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1、淺談如何降低鋁用陽極組的鐵碳壓降杜啟衛(wèi)高東（山東省兗礦科澳鋁業(yè)有限公司山東鄒城273515）摘要：通過分析陽極組裝工藝流程環(huán)節(jié)中影響陽極鐵碳壓降的因素，從而找到降低陽極鐵碳壓降的途徑和方法。關(guān)鍵詞：預(yù)焙陽極組；鐵碳壓降；鋁焊接Abstract:Throughtheanalysisoftheanodeinassemblyprocesslinkfactorsaffectingironcarbonanodepressuredrop,andfindwaystoreducetheironcarbonanodepressuredropa
2、ndmethods.Keywords:Prebakedanodegroup;Theironcarbonpressuredrop;Aluminumsoldering.1．前言當(dāng)前隨著國家對高耗能行業(yè)要求越來越嚴(yán)格，步入門檻越來越高，特別是鋁電解行業(yè)作為高耗能企業(yè)更是管控重點(diǎn)，特別是近幾年鋁電解的“寒冬”遲遲不能過去，因此低能耗和生產(chǎn)成本是各生產(chǎn)企業(yè)的生死考驗(yàn)。隨著技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，技術(shù)人員從關(guān)注宏觀到從細(xì)節(jié)入手，挖掘分析細(xì)節(jié)各各環(huán)節(jié)，作為電解槽““心臟””鋁用陽極組，成為關(guān)注的重點(diǎn)，而鋁用陽極組的質(zhì)量直接影響著電解槽生產(chǎn)的穩(wěn)定和
3、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的好壞。其中陽極組鐵碳壓降的高低是衡量陽極組質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，特別在大型預(yù)焙鋁電解槽的生產(chǎn)實(shí)踐中，電流強(qiáng)度大，每處壓降累計(jì)下來就是很大的數(shù)字，影響整體電流效應(yīng)，如何降低鐵—碳壓降，可以說是直接關(guān)系到鋁電解生產(chǎn)成本的問題之一。圖1陽極結(jié)構(gòu)示意圖2.預(yù)焙鋁用陽極組的構(gòu)成預(yù)焙陽極主要由鋁導(dǎo)桿、Al-Fe爆炸焊片、鋼爪、磷生鐵和預(yù)焙炭塊五部分組成。其中鋁導(dǎo)桿與鋼爪之間是由Al-Fe爆炸焊片連接而成，而鋼爪與炭塊之間是用磷生鐵澆注而成的。其陽極結(jié)構(gòu)如圖1所示。3.陽極生產(chǎn)工藝流程預(yù)焙炭塊與導(dǎo)桿鋼爪組組裝在一起，使用熔煉好的磷
4、生鐵水注入陽極炭塊上的炭碗內(nèi)，鐵水凝固把鋼爪和炭塊牢固連接在一起，組成陽極炭塊組。供電解槽上使用。其工藝流程如圖2所示。圖2，陽極生產(chǎn)工藝流程圖4.生產(chǎn)現(xiàn)狀與陽極鐵碳壓降的調(diào)查分析4.1生產(chǎn)現(xiàn)狀2014年以前測量靜態(tài)鋁用陽極組的鐵碳壓降非常復(fù)雜，現(xiàn)在有了鐵碳壓降測量儀，測量陽極組的鐵碳壓降非常方便簡單，經(jīng)檢測陽極組鐵碳壓降均值高達(dá)125mV(電流通入200A）以上，并且壓降高低不均，高的在498.57mV，低的在56.32mV。經(jīng)計(jì)算（300KA電流下）電解槽電壓每升高1mV，噸鋁就多消耗電能3.3kWh，依我公司年產(chǎn)14萬
5、噸鋁錠為列，電壓升高1mV就會(huì)造成近20萬的成本支出，所以降低陽極鐵碳壓降項(xiàng)目已迫在眉睫。經(jīng)過于兄弟單位交流，壓降較好在70mV左右。按照我公司生產(chǎn)工藝要求，初步將陽極鐵碳壓降控制目標(biāo)設(shè)定為80mV。4.2陽極鐵碳壓降高原因分析我們對生產(chǎn)工藝流程中的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了認(rèn)真調(diào)查、分析和研究。找出了陽極鐵碳壓降升高的原因主要有以下幾個(gè)方面：(1)鋼爪表面清理不好，表面覆轍一定的灰塵雜質(zhì)和電解質(zhì)。鋼爪在循環(huán)使用過程中，有鐵銹、雜質(zhì)等附著在上面，形成隔離層，電阻增大，從而使壓降升高(2)炭塊質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)。一是從理化指標(biāo)來看，有個(gè)別電阻率
6、高于62μΩm；再次陽極炭塊碳碗螺旋槽內(nèi)含有填充料（不導(dǎo)電的炭灰），在澆注過程中混入鐵水，造成鐵水凝固后與碳碗接觸不緊密，造成鋼爪了松動(dòng)，形成小間隙直接影響電流導(dǎo)電性，增大電阻率，造成陽極鐵碳壓降升高?！ ?3)鋼爪蘸石墨工藝要求不高，一是蘸石墨高度不到位，不均勻，不能起到良好導(dǎo)電作用，反而使陽極鐵碳壓降升高；二是壓風(fēng)噴吹中含水，致使鋼爪、碳塊潮濕，不得不進(jìn)行二次澆注（所謂二次澆注是指先在碳碗中注入少量鐵水，對碳塊鋼爪進(jìn)行預(yù)熱，然后再進(jìn)行澆注），造成鐵水上下翻騰，夾雜氣泡，且兩次澆注磷鐵間易出現(xiàn)斷層，增大電阻率，增加陽極鐵碳
7、壓降。(4)鐵水溫度是控制不嚴(yán)，依據(jù)陽極澆注工藝技術(shù)作業(yè)要求，鐵水的出爐溫度不低于1450℃，澆注溫度不低于1350℃。有時(shí)在澆注過程中為了省事澆注溫度過低，造成鐵水流動(dòng)性變差，鐵水進(jìn)入炭碗后不能夠形成鐵環(huán)，中間有空隙，使電阻率增大，影響陽極鐵碳壓降?！ ?5)磷生鐵中的五大元素配比不合理，從2014年磷生鐵化驗(yàn)結(jié)果來看，P、Mn、Si三元素含量合格率為100%，但C元素含量偏低，而S元素含量偏高。C元素偏低無法石墨化，使磷生鐵導(dǎo)電性下降；S元素高，會(huì)阻礙鐵水石墨化，并形成不導(dǎo)電的硫化鐵，是有害元素，C元素含量低，S元素含量
8、高，會(huì)導(dǎo)致鑄鐵白口化，流動(dòng)性下降，導(dǎo)致鐵碳壓降升高。(6)鋁導(dǎo)桿焊接鐵鐵焊接工藝落后，鐵鐵焊接使用傳統(tǒng)的普通焊接方式（焊接過程中形成加渣、氣孔等缺陷），焊接面處理不好，純在氧化層，鋁導(dǎo)桿與鋼爪間的壓降高，導(dǎo)致陽極鐵碳壓降升高。5.改善陽極生產(chǎn)工藝流程經(jīng)過對整個(gè)工藝過程分析與研究，查找出造成
