專利名稱：一種用于電解鋁陽極組裝的稀土磷生鐵的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電解鋁陽極組裝的磷生鐵的組成。
背景技術(shù)：
磷生鐵在陽極組裝工序中的功能是:將新的陽極碳?jí)K和導(dǎo)桿組連接在一起，連接部位是導(dǎo)桿組的鋼爪與碳?jí)K的碗間隙之間，盛裝在臺(tái)包中的熔融狀態(tài)的磷生鐵水，借助于澆注機(jī)將其注入到鋼爪與碳碗間隙之間冷卻后使導(dǎo)桿組與碳?jí)K結(jié)合為一體，運(yùn)入電解工序使用。它對(duì)鋼爪材質(zhì)和碳素質(zhì)均有良好的粘結(jié)強(qiáng)度，保證在電解過程中避免陽極的脫落。具有良好的導(dǎo)電性能，保證電流在各爪之間的均勻分布。用后的陽極組裝在磷鐵環(huán)壓脫工序中，要求磷鐵環(huán)要有一定脆性，以利于磷鐵環(huán)壓脫。磷生鐵澆注前后的熱膨脹系數(shù)和冷態(tài)收縮系數(shù)小，避免磷生鐵與鋼 爪和碳碗之間形成間隙。磷生鐵各化學(xué)元素的特點(diǎn)、作用及影響如下:(1)碳元素，是強(qiáng)烈的石墨化元素，含碳越高，析出的石墨越高，而硅元素是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，并且與鐵原子結(jié)合力極強(qiáng)，碳以石墨形式存在，碳與硅含量的調(diào)整可以使金屬鑄件內(nèi)部金屬組織改變，陽極組裝澆注要求澆注的磷生鐵環(huán)的強(qiáng)度、硬度適中為佳。(2)磷元素，是陽極組裝澆注中的關(guān)鍵元素，由于陽極組裝澆注采用間斷性方式，要求鐵水的流動(dòng)性較好，磷元素存在可以降低鐵水的粘度，磷與鐵二元素相結(jié)合所形成的晶體熔點(diǎn)溫度為1050°C，可明顯提高鐵水的流動(dòng)性，但磷含量過大可導(dǎo)致磷生鐵環(huán)的冷脆性增大，使?jié)沧⒑蟮蔫F環(huán)產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重者導(dǎo)致脫落等狀況。因此，既要保證磷元素足夠的含量，使鐵水有良好的流動(dòng)性，但含量又不能過高。(3)硫元素，是強(qiáng)烈的阻礙石墨化的元素，是公認(rèn)的有害性元素，硫在熔融鐵水中無限溶解，而在固體鐵中溶解度很小，因此，當(dāng)含硫的鐵水冷凝時(shí)要生成硫化鐵，這種低熔點(diǎn)的晶體即鐵銹，如含硫量過多，則會(huì)引起磷鐵環(huán)炸裂，使鐵碳接觸電阻增高。(4)錳元素，一方面，它與溶解在鐵水中的硫元素生成硫化錳MnS，其熔點(diǎn)高達(dá)1620°C，影響了流動(dòng)性；但另一方面，它可抵消硫的有害作用，是促進(jìn)石墨化的元素，在磷生鐵化學(xué)成分范圍內(nèi)可以形成穩(wěn)定的西化珠光體，確保磷生鐵環(huán)的強(qiáng)度、硬度適中。從上描述可以看出，磷生鐵中各元素的組成及配比對(duì)陽極組裝工藝、磷生鐵與碳碗壁熱脹冷縮的匹配及適度的脆性十分重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述要求，提供一種或幾種組成優(yōu)化的磷生鐵，它能夠:(I)縮短磷生鐵熔化時(shí)間，提高高溫流動(dòng)性，降低熔煉溫度，延長工頻爐壽命，降低能耗；(2)改善磷生鐵與碳碗壁的熱脹冷縮匹配，減少接觸電阻，降低鐵-碳?jí)海?3)提高磷生鐵的室溫脆性，減小鐵環(huán)壓脫機(jī)的負(fù)荷；(4)改善鋼爪頭與碳碗壁的接觸狀況，減少因陽極鋼爪松動(dòng)所致的廢品率。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種用于電解鋁陽極組裝的稀土磷生鐵的制備方法，它改普通磷生鐵中的高碳或中碳、高硅、高磷、低錳、高硫配方為高碳、低硅、中磷、中錳、低硫配方，并使用稀土元素作為改性劑。其特征在于:增加碳含量，使其介于3.0-4.0% ；控制硅含量，使其介于1.4-2.6% ;控制錳含量，使其介于0.8-1.3% ;控制磷含量，使其介于0.6-1.2% ;減少硫含量，使其低于0.07% ;添加0.02-0.04%的稀土作為改性劑。所述的稀土為銪或釔中的一種。本發(fā)明首次在工業(yè)中通過控制碳、硅、硫等各元素的含量，并添加稀土作為改性劑的磷生鐵配方。和現(xiàn)有的公知配方相比，有以下顯著優(yōu)點(diǎn):①縮短磷生鐵熔化時(shí)間30_40min ;②降低磷生鐵熔煉溫度30-50°C，有效降低了能耗和氧化損失，鐵水流動(dòng)性好，澆鑄性能佳，產(chǎn)能大，熔煉爐有效功率提高；③用于生產(chǎn)電解鋁陽極，陽極的鐵-碳?jí)嚎山?0mv ；④減少了 人工配比磷鐵、硅鐵、錳鐵的環(huán)節(jié)，避免了人工稱量配料的不穩(wěn)定因素，保證了熔體質(zhì)量；經(jīng)估算，對(duì)于240kA的電解槽，每臺(tái)槽有32組陽極，每年可節(jié)約資金約500萬元；對(duì)于200kA的電解槽，每臺(tái)槽有28組陽極，每年可節(jié)約資金約440萬元。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種用于電解鋁陽極組裝的稀土磷生鐵的制備方法，它改普通磷生鐵中的高碳或中碳、高硅、高磷、低錳、高硫配方為高碳、低硅、中磷、中錳、低硫配方，并使用稀土銪元素作為改性劑。其特征在于:碳含量控制為3.0% ;硅含量控制為1.4%;錳含量控制為0.8%;磷含量控制為0.6%;硫含量低于0.07%;添加0.02%的稀土銪作為改性劑。實(shí)施例2一種用于電解鋁陽極組裝的稀土磷生鐵的制備方法，它改普通磷生鐵中的高碳或中碳、高硅、高磷、低錳、高硫配方為高碳、低硅、中磷、中錳、低硫配方，并使用稀土釔元素作為改性劑。其特征在于:碳含量控制為4.0%;硅含量控制為2.6% ;錳含量控制為1.3%;磷含量控制為1.2% ;
硫含量低于0.07%;添加0.04%的稀土釔作為改性劑。實(shí)施例3一種用于電解鋁陽極組裝的稀土磷生鐵的制備方法，它改普通磷生鐵中的高碳或中碳、高硅、高磷、低錳、高硫配方為高碳、低硅、中磷、中錳、低硫配方，并使用稀土銪元素作為改性劑。其特征在于:碳含量控制為3.5%;硅含量控制為2.0% ;錳含量控制為1.05% ;磷含量控制為0.9%;硫含量低于0.07%;添加0.03%的稀土銪作為改性劑。實(shí)施例4一種用于電解鋁陽極組裝的稀土磷生鐵的制備方法，它改普通磷生鐵中的高碳或中碳、高硅、高磷、低錳、高硫配方為高碳、低硅、中磷、中錳、低硫配方，并使用稀土銪元素作為改性劑。其特征在于:碳含量控制 為3.0% ;硅含量控制為2.0% ;錳含量控制為1.3%;磷含量控制為0.9%;硫含量低于0.07%;添加0.03%的稀土銪作為改性劑。實(shí)施例5一種用于電解鋁陽極組裝的稀土磷生鐵的制備方法，它改普通磷生鐵中的高碳或中碳、高硅、高磷、低錳、高硫配方為高碳、低硅、中磷、中錳、低硫配方，并使用稀土釔元素作為改性劑。其特征在于:碳含量控制為4.0%;硅含量控制為2.0% ;錳含量控制為0.8%;磷含量控制為1.2% ;硫含量低于0.07*% ；添加0.02%的稀土釔作為改性劑。實(shí)施例6一種用于電解鋁陽極組裝的稀土磷生鐵的制備方法，它改普通磷生鐵中的高碳或中碳、高硅、高磷、低錳、高硫配方為高碳、低硅、中磷、中錳、低硫配方，并使用稀土釔元素作為改性劑。其特征在于:碳含量控制為3.2%;硅含量控制為1.8% ;錳含量控制為0.9%;
磷含量控制為0.8%;硫含量低于0.07%;添加0.024%的稀土釔作為改性劑。以下通過檢測證明本發(fā)明實(shí)施例1的效果，其檢測結(jié)果如下:磷生鐵試樣熔化時(shí)間比普通磷生鐵I (碳含量介于2.8-3.8 % ;娃含量介于
2.5-3.6% ;猛含量介于0.5-0.9% ;磷含量介于0.8-1.6% ;硫含量低于0.10% ;無稀土改性劑)縮短34min.，磷生鐵熔煉溫度低41°C，在1000A電流下，降低鐵-碳?jí)航?2mv。磷生鐵試樣熔化時(shí)間比普通磷生鐵II (碳含量介于3.0-4.2% ;娃含量介于2.0-3.0% ;猛含量介于0.5-0.9% ;磷含量介于0.8-1.6% ;硫含量低于0.10% ;無稀土改性劑)縮短36min.，磷生鐵熔煉溫度低39°C，在1000A 電流下，降低鐵-碳?jí)航?0mv。
權(quán)利要求
1.一種用于電解鋁陽極組裝的稀土磷生鐵的制備方法，它改普通磷生鐵中的高碳或中碳、高硅、高磷、低錳、高硫配方為高碳、低硅、中磷、中錳、低硫配方，并使用稀土元素作為改性劑；其特征在于: 增加碳含量，使其介于3.0-4.0% ； 控制娃含量，使其介于1.4-2.6% ； 控制錳含量，使其介于0.8-1.3% ； 控制磷含量，使其介于0.6-1.2% ； 減少硫含量，使其低于0.07% ; 添加0.02-0.04%的稀土作為改性劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于電解鋁陽極組裝的稀土磷生鐵的制備方法，其特征在于所述的稀土為 銪或釔中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磷生鐵，特別是涉及一種用于電解鋁陽極組裝的稀土磷生鐵的制備方法。本發(fā)明改普通磷生鐵中的高碳或中碳、高硅、高磷、低錳、高硫配方為高碳、低硅、中磷、中錳、低硫配方，并使用稀土元素作為改性劑。本發(fā)明縮短了磷生鐵的熔化時(shí)間，提高了其高溫流動(dòng)性，降低了熔煉溫度和能耗；改善了磷生鐵與碳碗壁的熱脹冷縮匹配，減少了接觸電阻，降低鐵-碳?jí)?；改善了磷生鐵的室溫脆性及鋼爪頭與碳碗壁的接觸狀況，減少因陽極鋼爪松動(dòng)所致的廢品率。
文檔編號(hào)C22C37/10GK103205777SQ20131013604
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者徐致偉, 徐電友, 雷文 申請(qǐng)人:揚(yáng)州潤友復(fù)合材料有限公司