铁和金系列中的磷生铁

　　（一）使用简介

　　即磷生铁在阳极组装工序中的功能是：将新的阳极碳块和导杆组连接在一起,连接部位是导杆组的钢爪与碳块的碗间隙之间，盛装在台包中的熔融状态的磷生铁水，借助于浇注机将其注入到钢爪与碳碗间隙之间冷却后使导杆组与碳块结合为一体，运入电解工序使用。

　　（二）功能

　　磷生铁在阳极组装工艺中，该浇注工序是组装的关键的一道工序，直接关系到阳极组装质量优劣，进而影响着电解槽电流效率变化及铁碳压降全系列稳定等关键指标，因此磷生铁的组成及配方，使用方法是保证阳极组装质量为关键技术环节之一。

　　（三）技术特点

　　（1）对钢爪材质和碳素质均有良好的粘结强度，保证在电解过程中避免阳极的脱落。（2）具有良好的导电性能，保证电流在各爪之间的均匀分布。（3）用后的阳极组装在磷铁环压脱工序中，要求磷铁环要有一定脆性，以利于磷铁环压脱。（4）磷生铁浇注前后的热膨胀系数和冷态收缩系数小，避免磷生铁与钢爪和碳碗之间形成间隙。

　　（四）磷生铁各化学元素的特点、作用及影响

　　（1）碳和硅元素是强烈的石墨化元素，含碳越高，析出的石墨越高，而硅又是强烈促进石墨化的元素，并且与铁原子结合力极强，碳以石墨形式存在，碳与硅含量的调整可以使金属铸件内部金属组织改变，阳极组装浇注要求浇注的磷生铁环的强度，硬度适中为佳。

　　（2）磷元素在磷生铁中顾名思义是阳极组装浇注中的关键元素，由于阳极组装浇注采用间断性方式，要求铁水的流动性较好，磷元素存在可以降低铁水的粘度，磷与铁二元素相结合所形成的晶体熔点温度为1050摄氏度，可知明显提高铁水的流动性硬度大，脆性强，易碎等。磷含量过大可导致磷生铁环的冷脆性增大，使浇注后的铁环产生裂纹，严重者导致脱落等状况。因此，既要保证磷元素足够的含量，使铁水有良好的流动性，又要使磷生铁环产生断纹，磷生铁中磷的适宜含量应控制在0.6-1.5%之间。

　　（3）硫元素：硫是公认的有害性元素，也是在金属物质中存在的元素，由于硫在熔融铁水中无限溶解，而在固体铁中溶解度很小，因此，当含硫的铁水冷凝时要生成硫化铁，这种低熔点的晶体即铁锈，在这种晶粒间聚集使铸铁物产生裂纹断裂，同时硫的存在还阻碍了石墨化过程，能增大铁环的收缩性。

　　（4）锰元素：在磷生铁中使溶解在铁水中的硫元素生成硫化锰MnS，硫化锰MnS的溶解度比硫化铁FeS在铁水中溶解度小，这样保证了向不熔物质（渣）硫向转移，由热力学分析可知，锰Mn与硫S化学亲和力远远大于铁Fe与硫S的化学亲和力（例如，人们都知道生铁表面的铁锈比锰铁表面的铁锈表现极为明显，但并不一定生铁里面的硫含量高于铁里面硫的含量）正如铁水在锰Mn与硫S将产生化学反应Mn+S—MnS可知浮于渣中的硫化锰MnS，通过捞渣即可消除，同时锰元素在磷生铁化学成分范围内可以形成稳定的西化珠光体能使磷生铁环的强度、硬度适中。

　　（5）磷生铁与磷生铁环在使用过程中各元素的变化

　　磷生铁与磷生铁环各元素在1300°C的高温下各元素烧损量不同，碳和硅元素烧损量一般在0.4—0.7%，磷和锰元素一般在0.1—0.3%，硫元素的变化不定，如果控制除硫办法，就能把硫元素控制在范围内，否则起相反作用，硫上升标准超限，就会造成不良因素。

　　（六）使用磷生铁的好处

　　作为磷生铁厂家，郑州汇金炉料有限公司2001年按照铝镁设计院给各电解铝厂的磷生铁标准以及大部分电解铝厂技术人员的提示与要求自主研试开发优质磷生铁，同时也通过大部分电解铝厂的使用证明具有良好的导电性、铁水的流动性，铁环的易拖性，对生产的安全、稳定、节能降耗、车间环保卫生起到较好的帮助作用，同时也避免了在天长日久的人工配料过程中的计量错误。

　　（七）如何循环使用磷生铁环

　　磷生铁使用过程中循环周期后的磷生铁环，前三周期的磷生铁环在使用过程中可直接投入使用，不增添任何物质元素；循环三遍后的磷生铁环，根据每炉化学分析各元素的含量后再进行调整，使各元素保持在规定的指标范围内；若干次后的使用也能使磷生铁环保持正常状态，在每次高温熔化过程中，各元素都有新的变化，同时可根据各元素变化的多少来调控新磷生铁和磷生铁环的投炉循环使用比例，可根据磷生铁环各元素的含量来配比与投放新磷生铁的比例。比如：2：8、3：7、4：6、5：5或8：2、7：3、6：4……这样既能保证铁水有较好的流动性又能保证磷生铁各元素有较理想的指标，还能对企业起到节能降耗的作用。

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