优化磷生铁配方-提高浇铸质量

优化磷生铁配方，提高浇铸质量摘要：该文通过对磷生铁配比优化的研究发现：调整后的磷生铁配比更能满足提高生产效率及降低导杆组修理费用的需要，生产运行统计表明：优化后每月带铁环导杆组下线量降低200组，钢爪松动现象明显降低。关键词：磷生铁配比优化电解铝用阳极炭块组装过程是将阳极导杆组和预焙阳极炭块组合为一体的工艺过程，导杆组和预焙阳极炭块通过浇注磷生铁连接在一起。磷生铁浇注的质量直接影响到铝电解能耗及磷铁环的脱环率，因此，研究和优化磷生铁配方，对提高浇铸质量及磷铁环脱环具有非常重要的意义。该公司组装车间由于铁环在长期的循环使用中，返回的铁环表面附着的炭类、电解质、油类等杂质使磷铁内含硫量上升，而磷、锰、硅、炭在使用中有不同量的烧损，导致：(1)铁环的脆性变差，下线带铁环导杆组增加，导杆的修理费用增加。(2)浇铸过程中铁液流动性变差，影响浇铸质量，个别钢爪出现松动现象。1问题的提出1.1需降低带铁环导杆下线率本公司组装车间带铁环导杆组下线量居高不下，平均每月下线量在320组左右，磷生铁压脱不净影响因素较多，包括磷生铁合金成份、导杆钢爪表面光滑度及占石墨情况等。为降低带铁环导杆下线数量，降低导杆组修理费用，需对磷生铁成份进行优化。1.2需减少松动极数量，提高浇铸质量浇铸好的组装块在电解车间使用过程中，部分组装块出现松动、磷铁裂缝、脱极的现象(每月钢爪松动数量达到10组左右)，导杆组与炭块是通过浇铸磷生铁连接到一起的。因此磷生铁的理化特性直接影响到其连接强度和导电性。通过调整各元素含量可改善磷生铁热膨胀系数和电阻率，从而达到较少钢爪松动现象，提高浇铸质量的目的。2解决思路通过对磷生铁化验结果、实际浇铸现象及返回铁环进行调查，发现已出现含硫量上升，含炭量下降，含硅、磷、猛量存在不同程度的烧损，导致浇铸流动性变差，流铁清理困难，返回铁环在压脱过程中压脱困难，且压脱不掉导杆组数量居高不下，个别组装块存在钢爪松动现象。此种现象不但影响我车间的正常生产，且对电解的电流效率也存在一定的影响，必须优化磷生铁配方来降低带铁环导杆的下线量及钢爪松动现象。根据有关文献[1]介绍：磷生铁的成分，特别是铁水中的五大元素的含量对于铸造性能和铁--—炭接触电阻关系密切：C：理化性能是膨胀，并呈石墨片状，要求大于2.5%，由于C起膨胀作用，可使铁水冷却后减少收缩，铁与炭碗之间接触面积增大，从而使上槽后的铁炭压降降低。Si：理化性能是减小收缩，作用和炭相同。炭和硅是强烈的石墨化元素，炭和硅含量的调整可以改变铸铁的组织，浇铸后铁环以强度、硬度适中为最佳。P：理化性能是使铁水流动性好，并使铸件发脆，也是增强流动性而冷脆，它的含量要求0.8%～1.6%。由于P本身的作用增强铁水流动性，在温度相同的情况下，可以使铁水均匀的注入炭碗四周，生产中可以降低电耗。由于它具有脆性，而使爪头上的磷铁环容易脱落。Mn：在熔化过程中与硫的亲和力大，在铁水中化合成MnS浮于渣上，通过捞渣即可消除，同时锰还可以提高强度和硬度。S：硫在浇铸中是十分有害的元素，它不但阻碍石墨化，增大铸铁的收缩率，降低流动性，而且同铁化合形成低熔点的FeS—Fe共晶体，使铸铁产生热裂性、增加热裂倾向对浇铸质量影响较大。对磷生铁的成分进行优化调整，可使磷生铁具有流动性良好、热膨胀性强、电阻率低、冷态下易脆裂等特点。含磷、锰、硅量可通过填加磷铁、锰铁、硅铁就可以实现，C元素可以通过配比生铁或使用增碳剂进行调整。硫含量上升可通过适当增加猛含量及加强铁环清洗质量来降低。3解决办法针对以上综合分析，我车间制定了相应的对策：(1)对理论配比进行调整，并跟踪浇铸使用及返回后的状况。(2)提高锰含量以消除含硫量。(3)适当提高硅含量以改善铁环的强度和硬度，减少松动现象。(4)适当提高含磷量以提高流动性。(5)增加磷生铁C含量，适当调整Si、P含量，可得到磷生铁低热膨胀系数，低电阻率，从而大大降低炭阳极铁碳压降。2011年9月理论配比改变如下：①改变前：C：2.5%、Si：2.0%～3.5%、Mn：0.6%～0.9%、P：0.6%～1.5%、S：<0.2%②改变后：C：2.8%、Si:2.5%～3.5%、Mn：0.6%～0.9%、P：1.0%～2.0%、S：<0.2%。配方调整后，每天对浇铸后的组装块进行跟踪发现：浇铸中流动性变好，冷裂性明显降低，流铁易于清理，返回的铁环无纵向及横向裂纹，铁环易于压脱，且钢爪松动现象明显减少，电解未反馈有钢爪松动情况发生，实验取得了成功，并于2011年10月开始正式使用新的配比。调整前后平均每月带铁环导杆下线量降至：100组每月，调整前后平均每月松动极数量降至2组/月。4经济效益(1)通过配方的调整，带铁环下线导杆数量每月可减少200组，大幅降低了导杆组的修理费用。(2)该配方的研究调整，使得车间的浇铸质量得到有力的保证，下线导杆组数量明显减少，车间的生产效率得到提高，同时铁环压脱机的运转率得到较大提高，铁环压脱机的维修费用大大减少。5结语该文通过在生产现场传统工艺和配方的基础上进行了优化，确定磷生铁最佳配方范围为：C：2.8%，P：1.0%～2.0%，Si：2.5%～3.5%，Mn：0.6%～0.9％，S≯0.2％。工业大规模应用结果表明，优化后每月带铁环导杆组下线量降低200组，钢爪松动现象明显降低。参考文献[1]黄涌波.铝电解用磷生铁组成研究[J].轻金属，1982(2).