1、铝用阳极组装磷生铁配方探讨1 磷生铁对生产的影响铝用阳极组装是通过铁水将导杆和预焙阳极碳块浇铸为一体的工艺过程，预焙阳极碳块通过磷生铁与导杆连接在一起。因此，熔化铁水质量的高低直接关系到组装阳极的使用效果，以及组装的生产作业。作为铁水原料磷生铁，其配方优化一直是阳极组装生产研究的课题，它对组装生产效率的提高，以及整个电解铝生产成本的节约具有非常重要的意义。磷生铁配方的优劣，关系到如下几个方面：(1)生产效率的高低。好的铁水流动性好，浇铸性能佳，浇铸产能大，熔化炉有效功率高；(2)组装后铁碳压降。不合理的磷生铁配比，在电解铝使用过程中，会增大导杆、阳极的导电压降。(3)机械强度。铁水将导杆与阳极
2、碳块连接成一体，在电解使用过程中，导杆起着阳极碳块的支撑作用，如果机械强度不够，将导致电解使用过程中阳极的脱落情况发生。(4)破碎难易程度。由于磷生铁为多次循环使用的物料，因此，从电解返回组装的阳极，其钢爪上的磷铁环必须具备容易破碎的性能。鉴于磷生铁的使用要求，组装车间在熔炼铁水的过程中，主要从铁水的流动性、膨胀性、脆性、强度以及电解使用过程中的导电压降等几个方面入手，通过对铁水常规五大元素 C、Si、Mn、 P、S 进行调整，以达到相应要求。2 磷生铁各化学成分的功用各化学成分在磷生铁中作用各不相同，下面分别介绍磷生铁中常规五大元素C、Si 、 Mn、P 、S 的作用：2.1 碳碳是促进石墨
3、化并对石墨的形状、大小有很大影响的元素，当铸铁中硅控制在一定范围内（2.0%）时，含碳量低于 1.7%时，石墨呈团聚状，含碳量在 1.7-2.0之间时，石墨呈网状分布，含碳量在 2.0-2.6%之间时，出现所谓晶间石墨，含碳量在 2.6-3.5%之间时，石墨出现正常的细片状，当含碳量超过 3.5%后，出现初片状石墨。因此，含碳量在 2.6-3.5%之间时，石墨片细小且分布均匀，对生铁来讲，抗拉强度最高。同时，C 因能促进石墨的析出，因此它能减小铸铁冷却后的收缩，从而保证浇铸后磷铁环不易松动。故，铁水含碳量一般选择在 2.6-3.5%之间。2.2 硅硅是强烈促进石墨化的元素，当硅含量小于 1.5
4、%，或碳当量大于 4.3%时，生铁易出现白口，导致熔炼困难，机械性能及浇铸性能差。因此，铁水含硅量一般选择在1.5-3.0%之间。2.3 锰锰是阻碍石墨化的元素，增加铁原子之间的结合力，使金属基体强度上升，提高机械强度。锰与硫形成固态的 MnS 夹渣（FeS Mn MnSFe）,其熔点高达1620，影响了流动性但同时也抵消了硫的有害作用，从这一点来讲，锰又是促进石墨化的元素。MnS 比重小，可以从铁水中浮出排入渣中，一般生铁中含锰量是含硫量的 3.3 倍，如硫含量为 0.2%，则锰含量原则上不低于 0.6%。综合考虑，一般将锰控制在 0.5-1.2%之间。2.4 磷磷在固溶体的溶解度很小，并随
5、含碳量的增加而降低，当含磷量超过溶解度极限，出现 Fe3P，它一般以磷共晶形式存在，磷共晶硬而脆，尤其是在低温时更为显著，铝用阳极组装正是利用磷的这一特性（冷脆） 。由于 P 在铸铁中能形成低熔点共晶并压低液相线的温度，使铁水粘度降低，增加铁水对铸型的润湿能力提高铁水的流动性，所以 P 能很明显地提高铁水的流动性从而改善铁水的浇铸性能。含 P 高的铸铁（1.0） ，可以用来铸造薄而复杂的艺术铸件为保证磷铁环压脱性能及机械性能，一般 P 含量在 0.81.6之间。2.5 硫硫是强烈阻碍石墨化的元素，属有害物质，硫基本不溶于铁，以FeS形式存在，会发生热脆现象，在900时发生开裂，如含硫量过多，则
6、会引起磷铁环炸裂，使铁碳接触电阻增高。在生产中应尽量把硫从铁水中除去，以利于降低压降。同时它还降低铁水流动性，恶化浇铸性能。一般含硫量控制在0.15%以下。当含S量超过0.18以后，铁水流动性变差3 铁水流动性分析：铁水流动性，是指铁液充填铸型的能力铁水充填铸型的能力除与铸型本身特性有关外，还和铁水化学性质有关通常对铸铁流动性影响最大的因素是浇铸温度，化学成分，液态金属状态等这里主要从化学成分对铁水流动性的影响进行分析。从阳极浇铸铁水的化学成分来讲，影响流动性的元素很多，但其中主要以C、Si 、 P 影响最为显著。铁水流动性可通过铸铁碳当量 CE 来衡量，当碳当量为 4.3%时，铸铁由于结晶温
7、度间隔小，所以流动性最好即 CE 越靠近 4.3%，则铁水流动性越好对于碳当量小于 4.3%的亚共晶铸铁（如一些高牌号灰口铸铁） ，碳硅量的增加能提高流动性而对于碳当量大于 4.3%的过共晶铸铁（如一些低牌号灰口铸铁或稀土灰铁） ，碳硅分的增加，反而会降低它的流动性综上，为保证磷生铁水性能，各元素含量控制范围为：C Si Mn P S3.03.5 1.83.0 0.50.7 0.81.3 PSi，保证磷生铁铁碳压降最低的最佳配方为:C 3.2%、P 1.2%、Si2.0。与前面论述相同。5 结论；根据前面结果，得出磷生铁最佳配方范围为:C:3.0 -3.5% P:0.8-1.3% Si:1.8-3.0% Mn:0.5-0.7% S:0.15%生产实际使用中，该配方铁水流动性良好，浇铸外观平整光滑，磷铁环正常压脱率100%，与碳块接触紧密，无松动现象。
