焊接质量。首先

在长侧板上划好尺寸线，使每个筋板的焊接位置确定下来。侧翼板和

胎具刚性固定，再用卡子将摇篮筋板固定在侧翼板上，而摇篮架底梁

与筋板组对则在现场焊接。焊接时从中间向两侧进行，以防止变形，

胎具两侧制作成活口，便于焊接完毕后最终脱胎。焊接是采用跳焊日勺

形式，以防止焊接热集中引起变形或微观裂纹。每两个筋板之间位置

的相对误差不超过2mm,严格按照图纸规定工艺进行焊接，保证焊

接质量。

焊接采用CO2气体保护焊，CO2气体采用原则钢瓶小J液体C02,

CO2口勺纯度不应低于99.5%,焊丝选用H08。焊接工艺参数见表。

CCh气体保护焊焊接工艺参数表表

电弧电压焊接电流焊丝直径焊丝干伸长度气体流量

19V120〜135A(pl.2mm5〜15mm20L/min

4.3槽壳组装

(1)因电解槽组装后体积大，重量重不便于搬动，故在电解槽安

装位置进行组对，先进行槽底梁再电解槽基础上找平找正，将底板吊

放于槽底梁上，纵横中心与组对平台的纵横中心基本对正。在底板上

按纵横中心线划出槽壳内环线。

(2)吊装端板构造，与底板槽壳内环线对齐，用临时支撑固定,

对正中心线。调整端板垂直度，规定W1/1000,同步调整两端板内壁

尺寸，测点不少于3点。

(3)吊装侧板构造整体就位，对正中心线与内环线，侧板构造

整体与端板的拼装，要保证槽内壁宽b(()、-5)mm及槽内壁长L(一

3、+3)mm,高H(—3、+3)mm,槽壳对角线交叉测量容许偏差5mm。

并用拉紧夹具使端板与长侧板的对缝间隙应不不小于2mm,错边不

不小于1mm。

4.4槽壳焊接

(1)槽壳组装点焊后，通过尺寸复验后即可焊接。槽壳为全位

置焊接，焊接次序见图：

槽壳组装焊缝焊接次序图图

(2)端板与长侧板组对立焊缝是槽壳制造中最关键日勺连接部

位，必须保证焊接质量。焊接前检查所有焊接部位并彻底清除焊接区

内的锈、水及其他污物。焊接采用CO2气体保护焊。

(3)四道立焊缝由四名焊工同步焊接，先焊外焊缝，然后背面

清根，再焊一遍里焊缝。立焊缝焊完，槽壳四面用钢板垫起，采用反

变形措施在底板上均匀压置一定的配重物(见图)。

槽壳壁板与底板角焊缝反变形示意图图

(4)焊接槽壳壁板与底板的环焊缝以槽壳中心线为起点，每1m

为一种焊接单元，分段退焊，第一遍全焊完后，方可进行第二遍焊接,

采用焊工对称焊接。端板、斜侧板与底板角焊缝对接预留2〜3mm间

隙，先焊内焊缝，背面清根后，再焊一遍外焊缝。

(5)所有组焊完切割掉支撑，并将焊点打磨平整。

(6)对槽壳进行全面检查，如图所示，其几何尺寸公差规定见

表。

(7)槽壳制作完毕后，经专职质检员检查合格签字后进行除锈、

刷油。

4.5电解槽机械性能及几何尺寸公差保证程度

(1)机械性能保证焊缝抗拉强度不低于母材的抗拉强度，电解

槽制作

前应进行焊接工艺评估，确定焊接工艺参数、焊接次序及焊接措施。

槽壳检查示意图图

电解槽几何尺寸公差保证程度见表。

(2)槽壳安装验收合格后，即可进行阴极槽壳内衬施工。

(5).大梁立柱制作安装

5.1大梁立柱构成

(1)大梁立柱由大梁、门型立柱、底座和水平罩板等组装而成。

电解槽几何尺寸公差保证程度表表

序设计原则企业原则

检查内容

号(mm)(mm)

Li

+5+3

1槽内壁长La

-5-3

L3

WI

00

槽内壁宽

2w2

-10-5

w3

长侧+3+3

3槽内壁高

短侧-3-3

4底板不平度127

5长侧板纵向变形±4±3

6短侧板纵向变形±3±2

7长侧板横向变形±3±2

8短侧板横向变形±2.5±2

9对角线偏差75

纵侧+3±3

10水平弯曲

端侧±2±2

阴极钢棒孔中纵向±2±2

11

心线横向+2±2

(2)大梁由钢板组对成两根工字梁，两梁间用角钢连接。大梁

下料时必须保证两面切口受热均匀，采用多嘴自动切割机下料以保证

质量。由于长度过长，大梁腹板及翼缘板可采用拼接，但拼接缝应避

开阳极提高点及各部打壳点和中间的荷载集中区，翼缘板拼接缝与腹

板拼接焊缝间距相错应＞100mm,对接应加设引弧板、收弧板，并应

所有焊透，引弧板、收弧板割去后打磨平整。腹板与翼缘板间的角焊

缝采用埋弧自动焊，焊后进行超声波探伤，探伤长度50%,到达H级。

大梁上拱度应为13mm,旁弯度应V5mm。

(3)组装。先在组装平台上划好定位线，焊接定位板，将工字

梁与定位板靠紧卡固，然后把连接角钢组装到位，并焊牢，最终，将

立板上四个方孔日勺围板组装焊接；整体组装完毕后撤去卡具，进行测

量检查。

(4)槽盖板由烟管、打壳桶、下料桶、罩板、筋板五部分构成。

槽盖板下料前，先进行平整，用1m钢板尺检查，不平度每米不不小

于2mmo盖板折边部位H勺方孔用手工切割开孔后，运用刨边机进行

折边。折边时以刨边机工作台面为平台，用倒链施加拉力(见图5.1)。

折边后的盖板重新校正，然后按图示开孔焊接烟管及打壳机定位附件

等。

(5)立柱底座和门型立柱按图纸制作好后，检查各部位尺寸应

符合规定。

(6)大梁、立柱组装。先将大梁与水平罩板螺栓固定好，再与

立柱组焊，组焊时采用防变形措施，立柱组焊完后，找正中心线，再

安装底座。大梁与端部立柱的连接必须保持垂直、平行，所有安装完

经检查合格后除锈刷漆。

(7)大梁立柱安装。将制作好的大梁立柱用吊车吊起，找正纵横

中心线后，将大梁立柱缓慢落下，用螺栓将大梁立柱的底座与槽壳端

板构造联接固定。安装中应注意保护槽内阴极碳块砌体，应防止污物

掉入槽内。

5.2打壳加料装置安装

(1)安装前应详细检查气缸和各绝缘材料与否符合设计规定,

确认无误后，方可进行组装。

(2)安装筒式下料器应保证安装中心线偏差不超过3mm,垂直

度偏差不超过"10()0,同一台槽上各下料器顶部标高偏差不超过

3mmo

(4)气缸支座与大梁立柱固定期，要按规定放入绝缘管、板，

保证气缸与大梁绝缘。

(5)找正气缸及锤头，使之不垂直度不超过2mm,并将锤头支

架固定于大梁上。

5.3阳极提高机构安装

(1)整套提高机构的安装按《机械设备安装工程施工及验收通

用规范》(GB5023L98)合用规定执行。

(2)安装前，电动机、联轴器、减速机、起重器、换向齿轮箱、

传动轴等传动部件应进行清洗洁净，并加润滑油，检查合格后，方可

进行安装。

(3)提高机构安装，首先应查对大梁上的各部位有关尺寸，确

定符合设计规定后，方可安装阳极提高机沟。

(4)分别组装起重