中国铝业青海分公司 青海省西宁市大通县 810108
摘要：简单介绍阳极组装生产工艺，以及各工艺对阳极铁碳压降影响的分析，从而降低铁碳压降达到节能降耗。
关键词：磷生铁；铁碳压降；阳极组装；浇铸
1、阳极组装车间基本工艺流程
阳极组装车间的任务是处理残极及组装新阳极，将电解车间运来的残极在装卸站上链，经自动残极抛丸机清理残极上的电解质，清理出的电解质进行简单破碎进入电解质仓，清理后的残极进行残极压脱、磷铁压脱得到铝导杆组，铝导杆组在浇铸站用中频炉熔化的磷生铁将阳极与铝导杆组铸成一体后成为新阳极组供电解使用。压脱下的残极送到残极仓，压脱下来的磷铁环经清理后返回中频炉重熔，此外还有铝导杆的简单修复。见下图：
阳极组装工艺流程图
2、阳极组装造成铁碳压降变化的因素
2.1钢爪表面清理工艺的影响
钢爪清理主要是为了清理掉钢爪表面粘结的电解质块，以及在重复使用过程中表面形成的氧化铁和石墨烧结后的残留物，国内目前的钢爪处理工艺是用先进的设备—钢爪抛丸机来进行，使用钢爪抛丸机要保证钢爪清理后其表面光滑洁净、无铁锈及杂物，使导杆组与炭块组装过程中没有异物掉入碳碗，同时也要保证铁水浇入后与钢爪紧密结合，避免造成电阻增大。
2.2铝导杆质量的影响
铝导杆在长期的循环使用过程中，经过电解槽的高温烘烤和外力作用，会产生三种损坏，第一是开焊，铝导杆与爆炸块焊接部位的铝—铝开焊，爆炸块之间的铝—钢开焊，爆炸块与钢爪之间的钢—钢开焊，还有就是钢爪梁的断裂。第二是化爪，化爪的主要原因是电解工艺管理不善导致钢爪受电解质的冲刷造成。第三是钢爪变形，钢爪在使用过程中受热胀冷缩的作用，经常会出现钢爪向内弯曲，在电力学中，导体的截面积越大，通过电流时产生的电阻越小，因此，无论是铝导杆的那种损坏都会造成截面积缩小，从而造成电阻增大，导致铁碳压降升高，钢爪变形后如果继续使用，就会造成钢爪与碳碗不同心，铁水浇铸后填充不好，容易造成电阻升高，因此，在导杆使用过程中要认真检查，发现导杆缺陷及时挑出来进行修复或做报废处理。
2.3钢爪涂石墨处理对浇铸质量的影响
涂石墨处理主要是将配比好的石墨液涂刷在待浇铸部位，并且适当烘干的生产工艺，使其具有良好的导电性能，利于磷铁环与钢爪的良好接触和磷铁环的压脱处理。涂石墨工序中一般有石墨粉和水按1：1的比例混合充分搅拌后使用。实际作业中，钢爪浸蘸石墨液的高度应以钢爪进入碳碗深度为限，均匀涂抹，浸蘸过石墨的导杆组在专用烘干设备上烘烤1分钟左右，使水分成分挥发，让石墨粉粘留在钢爪上，如果钢爪烘干效果不好，在浇铸过程中就会发生铁水飞溅的现象，不仅不利于安全生产，更重要的是由于铁水的飞溅会在磷铁环内形成蜂窝或气泡，导致电阻升高，造成铁碳压降升高。
2.4阳极炭块的影响
阳极炭块的主要成分是碳元素，其他的微量元素及灰分应严格控制，特别是Na、Si、V、Fe、S、Ni等微量元素，不仅影响阳极炭块的理化指标，还会在电解过程中进入铝液影响铝的纯度或电流效率对生产不利，阳极炭块中灰分过大，使气孔率高。另一方面，阳极炭块焙烧后碳碗没清理余料，运输、搬运等的疏于保护，会导致阳极炭块碳碗内落入杂物，如果对碳碗的吹灰、清理不净，会影响铁水的流动，导致浇铸后磷铁环与碳碗之间有缝隙，产生活爪或混入铁水中造成铁水与碳碗接触不紧密，导致铁水含杂质过多，电流分布不均匀电阻率增大，其结果表现在铁碳压降的升高【1】。2.5浇铸质量的影响
当导杆组与炭块组装完成后，铁水浇入能否与钢爪、碳碗形成良好的接触，对改善铁碳压降有较大的影响，这就要求对铁水温度的控制及浇铸工艺的严格要求。一般情况下铁水温度应比浇铸温度高出50℃—100℃为宜，通常浇铸温度保持在1350±50℃左右，铁水温度低会影响铁水的流动性，浇铸后铁环不饱满，造成钢爪与炭块接触不好，因此，浇包要有保温效果，同时还要在短时间内将铁水浇铸完，避免铁水存放时间长温度降低而影响浇铸质量，但不能追求浇铸温度而将铁水温度调的过高，铁水的收缩分为三步：液态铁水收缩—液固态收缩—固态收缩，如果铁水温度过高，会出现收缩比大而造成裂缝，导杆组出现松动活爪。浇铸时要稳、准，不要对着钢爪头浇铸，防止将钢爪表面的有害附着物混入铁水中，尽量一个碳碗一次浇铸完成，避免二次浇铸，浇铸后铁环应饱满不裂缝，若出现铁水外溢和凹陷，应把外溢的铁渣清理干净，凹陷必须二次补浇。
3磷生铁成分及配比对铁碳压降的影响
3.1磷生铁成分五大元素的影响
碳：是磷生铁的基体，强度、硬度、流动性可调整铁水的浇铸温度及增加导电性。
硅：可促进磷生铁石墨化，提高铁水的流动性，减少铁水的收缩，含量高时增加磷生铁的阻值。
锰：阻碍磷生铁石墨化，会结合成MnS可以起到脱硫作用，含量高时，铁水流动性差，增加磷生铁收缩。
磷：使磷生铁具有冷脆性能，减少收缩，增加铁水流动性。
硫：有害元素，含量高时，铁环产生热裂现象，降低铁水流动性，反石墨化造成气孔收缩缺陷，增加铁碳压降。
3.2磷生铁配比的影响
在电解铝的过程中，阳极浇铸材料磷生铁的成分配比与浇铸工艺有着至关重要的地位，其中，磷生铁中的各元素决定了阳极浇铸材料的工艺性能，各元素之间相互促进又相互制约，各元素的添加比例要相互配合，才能达到理想的效果，在长期的工作实践当中先后进行了电解铝用磷生铁的成分配比与浇铸工艺的优化研究，力图保证浇铸的工艺性能并降低铁碳压降。其各元素配比含量决定了阳极浇铸材料对电压的损耗，而降低铁碳压降就是降低生产成本的途径之一，国内磷生铁成分五大元素的行业标准【2】，碳：3.0-3.5；硅：2.0-2.5；锰：0.6-0.9；磷：0.5-1.6；硫：≤0.2。
结语
在阳极组装和浇铸过程中，严格控制每一道工序，合理调整磷生铁配比，精心操作，提高浇铸质量，不断总结生产经验就能有效降低铁碳压降，提高电流效率，达到降低生产成本的目的。以上所述可以说都是我们阳极组装车间全体成员自组建以来的部分工作经验和心得。
参考文献
1、王平莆，铝电解炭阳极生产与应用【M】.北京：冶金工业出版社，2005.6.
2、冯建国，铝用阳极组装磷生铁配方探讨【J】.四川有色金属，2010.（10）：27-29
论文作者:王春晖
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/21
标签：铁水论文; 阳极论文; 生铁论文; 石墨论文; 铁环论文; 工艺论文; 过程中论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;