CN102364988A - 一种交流电弧炉用Φ700mm超高功率石墨电极的制造方法 - Google Patents

一种交流电弧炉用Φ700mm超高功率石墨电极的制造方法 Download PDF

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陈文来
贾庆远
刘运平
于嗣东
赵东锋
娄卫江
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Abstract

本发明公开了一种交流电弧炉用φ700mm超高功率石墨电极的制造方法，其特点是，它包含以下步骤：准备原料：原料按重量百分比计，其组成为：油系针状焦55-63％，粘结沥青25-35％，超高功率石墨电极切削碎0-5％，超高功率石墨电极焙烧碎2-5％；配料：针状焦粒度组成：15-22mm占13-16％，7-15mm占6-10％，2-7mm占8-15％，-0.5+0.075mm占15-30％，-0.075mm占35-40％；超高功率石墨电极切削碎0-5％和超高功率石墨电极焙烧碎2-5％粒度均为1-2mm；混捏、压型、一次焙烧、浸渍、二次焙烧、石墨化、加工成品。用本发明方法制备出的超高功率石墨电极可抵抗100MVA的冲击电流，可满足160吨交流电弧炉冶炼要求，实际应用性能优良。

Description

一种交流电弧炉用Φ700mm超高功率石墨电极的制造方法
技术领域
本发明涉及一种超高功率石墨电极及其生产方法，特别是交流电弧炉用φ700mm超高功率石墨电极及其生产方法。
背景技术
目前大容量、超高功率电弧炉发展迅速，对大规格、超高功率石墨电极的质量要求越来越高。直流电弧炉和交流电弧炉在冶炼过程中，初始熔化、熔化、氧化和还原各个阶段对供电制度(即电压、电流的大小)有着不同的要求，同时对超高功率石墨电极的理化性能要求存在明显的差异，但现有φ700mm超高功率石墨电极的制造方法对直流电弧炉和交流电弧炉没有进行功能化区分。使用φ700mm超高功率石墨电极的160吨交流电弧炉，其变压器输出功率高达155MVA，电流达到80-110A，电压1350V，传统意义品质的超高功率石墨电极无法满足正常使用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种交流电弧炉用φ700mm超高功率石墨电极的制造方法，它能够克服已有技术的不足，使产品质量指标和使用性能均能达到国际标准，满足160吨交流电弧炉对电极抗冲击性的苛刻要求。
实现本发明目的所采用的技术方案是，一种交流电弧炉用φ700mm超高功率石墨电极的制造方法，按以下步骤进行：
a)准备原料：原料按重量百分比计，其组成为：油系针状焦55-63％，粘结沥青25-35％，超高功率石墨电极切削碎0-5％，超高功率石墨电极焙烧碎2-5％；粘结沥青中喹啉不溶物含量9-11％，结焦值≥58％，甲苯不溶物含量32-37％，软化点110-120℃，以上均为重量百分含量。
b)配料：针状焦粒度组成：15-22mm占13-16％，7-15mm占6-10％，2-7mm占8-15％，-0.5+0.075mm占15-30％，-0.075mm占35-40％；超高功率石墨电极切削碎0-5％和超高功率石墨电极焙烧碎2-5％粒度均为1-2mm；各粒级原料进入自动配料系统进行配料，制得干料，将干料加热至加热至180-200℃，待用。
c)混捏：将各粒级的配料加入配置加热系统的混捏锅中加热至170-180℃，进行干混2-5分钟，边搅拌边加入预先融化的粘结沥青，粘结沥青加入温度170-180℃，沥青加入完毕，湿混10-15分钟，温度176-180℃，然后进行喷水冷却至120-125℃进行保温凉料。
d)压型：将冷却完毕的糊料排入3000吨压机，压机在设计的热工温度下进行抽真空，其抽真空度≤22mmHg，在1300吨捣固压力下捣固并保持60-120秒钟，以110-130mm/min的挤压速度进行挤压，使挤压出的制品体积密度≥1.75g/cm3，再剪切，得到生制品，待用。
e)一次焙烧：将上述待用的生制品装入焙烧罐，并按规定的技术要求向焙烧罐中铺设填充料，完成装罐工序后，送入车底式炉，在隔绝空气的情况下，按照特定的升温曲线即一次焙烧曲线自动执行升温，进行焙烧热处理，在逐渐升温至最高温度900℃，再自然冷却至300℃出炉，完成一次焙烧。
f)浸渍：将经过一次焙烧的焙烧品用抛丸机进行表面抛丸处理，然后在320℃条件下预热处理，然后置入高压浸渍罐中，在保持真空和加压的状态下，使浸渍沥青浸入一次焙烧品，浸渍真空度-0.092MPa，抽真空时间30min，加压压力3.0MPa，加压时间1.5h；
g)二次焙烧：将经过浸渍的待二烧制品置入车底式炉，在隔绝空气的情况下，按照特定的升温曲线即二次焙烧曲线自动执行升温，进行焙烧热处理，在逐渐升温至最高温度900℃，再自然冷却至300℃出炉，完成二次焙烧，获得合格焙烧品，待用。
h)石墨化：将上述待用的焙烧品经过平端，再按照收尾连接的方式装入内串石墨化炉中，覆盖保温材料，完成装炉工序，在隔绝空气的情况下，按照设定的送电曲线进行送电石墨化处理，加热温度不低于3000℃，获得石墨化品，待用。
I)加工成品：将上述待用的石墨化品按照规定的技术要求进行测试，加工成规定规格的成品，经严格的指标和尺寸检测，再按规定的匹配要求进行预组装、包装、入库。
本发明采用上述技术方案，能生产出高性能的交流电弧炉用φ700mm超高功率石墨电极，经检测，该电极的体积密度可达1.72g/cm3，抗折强度为13.2MPa，弹性模量为8.06GPa，电阻率为3.7，热膨胀系数为1.2×106/℃，可抵抗100MVA的冲击电流，完全达到国际标准。
附图说明
图1为本发明的一种交流电弧炉用φ700mm超高功率石墨电极的制造方法方框图。
具体实施方式
下面利用图1和实施例对本发明作进一步描述。
参照图1，一种交流电弧炉用φ700mm超高功率石墨电极的制造方法，它包括如下步骤：
a)准备原料：原料按重量百分比计，其组成为：油系针状焦62％，粘结沥青31％，超高功率石墨电极切削碎3％，超高功率石墨电极焙烧碎4％；其中油系针状焦为英国conoco公司市售产品，粘结沥青为武汉钢铁集团焦化有限责任公司市售产品；
b)配料：针状焦粒度组成：15-22mm占15％，7-15mm占10％，2-7mm占9％，-0.5+0.075mm占26％，-0.075mm占40％；
c)混捏：将各粒级的配料加入配置加热系统的混捏锅中加热至170℃，进行干混2分钟，边搅拌边加入预先融化的粘结沥青，粘结沥青加入温度173℃，沥青加入完毕，湿混10分钟，温度176-180℃，然后进行喷水冷却至122-123℃进行保温凉料。
d)压型：将冷却完毕的糊料排入3000吨压机，压机在设计的热工温度下进行抽真空，其抽真空度≤22mmHg，在1300吨捣固压力下捣固并保持60秒钟，以130mm/min的挤压速度进行挤压，使挤压出的制品体积密度≥1.75g/cm3，再剪切，得到生制品，待用。
e)一次焙烧：生制品装入焙烧罐，并按规定的技术要求向焙烧罐中铺设填充料，完成装罐工序后，送入车底式炉，在隔绝空气的情况下，按照特定的升温曲线即一次焙烧曲线自动执行升温，具体曲线如表1。
表1：381.5h曲线
  温升阶段   温度范围(℃)   温升速度(℃/h)  持续时间(h)   温度误差(℃)
  1   50-150   5.0  30   ±3
  2   150-260   1.0  110   ±3
  3   260-560   2.6  115   ±3
  4   560-750   5.0  38   ±3
  5   750-850   8.0  12.5   ±3
  6   850   0  24   ±3
  7   降温850-200   -12.5  52   ±3
f)浸渍：将经过一次焙烧的焙烧品用抛丸机进行表面抛丸处理，然后在320℃条件下预热处理，然后置入高压浸渍罐中，在保持真空和加压的状态下，使浸渍沥青浸入一次焙烧品，浸渍真空度-0.092MPa，抽真空时间30min，加压压力3.0MPa，加压时间1.5h。
g)二次焙烧：将经过浸渍的待二烧制品置入车底式炉，在隔绝空气的情况下，按照特定的升温曲线即二次焙烧曲线自动执行升温，升温曲线采用102.75h曲线进行二次焙烧，具体曲线如表2。
表2：102.75h曲线
  温升阶段   温度范围℃   温升速度℃/h   持续时间h
  1   100-350   25   10
  2   350-500   8   18.75
  3   500-850   25   14
  4   850   恒温   8
  合计   850-200   -12.5   52
h)石墨化：将上述待用的焙烧品经过平端，再按照收尾连接的方式装入内串石墨化炉中，覆盖保温材料，完成装炉工序，在隔绝空气的情况下，按照设定的送电曲线进行送电石墨化处理，该石墨化送电曲线的技术要求是：φ700mm二次焙烧品、单柱装炉、29吨/炉，起始功率3600KW，送电时长12小时，耗电量81500KW。该石墨化送电曲线如表3。
表3：12h曲线
  送电时间(h)   功率KW   累计送电量
  0   3600   0
  1   3950   3600
  2   4300   7550
  3   4650   11850
  4   5000   16500
  5   4200   21500
  6   4700   25700
  7   5500   30400
  8   8500   35900
  9   11000   44400
  10   13000   55400
  11   13000   68400
  12(结束总电量)   13000   81500
I)加工成品：将上述待用的石墨化品按照规定的技术要求进行测试，加工成φ700mm×2700mm规格的成品，经严格的指标和尺寸检测，再按规定的匹配要求进行预组装、包装、入库。
本发明产品经国家检测中心——中钢集团鞍山热能研究院检测，产品体积密度可达1.72g/cm3，抗折强度为13.2MPa，弹性模量为8.06GPa，电阻率为3.7，热膨胀系数为1.2×10-6/℃，完全达到国际标准。

Claims (2)

1.一种交流电弧炉用φ700mm超高功率石墨电极的制造方法，其特征是按以下步骤进行：
(a)准备原料：原料按重量百分比计，其组成为：油系针状焦55-63％，粘结沥青25-35％，超高功率石墨电极切削碎0-5％，超高功率石墨电极焙烧碎2-5％；，以上均为重量百分含量。
(b)配料：针状焦粒度组成：15-22mm占13-16％，7-15mm占6-10％，2-7mm占815％，-0.5+0.075mm占15-30％，-0.075mm占35-40％；超高功率石墨电极切削碎0-5％和超高功率石墨电极焙烧碎2-5％粒度均为1-2mm；各粒级原料进入自动配料系统进行配料，制得干料，将干料加热至加热至180-200℃，待用。
(c)混捏：将各粒级的配料加入配置加热系统的混捏锅中加热至170-180℃，进行干混2-5分钟，边搅拌边加入预先融化的粘结沥青，粘结沥青加入温度170-180℃，沥青加入完毕，湿混10-15分钟，温度176-180℃，然后进行喷水冷却至120-125℃进行保温凉料。
(d)压型：将冷却完毕的糊料排入3000吨压机，压机在设计的热工温度下进行抽真空，其抽真空度≤22mmHg，在1300吨捣固压力下捣固并保持60-120秒钟，以110-130mm/min的挤压速度进行挤压，使挤压出的制品体积密度≥1.75g/cm3，再剪切，得到生制品，待用。
(e)一次焙烧：将上述待用的生制品装入焙烧罐，并按规定的技术要求向焙烧罐中铺设填充料，完成装罐工序后，送入车底式炉，在隔绝空气的情况下，按照特定的升温曲线即一次焙烧曲线自动执行升温，进行焙烧热处理，在逐渐升温至最高温度900℃，再自然冷却至300℃出炉，完成一次焙烧。
(f)浸渍：将经过一次焙烧的焙烧品用抛丸机进行表面抛丸处理，然后在320℃条件下预热处理，然后置入高压浸渍罐中，在保持真空和加压的状态下，使浸渍沥青浸入一次焙烧品，浸渍真空度-0.092MPa，抽真空时间30min，加压压力3.0MPa，加压时间1.5h。
(g)二次焙烧：将经过浸渍的待二烧制品置入车底式炉，在隔绝空气的情况下，按照特定的升温曲线即二次焙烧曲线自动执行升温，进行焙烧热处理，在逐渐升温至最高温度900℃，再自然冷却至300℃出炉，完成二次焙烧，获得合格焙烧品，待用。
(h)石墨化：将上述待用的焙烧品经过平端，再按照收尾连接的方式装入内串石墨化炉中，覆盖保温材料，完成装炉工序，在隔绝空气的情况下，按照设定的送电曲线进行送电石墨化处理，加热温度不低于3000℃，获得石墨化品，制得成品材料。
2.根据权利要求1所述的一种交流电弧炉用φ700mm超高功率石墨电极的制造方法，其特征是，所述的粘结沥青，其理化指标为喹啉不溶物含量9-11％，结焦值≥58％，甲苯不溶物含量32-37％，软化点在110-120℃之间。
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