磷生鐵

磷生鐵在陽極組裝工藝中，該澆注工序是組裝的最關鍵的一道工序，直接關係到陽極組裝質量優劣，進而影響著電解槽電流效率變化及鐵碳壓降全系列穩定等關鍵指標，因此磷生鐵的組成及配方，使用方法是保證陽極組裝質量最為關鍵技術環節之一。

（1）對鋼爪材質和碳素質均有良好的粘結強度，保證在電解過程中避免陽極的脫落。

（2）具有良好的導電性能，保證電流在各爪之間的均勻分佈。

（3）用后的陽極組裝在磷鐵環壓脫工序中，要求磷鐵環要有一定脆性，以利於磷鐵環壓脫。

（4）磷生鐵澆注前後的熱膨脹係數和冷態收縮係數小，避免磷生鐵與鋼爪和碳碗之間形成間隙。

（1）碳和硅元素是強烈的石墨化元素，含碳越高，析出的石墨越高，而硅又是強烈促進石墨化的元素，並且與鐵原子結合力極強，碳以石墨形式存在，碳與硅含量的調整可以使金屬鑄件內部金屬組織改變，陽極組裝澆注要求澆注的磷生鐵環的強度，硬度適中為佳。

（2）磷元素在磷生鐵中顧名思義是陽極組裝澆注中的關鍵元素，由於陽極組裝澆注採用間斷性方式，要求鐵水的流動性較好，磷元素存在可以降低鐵水的粘度，磷與鐵二元素相結合所形成的晶體熔點溫度為1050攝氏度，可知明顯提高鐵水的流動性硬度大，脆性強，易碎等。磷含量過大可導致磷生鐵環的冷脆性增大，使澆注后的鐵環產生裂紋，嚴重者導致脫落等狀況。因此，既要保證磷元素足夠的含量，使鐵水有良好的流動性，又要使磷生鐵環產生斷紋，磷生鐵中磷的適宜含量應控制在0.6-1.5%之間。

（3）硫元素：硫是公認的有害性元素，也是在金屬物質中存在的元素，由於硫在熔融鐵水中無限溶解，而在固體鐵中溶解度很小，因此，當含硫的鐵水冷凝時要生成硫化鐵，這種低熔點的晶體即鐵鏽，在這種晶粒間聚集使鑄鐵物產生裂紋斷裂，同時硫的存在還阻礙了石墨化過程，能增大鐵環的收縮性。

（4）錳元素：在磷生鐵中使溶解在鐵水中的硫元素生成硫化錳MnS，硫化錳MnS的溶解度比硫化鐵FeS在鐵水中溶解度小，這樣保證了向不熔物質（渣）硫向轉移，由熱力學分析可知，錳Mn與硫S化學親和力遠遠大於鐵Fe與硫S的化學親和力（例如，人們都知道生鐵表面的鐵鏽比錳鐵表面的鐵鏽表現極為明顯，但並不一定生鐵裡面的硫含量高於鐵裡面硫的含量）正如鐵水在錳Mn與硫S將產生化學反應Mn+S—MnS可知浮於渣中的硫化錳MnS，通過撈渣即可消除，同時錳元素在磷生鐵化學成分範圍內可以形成穩定的西化珠光體能使磷生鐵環的強度、硬度適中。

（5）磷生鐵與磷生鐵環在使用過程中各元素的變化

磷生鐵與磷生鐵環各元素在1300°C的高溫下各元素燒損量不同，碳和硅元素燒損量一般在0.4—0.7%，磷和錳元素一般在0.1—0.3%，硫元素的變化不定，如果控制除硫辦法，就能把硫元素控制在範圍內，否則起相反作用，硫上升標準超限，就會造成不良因素。

鄭州匯金爐料有限公司2001年按照鋁鎂設計院給各電解鋁廠的磷生鐵標準以及大部分電解鋁廠技術人員的提示與要求自主研試開發磷生鐵，同時也通過大部分電解鋁廠的使用證明具有良好的導電性、鐵水的流動性，鐵環的易拖性，對生產的安全、穩定、節能降耗、車間環保衛生起到較好的幫助作用，同時也避免了在天長日久的人工配料過程中的計量錯誤。

磷生鐵使用過程中循環周期后的磷生鐵環，前三周期的磷生鐵環在使用過程中可直接投入使用，不增添任何物質元素；循環三遍后的磷生鐵環，根據每爐化學分析各元素的含量后再進行調整，使各元素保持在規定的指標範圍內；若干次后的使用也能使磷生鐵環保持正常狀態，在每次高溫熔化過程中，各元素都有新的變化，同時可根據各元素變化的多少來調控新磷生鐵和磷生鐵環的投爐循環使用比例，可根據磷生鐵環各元素的含量來配比與投放新磷生鐵的比例。比如：2：8、3：7、4：6、5：5或8：2、7：3、6：4……這樣既能保證鐵水有較好的流動性又能保證磷生鐵各元素有較理想的指標，還能對企業起到節能降耗的作用。