抽真空装置在KHD成型机系统中的应用

刘怀安，黄继宗

（河南神火铝业公司炭素厂，河南 永城 476600）

1 概述

近几年，我国电解铝科技进步和创新发展很快，预焙槽的单槽容量越来越大，大批500KA的电解槽建成投产。铝产业的快速发展，对配套炭素预焙阳极的质量要求也越来越高。炭块重量加重，尺寸加大加高，内在指标要求也越来越高。

河南神火铝业公司炭素厂目前生产的预焙阳极，主要自供于永城区400KA系列电解槽使用，炭块尺寸1570×660×630，成型机是德国KHD公司进口的三工位振动成型机。为了适应电解铝强化电流和减少炭耗的要求，炭素厂多次对炭块重量、尺寸进行调整。由于加高加重的原因，成型机比压和激振力对于大规格的碳块来说，相对偏小，不能满足成型技术工艺要求。经过炭素相关技术人员研究，现场测量，在原成型机重锤罩基础上进行改造，利用原沥青烟收尘口，加装抽真空装置。

2 改造方案和内容

2.1 改造方案

利用KHD成型机原重锤罩的沥青烟收尘口，加装一套抽真空系统。真空罐进气口设置一套启动电磁阀，通电信号接成型机振动电机启动信号，断电信号接原沥青烟收尘停止信号。抽真空电磁阀关闭后，重锤罩进气口电磁阀必须打开，进气电磁阀打开信号与真空罐电磁阀关闭信号必须一致，确保重锤提升前，磨具内零压或正压，以避免提锤头时，连从模具炭块一起带起的事故。

2.2 改造内容

主要设备配置：水环式真空泵两台，真空罐一台，气动电磁阀一套，循环水箱一台。

（1）液环真空泵。规格型号：2BV5131，最大气量：400m3/h，11kw，由两台组成，一用一备。

（2）真空罐。规格型号：Φ800mm，1.2m3，压力：-0.08-0.2Mpa，底部设排污阀，方便定期排污清理。

（3）冷却水箱。2000×1200×600mm，内置水循环冷却器，水箱设冷却水溢流管和排空管，方便冷却水控制作业。

（4）设备结构原理图如下图1：

图1 设备结构原理

（5）工作原理：首先设定真空系统的上下限值，上限-0.08Mpa，下限-0.06Mpa，当成型机开始振动时，成型机收沥青烟软管与真空罐连接的气动电磁阀打开，模具内开始抽真空，并且真空泵根据设定的上下限保持真空罐内的真空度，沥青烟气通过气水分离器净化后接入沥青收尘系统。振动结束，气动电磁阀关闭，停止抽真空，重锤罩进气电磁阀打开，一个循环结束。

抽真空工艺是指在成型模具上下装有密封罩，在成型模具内设有抽气通道，在成型过程中使用真空泵通过抽气通道给模套一个负压环境，将糊料中的热空气与挥发份抽出。

3 抽真空系统对预焙阳极炭块质量的影响

（1）对生阳极制品的影响。成型过程中磨具内没有负压，生阳极炭块在成型过程中，阳极糊料在成型时择优取向行程较短，糊料中，存在很多空隙，这些空隙中有空气或挥发分，若不排除，将全被压缩在压坯中，形成炭块开口气孔与封闭气孔，从而降低生阳极压坯的密度。尤其是夏季时大量沥青烟无法排出，这些被压缩的空气或挥发分无法得到释放，给压坯内部造成较高的内应力，当脱模时，内应力释放与压坯弹性膨胀相互作用，易造成生坯产生裂纹。

（2）对预焙阳极炭块的影响。这些被压缩的空气与挥发分，在焙烧加热时，因温度升高而膨胀，这些封闭气孔就是一个个应力集中点，况且，气孔周围沥青焦化时，析出的挥发分进入气孔，使气孔内压力增高，内应力急剧增大，若快速从制品中排出，将使得制品开口气孔撑裂，造成预焙阳极炭块内部裂纹。因此，抽真空工艺对于提高预焙阳极炭块的生产过程质量的提高，有很大帮助。

（3）抽真空运行前后，生阳极重量、沥青用量对比表1。

表1 生阳极重量、沥青用量对比

样品 2 952 958 15．2 14．6样品 3 953 962 15．5 15．1样品 4 950 963 15．3 14．9样品 5 952 962 15．4 14．8均值 952 960 15．3 14．76

（4） 抽真空运行前后生阳极强度、体密指标对比表2。

表2 抽真空运行前后生阳极强度、体密指标对比

4 结论

抽真空装置在KHD成型机系统中应用以后，成型过程中的糊料内物料的择优取向行程更大，沥青与粉料混合形成的粘结基质容易填补进入大颗粒物料的气孔，使其分布更加均匀，生阳极炭块外观质量和体积密度等理化指标均明显提高，体积密度由原来的1.60kg/dm3提高到1.63-1.65kg/dm3，强度90%分布在35-45之间，预焙阳极一级品率稳定在95%以上，具有较好的推广应用前景。