CN1236019A

CN1236019A - 铝电解阳极组装用磷生铁

Info

Publication number: CN1236019A
Application number: CN 99104248
Authority: CN
Inventors: 殷恩生; 蔡祺风; 黄涌波; 文克; 刘豫湘; 袁朝晖; 潘玉星; 蒙建德; 许家伟
Original assignee: PINGGUO ALUMINIUM INDUSTRY Co GUANGXI
Current assignee: PINGGUO ALUMINIUM INDUSTRY Co GUANGXI
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 1999-11-24
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: CN1111610C

Abstract

铝电解阳极组装用磷生铁,其特征在于:增加磷生铁的碳含量,使碳当量接近4.3,硫含量要少于0.12%;将磷生铁的硅、磷含量分别降低0.5～1.5%和0.3～0.5%;添加0.5～2.5%金属锑等改性元素;因此,该熔炼温度降至1250～1350℃,延长工频炉寿命和减少能耗;铁环平均压脱力减小近1倍;试验极的铁－碳压降比普通极平均降低30mv左右;降低了阳极组装块废品率。

Description

铝电解阳极组装用磷生铁

本发明涉及铝电解阳极组装用磷生铁的组成。

预焙阳极铝电解槽阳极碳块组的铁-碳连接，是采用由工频炉熔化的磷生铁浇铸而成。纵观国内外一些铝厂用过的或正在使用的磷生铁组成，虽然其配方不完全相同，但共同存在如下一些问题：

①高温流动性不好，工频炉熔炼温度偏高至1400～1450℃，有时高达1500℃以上，使铁水在浇铸时熔化钢爪，铁环压脱困难，工频炉炉衬易被溶蚀，缩短寿命；

②磷生铁环与碳碗壁热胀冷缩匹配不理想，组装阳极块有松动现象，阳极铁-碳压降偏高，有的高达180～200mv以上；

③磷生铁室温脆性较差，增加了铁环压脱机的负荷和维护工作量，备品备件消耗量大；

④磷生铁熔炼过程中，碳被烧损，而增碳又比较困难，被迫报废一部分回炉铁，使生产成本增加。

尽管铝电解阳极组装用磷生铁存在如此多的问题，也许由于属交叉学科未被人们注意，国内外在这方面开展的研究工作不多。在国内，80年代郑州铝厂与中科院上海冶金研究所、上海计算机研究所等单位共同开展过“预焙阳极铁碳压降模式识别”课题的联合研究，但郑州铝厂预焙阳极磷生铁新配方的铁碳压降仍高达195.7mv，见：阮显培“模式识别在铝电解预焙阳极铁碳压降调优中的应用”——《铝镁通讯》，1987,№3,10～20。在国外，前苏联A.Я.Иoφφe等人曾进行过低磷生铁配方的研究，研究的重点是降低电阻率，未综合考虑阳极组装工艺要求的低温浇铸、磷生铁与碳碗壁的热胀冷缩匹配及脱极要求的适度脆性等，见：А.Я.ИoφφеИдР.《Цветные Металлы》——1975,№9,P36～39。

本发明的目的在于克服现用磷生铁的不足之处，而提供一种或几种组成优化的磷生铁，它能够：

①提高高温流动性，降低工频炉熔炼温度，延长工频炉寿命；

②改善磷生铁与碳碗壁的热胀冷缩匹配，减小接触电阻，降低铁-碳压降；

③适当提高磷生铁的室温脆性，减小铁环压脱机的负荷；

④改善钢爪头与碳碗壁的接触状况，减少因阳极钢爪松动所致的废品率

本发明达到上述目的的技术方案是：改当前通用的磷生铁中碳、高硅、高磷配方，为高碳、低硅、低磷另加改性元素的磷生铁配方，其特征在于：

①增加磷生铁的碳含量，使碳当量接近4.3，硫含量要少于0.12％，以降低其初晶温度，增加高温流动性，并利于铁水凝固过程中的石墨化膨胀；

②将磷生铁的硅、磷含量分别降低0.5～1.5％和0.3～0.5％，以降低磷生铁本身的电阻率；

③添加0.5～5.0％金属锑、铋等改性元素，提高磷生铁的脆性，并改善磷生铁与碳碗壁的热胀冷缩匹配。

本发明首次在工业生产中采用高碳、低硅、低磷另加金属锑、铋等改性元素的磷生铁配方，和当前工厂通用的配方比较，有以下显著优点：

①使工频炉熔炼温度由1400～1450℃降至1250～1350℃，降低100～150℃，当成份最优时，熔炼温度还可更低，这对延长工频炉寿命和减少能耗极为有利；

②铁环平均压脱力减小近1倍；

③试验极的铁-碳压降比普通极平均降低30mv左右；

④降低了生铁、硅铁、磷铁等使用量，不弃回炉铁，阳极组装块废品率降低。

经估算，对于年产10万吨铝锭的电解铝厂，每年可净获经济效益约500万元左右，还未包括室温脆性提高使铁环压脱力平均降低1倍等所带来的经济效益。

实施例：

实例1

研究表明，在C含量为3.0～3.5％,Si为2.4～3.5％,P为0.6～1.5％,Mn为0.5％,S＜0.12％的磷生铁配方范围内，使磷生铁线膨胀系数趋于最小的配方为：C3.2％,Si3.0％,P1.0％,Mn0.5％,S＜0.12％；使脆性值最佳的配方为：C3.0％,Si2.4％,P1.5％,Mn0.5％,S＜0.12％；对线膨胀系数及室温脆性两者综合影响最佳的配方为：C3.2％,Si2.4％,P1.0％,Mn0.5％,S＜0.12％；

实例2

在目前通用的磷生铁配方中，把C含量增加至3.6～4.0％,Si含量降低至2.0％以下，P含量降至0.2～0.4％,Mn、S含量仍分别为0.5％和＜0.12％，可使100～500℃时磷生铁的平均线膨胀系数减少1～5％,100～600℃时的平均电阻率只为原来的20～30％；

实例3

在组成C3.5～4.0％,Si2.0～2.5％,P0.3～0.5％,Mn0.3～0.5％,S0.05～0.1％的磷生铁中，添加0.5～5.0％的金属锑、铋等改性元素，可使磷生铁的抗压强度降低5～10％，阳极铁-碳压降降低20～25mv；

实例4

在组成为C3.7～3.9％,Si1.7～1.9％,P0.3～0.4％,Mn0.5％,S0.06％的磷生铁中，添加0.5～3.0％的金属锑合金，磷生铁试样的抗弯强度比加锑前降低50％，上槽阳极铁-碳压降平均降低30mv左右，在装有压力表的铁环压脱机上测量了31块试验极与45块对比极的残极压脱应力，试验极和对比极的平均压脱应力分别为68.85MPa和133.18MPa，试验极减小幅度为48.3％，表明试验极用磷生铁脆性有明显提高，利于铁环脱极。

实例5

在组成C3.7～4.0％,Si1.7～2.0％,P0.3～0.5％,Mn0.3～0.5％,S0.05～0.10％的磷生铁中，添加0.5～4.0％的金属铋合金，磷生铁试样的抗弯强度比加铋前降低30～45％，上槽阳极铁-碳压降平均降低25～35mv，残极压脱力减小30～35％。

Claims

1．铝电解阳极组装用磷生铁改通用的磷生铁中碳、高硅、高磷配方，为高碳、低硅、低磷另加改性元素的磷生铁配方，其特征在于：

①增加磷生铁的碳含量，使碳当量接近4.3，硫含量要少于0.12％；

②将磷生铁的硅、磷含量分别降低0.5～1.5％和0.3～0.5％；

③添加0.5～5.0％金属锑、铋等改性元素；

2．根据权利要求1所述的铝电解阳极组装用磷生铁，其特征在于：在C含量为3.0～3.5％，Si为2.4～3.5％，P为0.6～1.5％，Mn为0.5％,S＜0.12％的磷生铁配方范围内，使磷生铁线膨胀系数趋于最小的配方为: C2.3％,Si3.0％,P1.0％,Mn0.5％,S＜0.12％；使脆性值最佳的配方为：C3.0％,Si2.4％,P1.5％,Mn0.5％,S＜0.12％；对线膨胀系数及室温脆性两者综合影响最佳的配方为：3.2％,Si2.4％,P1.0％,Mn0.5％,S＜0.12％；

3．根据权利要求1所述的铝电解阳极组装用磷生铁，其特征在于：在目前通用的磷生铁配方中，把C含量增加至3.6～4.0％,Si含量降低至2.0％以下，P含量降至0.2～0.4％,Mn、S含量仍分别为0.5％和＜0.12％。

4．根据权利要求1所述的铝电解阳极组装用磷生铁，其特征在于：在组成C3.5～4.0％,Si2.0～2.5％,P0.3～0.5％,Mn0.3～0.5％,S0.05～0.1％的磷生铁中，添加0.5～5.0％的金属锑、铋等改性元素。

5．根据权利要求1所述的铝电解阳极组装用磷生铁，其特征在于：在组成为C3.7～3.9％,Si1.7～1.9％,P0.3～0.4％,Mn0.5％,S0.06％的磷生铁中，添加0.5～3.0％的金属锑合金。

6．根据权利要求1所述的铝电解阳极组装用磷生铁，其特征在于：在组成C3.7～4.0％,Si1.7～2.0％,P0.3～0.5％,Mn0.3～0.5％,S0.05～0.10％的磷生铁中，添加0.5～4.0％的金属铋合金。