淺談陽(yáng)極組裝中影響質(zhì)量的問(wèn)題及解決辦法

摘要： 陽(yáng)極是電解生產(chǎn)的關(guān)鍵部件，陽(yáng)極組裝的質(zhì)量直接影響電解的生產(chǎn)工藝，本文詳細(xì)闡述了影響陽(yáng)極組裝生產(chǎn)的主要因素和解決辦法，對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐具有較強(qiáng)的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：陽(yáng)極 磷生鐵 配比 溫度 質(zhì)量

1、概況

在鋁電解工藝當(dāng)中，大家對(duì)陽(yáng)極都有共同的認(rèn)識(shí)，即陽(yáng)極是電解的“心臟”，很能說(shuō)明陽(yáng)極的質(zhì)量的重要性。陽(yáng)極的質(zhì)量要從兩個(gè)方面考慮，一方面是陽(yáng)極碳?jí)K的質(zhì)量，另一方面是陽(yáng)極組裝的質(zhì)量。業(yè)內(nèi)人士一般對(duì)陽(yáng)極碳?jí)K的質(zhì)量比較重視，談的也比較多，對(duì)陽(yáng)極組裝的工藝質(zhì)量談的較少，本人長(zhǎng)期從事陽(yáng)極生產(chǎn)工作，深知組裝質(zhì)量的優(yōu)劣也直接影響著電解工藝的正常生產(chǎn)，電解對(duì)陽(yáng)極組裝的關(guān)鍵要求是陽(yáng)極鋼爪與碳?jí)K之間結(jié)合的牢固性要好和較低的鐵炭壓降，下面我想從五個(gè)方面談?wù)勅绾胃愫藐?yáng)極組裝的質(zhì)量。

2、影響因素及解決辦法

2．1磷生鐵的合金配比。

陽(yáng)極組裝澆鑄用磷生鐵主要由鐵、碳、硅、磷、錳、硫六大元素組成，磷生鐵的合金配比是陽(yáng)極組裝的核心技術(shù)，合金配比的優(yōu)劣直接影響組裝的整體質(zhì)量 ，要保證良好的組裝效果，必須要使磷生鐵液具有良好的流動(dòng)性，冷卻后要有一定的收縮性、脆性和很好的導(dǎo)電性。

磷生鐵當(dāng)中影響流動(dòng)性的元素主要是硫和磷的含量，硫在合金當(dāng)中是一種有害元素，較高的硫含量會(huì)使鐵液的流動(dòng)性變差；我們一般將硫的含量控制在0.15%以下，當(dāng)硫含量逐漸增高時(shí)要及時(shí)地用CaO進(jìn)行脫硫處理，務(wù)必使硫含量在0.20%以下。合金當(dāng)中的磷元素能夠增強(qiáng)鐵水的流動(dòng)性，所以在鐵水的流動(dòng)性變差的時(shí)候，一方面要考慮脫硫，另一方面要適當(dāng)增加磷合金的配入量，增加鐵水的流動(dòng)性，另外磷還能與鐵形成磷共晶降低磷鐵環(huán)的塑性和韌性，增加脆性和強(qiáng)度。磷含量的設(shè)計(jì)范圍一般在0.8~1.6%之間。

錳元素能增加磷生鐵的收縮性、韌性和強(qiáng)度，并能起到一定的脫硫作用，磷生鐵良好的冷收縮性，一方面在電解槽中受熱膨脹使鐵環(huán)與鋼爪和炭塊之間緊密的接觸，降低各接觸面之間的電壓降；另一方面在陽(yáng)極使用后殘極的處理工作中，由于鐵環(huán)的冷收縮性使鐵環(huán)與碳?jí)K之間產(chǎn)生適當(dāng)?shù)乃蓜?dòng)，便于殘極的壓脫；再一方面鐵環(huán)在冷收縮時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的裂紋（見圖1），便于鐵環(huán)的壓脫回收利用。但是一定要控制好錳的含量，防止鐵環(huán)強(qiáng)度過(guò)高、收縮性過(guò)大，以免發(fā)生脫極現(xiàn)象。

圖1磷鐵環(huán)裂紋現(xiàn)象

硅元素在磷生鐵中有強(qiáng)烈的促進(jìn)碳石墨化的作用，以提高磷生鐵的導(dǎo)電性能，降低密度，抵消錳的收縮性。硅的含量應(yīng)控制在2.5%以下，否則會(huì)產(chǎn)生脫碳現(xiàn)象，即在鐵環(huán)表面石墨片。

綜上所述，各元素之間相互促進(jìn)又相互制約，各種元素的添加比例要相互配合，才能達(dá)到理想的效果，在長(zhǎng)期的工作實(shí)踐當(dāng)中我們確定了一個(gè)比較可靠的配比方案即：碳2.5~3.5%；硅2.0~2.5%；磷0.9~1.2%；錳0.5~0.7%。這樣，各方面問(wèn)題都能比較有效的得到控制，實(shí)際效果也相當(dāng)理想。

2．2、磷生鐵液的澆鑄溫度。

磷生鐵液的流動(dòng)性不僅與各種合金密切相關(guān)，更與鐵水的溫度牢不可分。溫度不能很好的保持，必然使鐵水的流動(dòng)性變差，鐵液就不能完全充滿炭碗內(nèi)的所有間隙，就會(huì)在電解過(guò)程中增加鐵炭電壓降，另外還會(huì)因鐵環(huán)與炭碗之間接觸不牢固極易產(chǎn)生脫極現(xiàn)象。所以要嚴(yán)格控制和保持鐵水的澆鑄溫度，一般夏季控制在1300~1400度之間，冬季控制在1350~1450度之間。另外，如果熔化爐距離澆鑄作業(yè)線較遠(yuǎn)或澆鑄速度較慢，則鐵水一定要采取保溫措施，一般采用在開口澆包的鐵水表面撒一層輕質(zhì)珍珠巖即可。

2．3、炭碗內(nèi)粘結(jié)料的清理。

在碳?jí)K生坯成型的工藝過(guò)程中，瀝青的配入量有時(shí)會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。如果瀝青的配入量過(guò)高，在焙燒的過(guò)程中瀝青大量逸出，特別是在炭碗中與填充料混合在一起，經(jīng)過(guò)碳化燒結(jié)，與碳?jí)K結(jié)合在一起，很難清除。由于炭碗底部和螺旋線內(nèi)的粘結(jié)料不能清理干凈，直接影響鐵環(huán)與碳?jí)K之間結(jié)合的牢固程度，粘結(jié)了的孔隙度也很大，電阻率大，嚴(yán)重時(shí)在電解的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)造成脫極現(xiàn)象。

2．4、陽(yáng)極鋼爪的因素

2．4．1在夏季生產(chǎn)時(shí)，由于空氣濕度大，儲(chǔ)存的鋼爪很容易潮濕銹蝕，在使用前必須要進(jìn)行打磨處理，并且要防止遺漏鋼爪底部的處理。(見圖2)

圖2 鋼爪的銹蝕現(xiàn)象

2．4．2石墨的浸蘸一定要到位，高度不能低于12cm。

2．4．3鋼爪在循環(huán)使用過(guò)程中由于各部位內(nèi)應(yīng)力的不同會(huì)產(chǎn)生變形，形變過(guò)大則不能使用，要進(jìn)行整形處理。

2．4．4鋼爪在使用前要對(duì)各焊接部位檢查，有開焊現(xiàn)象要禁止使用。

2．5、碳?jí)K潮濕

預(yù)焙炭塊在運(yùn)輸裝卸和倉(cāng)儲(chǔ)的過(guò)程中，由于天氣和空氣中的水份，不可避免的都會(huì)有不同程度的受潮。而受潮的炭塊對(duì)陽(yáng)極組裝澆鑄影響很大，受潮的炭塊在澆入鐵水時(shí)，炭碗中的水份在1400多度高溫的烘烤下，以氣態(tài)的形式迅速逸出，造成鐵水劇烈沸騰，嚴(yán)重的就會(huì)發(fā)生爆炸。另外鐵水在沸騰的過(guò)程中凝固，造成連接鋼爪和炭塊的磷生鐵內(nèi)部形成很多的氣孔，使磷生鐵的電阻增大，增大了鐵炭壓降。這樣的陽(yáng)極成品用在電解槽上，對(duì)電解生產(chǎn)的危害是非常大的。不僅增加了電耗，而且很容易產(chǎn)生化爪，脫極等事故。所以必須采取措施加以預(yù)防。在運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候要防止雨淋，雨天運(yùn)輸車上要遮蓋蓬布。不能露天堆放，存放的倉(cāng)庫(kù)要干燥通風(fēng)，存貨要循環(huán)合理利用，要做到新進(jìn)舊出。受潮的炭塊要烘干才能使用，改進(jìn)澆鑄方法，建議采用“二次循環(huán)澆鑄法”徹底消除炭塊受潮對(duì)生產(chǎn)的影響，但是使用這種方法一定要注意，第一次澆鑄量最好不要超過(guò)3cm，第二次澆鑄要在鐵水變暗之前完成 ，否則鐵環(huán)會(huì)產(chǎn)生分層現(xiàn)象。

3 結(jié)語(yǔ)

以上所論述的觀點(diǎn)和方法，可以說(shuō)都是我們陽(yáng)極組裝車間全體成員自組建以來(lái)的部分工作經(jīng)驗(yàn)和心得。是集體的智慧結(jié)晶。只不過(guò)是經(jīng)我之筆加以總結(jié)而已。因本人能力學(xué)識(shí)有限，不足之處在所難免。今后我將繼續(xù)跟同事們一道學(xué)習(xí)鉆研專業(yè)知識(shí)，盡職盡責(zé)，盡心盡力，盡善盡美，不斷提高陽(yáng)極組裝的質(zhì)量，保質(zhì)保量為電解組裝輸送高品質(zhì)的陽(yáng)極。

參考文獻(xiàn)：

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