CN102249680B

CN102249680B - 中空石墨电极的制备方法

Info

Publication number: CN102249680B
Application number: CN201010596809.7A
Authority: CN
Inventors: 龚炳生
Original assignee: FUJIAN XING ZHAOYANG SILICON MATERIALS Co Ltd
Current assignee: Fujian Xing Zhaoyang Silicon Materials Co ltd
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2030-12-20
Also published as: CN102249680A

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

1.中空石墨电极的制备方法，其特征在于：

使用石墨电极成型机进行石墨电极成型，所述成型机包括电极小车、真空系统、液压系统、电控系统、机架、模具、上压头、下压头、振动电机、凉料系统、翻转机构、上部小车、橡胶弹簧机座、芯柱和中心架；

模具两侧设有旋转轴，旋转轴设于橡胶弹簧机座上，翻转机构连接模具下部，翻转机构与凉料系统连接，凉料系统的出口经皮带机连接模具，模具上方设置有可与之离合的上压头，上压头和模具上均设有连接齿，上部小车上设置有芯柱和中心架，上部小车设于机架的轨道上，下压头固定安装在模具下部，模具两侧设置有振动电机，振动电机位于模具内成型的石墨电极的中部，电极小车设于模具一侧；

石墨电极制备的步骤如下：

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，模具的旋转轴设于橡胶弹簧基座上，将上压头下降并旋转15°与模具通过连接齿连接并锁住，模具密封，抽真空；所述抽真空的真空度大于-0.096MPa，所述抽真空的时间为40～50min；

3）用位于模具上方的上压头和固定于模具下部的下压头同时对糊料施压，启动设置于模具两侧且位于模具内成型的石墨电极中部的振动电机振压；所述施压的压力为200吨，比压大于2MPa；

4）模具冷却后翻转机构使模具旋转呈水平状态，将石墨电极制品脱模推到电极小车上，将制品在冷却平台冷却，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3）中，所述振压的时间为7～9min。

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3）中，在步骤4）中，所述模具冷却的温度为65～75℃。

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，所述冷却，是采用淋水冷却。