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浅谈阳极组装中影响质量问题及解决办法

摘要：阳极是电解生产的关键部件，阳极组装的质量直

接影响电解的生产工艺，本文详细阐述了影响阳极组装生产

的主要因素和解决办法，对生产实践具有较强的指导作用。

关键词：阳极磷生铁配比温度质量

1、概况

在铝电解工艺当中，大家对阳极都有共同的认识，即阳

极是电解的“心脏”，很能说明阳极的质量的重要性。阳极的

质量要从两个方面考虑，一方面是阳极碳块的质量，另一方

面是阳极组装的质量。业内人士一般对阳极碳块的质量比较

重视，谈的也比较多，对阳极组装的工艺质量谈的较少，本

人长期从事阳极生产工作，深知组装质量的优劣也直接影响

着电解工艺的正常生产，电解对阳极组装的关键要求是阳极

钢爪与碳块之间结合的牢固性要好和较低的铁炭压降，下面

我想从五个方面谈谈如何搞好阳极组装的质量。

2、影响因素及解决办法

2．1磷生铁的合金配比。

阳极组装浇铸用磷生铁主要由铁、碳、硅、磷、锰、硫

六大元素组成，磷生铁的合金配比是阳极组装的核心技术，

合金配比的优劣直接影响组装的整体质量，要保证良好的

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组装效果，必须要使磷生铁液具有良好的流动性，冷却后要

有一定的收缩性、脆性和很好的导电性。

磷生铁当中影响流动性的元素主要是硫和磷的含量，硫

在合金当中是一种有害元素，较高的硫含量会使铁液的流动

性变差；我们一般将硫的含量控制在0.15%以下，当硫含量

逐渐增高时要及时地用CaO进行脱硫处理，务必使硫含量

在0.20%以下。合金当中的磷元素能够增强铁水的流动性，

所以在铁水的流动性变差的时候，一方面要考虑脱硫，另一

方面要适当增加磷合金的配入量，增加铁水的流动性，另外

磷还能与铁形成磷共晶降低磷铁环的塑性和韧性,增加脆性

和强度。磷含量的设计范围一般在0.8~1.6%之间。

锰元素能增加磷生铁的收缩性、韧性和强度，并能起到

一定的脱硫作用，磷生铁良好的冷收缩性，一方面在电解槽

中受热膨胀使铁环与钢爪和炭块之间紧密的接触，降低各接

触面之间的电压降；另一方面在阳极使用后残极的处理工作

中，由于铁环的冷收缩性使铁环与碳块之间产生适当的松

动，便于残极的压脱；再一方面铁环在冷收缩时会产生一定

的裂纹（见图1），便于铁环的压脱回收利用。但是一定要控

制好锰的含量，防止铁环强度过高、收缩性过大，以免发生

脱极现象。

图1磷铁环裂纹现象

硅元素在磷生铁中有强烈的促进碳石墨化的作用，以提

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高磷生铁的导电性能，降低密度，抵消锰的收缩性。硅的含

量应控制在2.5%以下，否则会产生脱碳现象，即在铁环表

面石墨片。

综上所述，各元素之间相互促进又相互制约，各种元素

的添加比例要相互配合，才能达到理想的效果，在长期的工

作实践当中我们确定了一个比较可靠的配比方案即：碳

2.5~3.5%；硅2.0~2.5%；磷0.9~1.2%；锰0.5~0.7%。这

样，各方面问题都能比较有效的得到控制，实际效果也相当

理想。

2．2、磷生铁液的浇铸温度。

磷生铁液的流动性不仅与各种合金密切相关，更与铁水

的温度牢不可分。温度不能很好的保持，必然使铁水的流动

性变差，铁液就不能完全充满炭碗内的所有间隙，就会在电

解过程中增加铁炭电压降，另外还会因铁环与炭碗之间接触

不牢固极易产生脱极现象。所以要严格控制和保持铁水的浇

铸温度，一般夏季控制在1300~1400度之间，冬季控制在

1350~1450度之间。另外，如果熔化炉距离浇铸作业线较远

或浇铸速度较慢，则铁水一定要采取保温措施，一般采用在

开口浇包的铁水表面撒一层轻质珍珠岩即可。

2．3、炭碗内粘结料的清理。

在碳块生坯成型的工艺过程中，沥青的配入量有时会产

生波动。如果沥青的配入量过高，在焙烧的过程中沥青大量

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逸出，特别是在炭碗中与填充料混合在一起，经过碳化烧结，

与碳块结合在一起，很难清除。由于炭碗底部和螺旋线内的

粘结料不能清理干净，直接影响铁环与碳块之间结合的牢固

程度，粘结了的孔隙度也很大，电阻率大，严重时在电解的

生产过程中会造成脱极现象。