CN102249680A - 中空石墨电极的制备方法 - Google Patents

Abstract

中空石墨电极的制备方法，涉及一种石墨电极。将糊料冷却后加到成型机的模具里，模具密封抽真空；将上下压头对糊料施压，振压；模具冷却后脱模，将制品冷却得石墨电极生坯，再经焙烧、石墨化、机加工处理后得石墨电极。避免因挥发份排除时造成的制品裂纹，经试验，挥发份排除的路径也相对减少约50％。月增加产量约48％，提高焙烧炉的产量约40％。焙烧合格率平均达95％，降低电极生产成本约3％，提高合格率约7％，煤耗相对降低约20％。焙烧后体积密度为1.59g/cm³。用于12600kVA硅炉上冶炼工业硅，据统计，每吨硅消耗电极90～100kg。主要针对直径超过700mm，长度大于2200mm的大规格石墨电极。

Description

中空石墨电极的制备方法

技术领域

本发明涉及一种石墨电极，尤其是涉及一种中空石墨电极的制备方法。

背景技术

焙烧工序是碳素生产中最耗时、耗能的工序，生产周期长达30天至几个月，吨耗标煤0.4吨甚至几吨。焙烧工序的特点是：制品加热升温曲线长，能耗高，极易产生裂纹废品，甚至制品开裂，造成合格率很低。其质量对下一道工序影响较大，它决定了石墨电极生产的实收率，直接影响产品成本。

大规格电极的焙烧曲线较长，采用中空电极的形式，可缩短焙烧曲线，同时降低能耗，降低生产成本。中空石墨电极毛坯是由专用的成型机生产的，即在生产电极生坯成型时，电极轴向中心设置一个贯通电极本体的中心孔。

ф850mm的焙烧曲线一般为650h，而中空石墨电极则可采用380h曲线，约减少了41％的加热时间。

中国专利CN1060429公开一种中空石墨电极成型工艺及设备，它以石油焦、沥青焦为原料，经煅烧、粉碎筛分、配料、在混捏锅中加入沥青搅拌生成糊料、填装在一同轴套管式钢模的环形截面内。在1.0～1.5kg/cm²压力，振动800～1000次/min下，立振7～8min后，从钢模中推出、冷却、再进行焙烧、石墨化处理，经机械加工成所需尺寸。其套管式钢模为一圆形外套钢管、一个所需直径的同轴芯管和一个带顶尖的圆钢板组成，圆形钢板的直径等于或略小于外套管内径，此法制得空心电极，成品率高、无裂纹、比电阻、强度、比重完全合乎冶炼要求。

中国专利CN1353566公开一种大规格中空石墨电极成型工艺，采用石油焦、煤沥青、石墨粉为原料，经过加温搅拌、加料并预振、加压振动、冷却后出模，制成电极坯。由于电极坯成型好，对以后工序提高产品的成品率有很大帮助。模具包括模筒、底盘、中心管和压盖，模筒包括内、外壁、进气出水嘴和出气进水嘴。采用该发明工艺及模具生产的大规格中空石墨电极导电性好、省电、电极消耗小、用途广泛。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中空石墨电极的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)将混捏好的糊料，经过凉料机冷却；

2)冷却后的糊料经皮带机加到成型机的模具里，模具密封，抽真空；

3)将上压头和下压头同时对糊料施压，启动振动平台振压；

4)模具冷却后脱模，将制品冷却，得石墨电极生坯，再经过焙烧工序、石墨化工序、机加工工序处理后，即得石墨电极。

在步骤1)中，所述冷却的温度可为100～120℃。

在步骤2)中，所述抽真空的真空度可大于-0.096MPa，抽真空的时间可为40～50min。

在步骤3)中，所述施压的压力可为200吨，比压大于2MPa；所述振压的时间可为7～9min。

在步骤4)中，所述模具冷却的温度可为65～75℃，所述冷却，可采用淋水冷却。

与现有的普通石墨电极相比，本发明具有以下突出的优点：

1)由于挥发份的排出是焙烧工序造成电极裂纹的主要原因，在中空石墨电极的焙烧过程中，表皮首先被加热，排除挥发份，结焦，而因热传导的原因，电极内部要晚于表皮被加热，挥发份排除也晚，表皮已经焦化，内部挥发份还要通过表皮向外排，导致表皮裂纹。因此直径越大，产生的废品可能性就越大，其原因是制品的半径越大，其挥发份排除的时间差异越大，就越容易产生废品。

而在本发明所述的制备方法中，中空石墨电极的中心孔给电极内部挥发份的排除提供了一条通道，在电极外表面排挥发份、结焦后，其内部挥发份的排除、结焦逐渐向内迁移，挥发份不再向外排，而是向内排到中心孔中溢出，从而避免了因挥发份排除时造成的制品裂纹。同时挥发份排除的路径也相对减少约50％。

普通ф850mm电极焙烧曲线650h，按6室运行，4.5天生成一炉，月生产6.7炉，80吨/炉，按月生产7炉计算，月生产焙烧坯560吨；经试验，而本发明的中空ф850mm电极的焙烧曲线只要420h，同样6室运行，2.9天一炉，月生产10.3炉，按月生产10炉计算月生产焙烧坯800吨；月产量增加800-560＝270吨，月增加产量270//560＝48％，提高焙烧炉的产量约40％。

2)现有的大规格(ф700mm以上)电极的焙烧合格率88％。经试验，本发明的中空石墨电极的焙烧合格率平均达95％，大大提高了电极的实收率，可降低电极生产成本3％左右，提高了合格率约7％。

3)650h曲线每吨产品煤耗0.45吨，420曲线每吨产品煤耗：0.4吨/吨。每吨产品降低0.05吨，降低能耗约11％，可降低电极生产成本4％左右。由于焙烧曲线的缩短，煤耗相对降低约20％，焙烧后体积密度为1.59g/cm³。

4)经试验，本发明所制备的中空石墨电极用于12600kVA硅炉上冶炼工业硅，根据4个月的统计，每吨硅消耗电极90～100kg。

5)本发明主要针对直径超过700mm，长度大于2200mm的大规格石墨电极。为其提高焙烧炉产量，提高实收率，降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例采用的石墨电极成型机的结构组成示意图。

图2为图1的侧视结构组成示意图。

具体实施方式

参见图1和2，本发明实施例采用的石墨电极成型机设有电极小车8、真空系统9、液压系统10、电控系统11和机架13，还设有橡胶弹簧机座1、模具2、上压头3、凉料系统4、上部小车5、芯柱与中心架6、翻转机构7、下压头12和振动电机14。

模具2的旋转轴设于橡胶弹簧机座1上，凉料系统4的糊料出口经皮带机接模具2，上压头3和下压头12与模具2连接，上部小车5设于机架13的轨道上，上压头3、芯柱与中心架6设于上部小车5上，振动电机14作为振动源并设于模具2两侧，振动电机14设置于石墨电极的中部，上压头3和模具2上均设有连接齿，上压头3旋转15°后与模具2连接，下压头12固定安装在模具2的下部；翻转机构7与凉料系统4连接。

所述凉料系统4采用转盘凉料机。所述振动电机14设于模具2中部，使机振力在成型电极的轴向分布更均匀。所述电控系统11采用程序控制处理电路(PLC)，因此整个操作可由PLC控制，实现操作自动化。

以下给出石墨电极成型机的一般生产过程：

1)加料：糊料经转盘凉料系统凉料后，加入到模具内，糊料加完后，上压头旋转与模具连接并锁住。

2)启动真空系统：抽模具内的气体，其真空度达到-0.93MPa。

3)启动油压系统和振动源，给模具内的糊料施压和振动：

4)出石墨电极：模具卸掉真空、泄掉压力后，先打开提起上压头；翻转机构使模具旋转，模具呈水平状态；石墨电极被推倒在电极小车上。

5)然后将石墨电极翻转放到电极冷却平台上。

完成了一根石墨电极的成型过程，所得石墨电极可为大规格石墨电极(ф820～1400mm)。整个操作过程既可手动，也可由PLC自动控制完成。

以下给出中空石墨电极的制备方法的具体步骤：

1)将混捏好的糊料，经过凉料机，凉料冷却到100～120℃；

2)凉后的糊料经皮带机加到成型机的模具里，模具密封，模具抽真空40～50min，真空度大于-0.096MPa；

3)上压头和下压头同时对糊料施压，压力达200吨左右，比压大于2MPa，启动振动平台，振压7～9min；

4)模具冷却后在65～75℃脱模，制品淋水冷却，得石墨电极生坯，再经过焙烧工序、石墨化工序、机加工工序处理后，得石墨电极。

Claims (8)

1.中空石墨电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将混捏好的糊料，经过凉料机冷却；

2)冷却后的糊料经皮带机加到成型机的模具里，模具密封，抽真空；

3)将上压头和下压头同时对糊料施压，启动振动平台振压；

4)模具冷却后脱模，将制品冷却，得石墨电极生坯，再经过焙烧工序、石墨化工序、机加工工序处理后，即得石墨电极。

2.如权利要求1所述的中空石墨电极的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述冷却的温度为100～120℃。

3.如权利要求1所述的中空石墨电极的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述抽真空的真空度大于-0.096MPa。

4.如权利要求1所述的中空石墨电极的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述抽真空的时间为40～50min。

5.如权利要求1所述的中空石墨电极的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述施压的压力为200吨，比压大于2MPa。

6.如权利要求1所述的中空石墨电极的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述振压的时间为7～9min。

7.如权利要求1所述的中空石墨电极的制备方法，其特征在于在步骤3)中，在步骤4)中，所述模具冷却的温度为65～75℃。

8.如权利要求1所述的中空石墨电极的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述冷却，是采用淋水冷却。

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