CN107986269A - 一种超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了内热串接石墨化工艺技术领域的一种超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺，旨在解决现有接头石墨化工艺耗能高、均质性差、质量不稳的问题，其工艺包括如下步骤：首先在内热串接石墨化炉底部铺设保温料并设置石墨垫块；然后放置待石墨化制品并在制品间安装石墨环，对炉内制品进行规整；随后在制品侧面及顶部填充保温料；再在炉尾对炉内制品进行加压；按照相应供电曲线对炉头电极供电以对制品进行石墨化处理；待石墨化完成后，将炉头电极断电并卸载炉尾压力；最后对石墨化炉进行喷水冷却和自然冷却，出炉。本发明的超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺不仅电耗低，周期短，而且制品均质性好，质量稳定。

Description

一种超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺

技术领域

本发明涉及内热串接石墨化工艺技术领域，具体涉及一种超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺。

背景技术

石墨化是生产石墨电极的关键工序之一，石墨电极的物理化学性质、生产成本都与石墨化工序有直接关系。随着生产实践经验的积累和科学技术的进步，石墨化工艺也有了长足的发展，从小容量的交流石墨化（交流石墨化炉）、大功率直流石墨化（艾奇逊石墨化炉等），一直到当今的内热串接石墨化（简称内串）工艺。

内热串接石墨化工艺技术是石墨电极、接头生产的先进工艺，其与直流艾奇逊炉相比，具有较多优势：（1）升温速率高，送电周期短；（2）电耗很低；（3）电极、接头质量均匀而且稳定等。

但现在国内外生产接头或中小规模石墨电极还是以艾奇逊石墨化炉居多，并没有将内热串接石墨化工艺普及到电极接头的石墨化应用中去。

对于生产接头来说，多数情况需多串装，各串坯料应满足的条件更为苛刻，确保接头质量须使每一串接柱具有相同的温升速度；多串装炉时通常采用捆绑方式操作，捆绑操作后各串接柱之间存在较大的空隙，覆盖保温料时完全填充此类空隙困难较大，极易发生烧蚀、氧化等现象，造成不必要的损失。

因此，市场上急需一种用于生产超高功率电极接头的内热串接石墨化工艺，以保证制品均质性，质量和生产效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺，以解决现有艾齐逊石墨化炉工艺耗能高、接头均质性差，质量不稳的技术问题。

本发明所采用的技术方案为：

设计一种超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺，具体包括如下步骤：

S1：在内热串接石墨化炉底部铺设保温料并设置石墨垫块、跨接电极和电流分布板；

S2：放置待石墨化制品并在制品间安装石墨环，对炉内制品进行规整；

S3：在制品侧面及顶部填充保温料；在炉尾对炉内制品进行加压；

S4：按照相应供电曲线对炉头电极供电以对制品进行石墨化处理；

S5：待石墨化完成后，对炉头电极断电并卸载炉尾压力；

S6：对石墨化炉进行喷水冷却和自然冷却，出炉。

优选的，执行步骤S1前需要对待石墨化制品进行体积密度检测，选择体积密度相近的制品进行装炉，减少因制品内部结构差异而造成的石墨化不稳定。

优选的，所述步骤S1中制品为3～5个电极电极接头进行捆绑，捆绑的电极接头之间留有缝隙，缝隙中填装保温料，以起到减少接头烧蚀氧化、保温和减少热损失的效果。

优选的，所述步骤S1中炉底保温料厚度为300～500mm。

优选的，所述步骤S3中制品顶部和侧面保温料层厚度不小于400 mm。

优选的，所述步骤S1和所述步骤S3中保温料中粒度为0.5～4.0mm的保温料占比为95%以上，电阻率不低于12500μΩm，以充满接头间间隙，减少接头的相对散热量、进而减少接头外周与芯部间的温差。

优选的，所述石墨环的中心线与电极接头的轴线重合，制品装炉按从炉头电极到炉尾跨接电极的顺序依次操作成串接柱，所述串接柱应呈直线排列，并与跨接电极接触面保持垂直、且呈U型状，以保证电流通过接触部位时，接触电阻尽可能小。

优选的，步骤S3中所述加压作业过程的工作压强为0～15MPa、且为无级调节。

优选的，步骤S2中规整时所用的装置为炉尾顶推装置，步骤S3中加压时所用的装置为炉尾顶推装置

优选的，所述供电时长为27～34h。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

1、本发明的超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺不仅电耗低，周期短，而且制品均质性好，质量稳定。

2、本发明不仅充分发挥内热串接石墨化炉在生产石墨电极接头的优势，还解决了生产时制品易烧蚀、氧化的问题。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为炉体内部结构示意图；

图3为本发明检测取样点示意图；

1为炉头电极，2为炉体，3为保温料，4为接头柱，5为跨接电极。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：如图1、图2所示，一种超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺，包括如下步骤：

装炉前处理：先对待石墨化处理的电极接头进行外观、长度以及体积密度的测量，选取体积密度相近的电极接头进行装炉，从而减少因接头内部结构差异而造成的石墨化不稳定，选取3个直径Ø=400mm的接头胚料捆绑为一柱，打捆的接头胚料之间留有缝隙，缝隙中填装保温料3以起到减少接头烧蚀氧化、保温和减少热损失的效果。

S1：在内热串接石墨化炉炉体2底部铺设300mm的保温料3，在铺设好的保温料3上面放置石墨垫块，炉尾放置跨接电极5，炉头、炉尾放置电流分布板。

S2：将捆绑好的接头柱4放置到石墨垫块上，12个接头柱4串接装炉时按从炉头电极1到炉尾跨接电极5的顺序依次操作连接成两串接柱，相邻两电极接头端面之间安装石墨环，再使用炉尾顶推装置对炉内制品进行规整，使石墨环的中心线与串接柱的轴线重合且串接柱应呈直线排列，并与跨接电极5接触面保持垂直，两串接柱与跨接电极5呈U型状。

S3：在电极接头侧面及顶部填充保温料3且厚度大于或等于400 mm，装炉结束；使用炉尾顶推装置以对炉内制品进行加压，工作压强应在0～15MPa范围内进行无级调节。

S4：将炉头电极1与供电机组连接并按照相应供电曲线供电27h、耗电量115000kwh以对制品进行石墨化处理。

S5：供电结束后，断开供电机组与炉头电极1的连接，卸载炉尾顶推装置压力。

S6：先对石墨化炉进行喷水冷却，所喷水全部蒸发掉之后再进行自然冷却，自然冷却到450℃以下，分层吸取保温料3，接头出炉。

本实施例中出现的保温料为同一保温料3，保温料3中粒度为0.5mm保温料3占比大于95%，电阻率ρ≥12500μΩ·m。

实施例2：如图1、图2所示，一种超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺，包括如下步骤：

装炉前处理：先对待石墨化处理的电极接头进行外观、长度以及体积密度的测量，选取体积密度相近的电极接头进行装炉，从而减少因接头内部结构差异而造成的石墨化不稳定，选取5个直径Ø=290mm的接头胚料捆绑为一柱，打捆的接头胚料之间留有缝隙，缝隙中填装保温料3以起到减少接头烧蚀氧化、保温和减少热损失的效果。

S1：在内热串接石墨化炉炉体2底部铺设500mm的保温料3，在铺设好的保温料3上面放置石墨垫块，炉尾放置跨接电极5，炉头、炉尾放置电流分布板。

S2：将捆绑好的接头柱4放置到石墨垫块上，12个接头柱4串接装炉时按从炉头电极1到炉尾跨接电极5的顺序依次操作连接成两串接柱，相邻两电极接头之间安装石墨环，再使用炉尾顶推装置对炉内制品进行规整，使石墨环的中心线与串接柱的轴线重合且串接柱应呈直线排列，并与跨接电极5接触面保持垂直，两串接柱与跨接电极5呈U型状。

S3：在电极接头侧面及顶部填充保温料3且厚度大于或等于400 mm，装炉结束；使用炉尾顶推装置以对炉内制品进行加压，工作压强应在0～15MPa范围内进行无级调节。

S4：将炉头电极1与供电机组连接并按照相应供电曲线供电34h、耗电量124500kwh以对制品进行石墨化处理。

S5：供电结束后，断开供电机组与炉头电极1的连接，卸载炉尾顶推装置压力。

S6：先对石墨化炉进行喷水冷却，所喷水全部蒸发掉之后再进行自然冷却，自然冷却到450℃以下，分层吸取保温料3，接头出炉。

本实施例中出现的保温料3为同一保温料3，保温料3中粒度为4mm保温料3占比大于95%，电阻率ρ≥12500μΩ·m；

实施例3：如图1、图2所示，一种超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺，包括如下步骤：

装炉前处理：先对待石墨化处理的电极接头进行外观、长度以及体积密度的测量，选取体积密度相近的电极接头进行装炉，从而减少因接头内部结构差异而造成的石墨化不稳定，选取4个直径Ø=360mm的接头胚料捆绑为一柱，打捆的接头胚料之间留有缝隙，缝隙中填装保温料3以起到减少接头烧蚀氧化、保温和减少热损失的效果。

S1：在内热串接石墨化炉体2炉底部铺设400mm的保温料3，在铺设好的保温料3上面放置石墨垫块，炉尾放置跨接电极5，炉头、炉尾放置电流分布板。

S2：将捆绑好的接头柱4放置到石墨垫块上，12个接头柱4串接装炉时按从炉头电极1到炉尾跨接电极5的顺序依次操作连接成两串接柱，相邻两电极接头之间安装石墨环，再使用炉尾顶推装置对炉内制品进行规整，使石墨环的中心线与串接柱的轴线重合且串接柱应呈直线排列，并与跨接电极接触面保持垂直，两串接柱与跨接电极5呈U型状。

S3：在电极接头侧面及顶部填充保温料3且厚度大于或等于400 mm，装炉结束；使用炉尾顶推装置以对炉内制品进行加压，工作压强应在0～15MPa范围内进行无级调节。

S4：将炉头电极1与供电机组连接并按照相应供电曲线供电30h、耗电量120500kwh以对制品进行石墨化处理。

S5：供电结束后，断开供电机组与炉头电极1的连接，卸载炉尾顶推装置压力。

S6：先对石墨化炉进行喷水冷却，所喷水全部蒸发掉之后再进行自然冷却，自然冷却到450℃以下，分层吸取保温料3，接头出炉。

本实施例中出现的保温料3为同一保温料3，保温料3中粒度为2.5mm保温料3占比大于95%，电阻率ρ≥12500μΩ•m。

如图3，石墨电极接头端头由外到内三个不同取样点取样进行分析，分析结果见下表，与艾奇逊炉石墨化的石墨电极接头指标相比较，内热串接石墨化炉不同取样点理化指标差异较小，均质性较好。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在内热串接石墨化炉底部铺设保温料并设置石墨垫块、跨接电极和电流分布板；

S2：放置待石墨化制品并在制品间安装石墨环，对炉内制品进行规整；

S3：在制品侧面及顶部填充保温料；在炉尾对炉内制品进行加压；

S4：按照相应供电曲线对炉头电极供电以对制品进行石墨化处理；

S5：待石墨化完成后，对炉头电极断电并卸载炉尾压力；

S6：对石墨化炉进行喷水冷却和自然冷却，出炉。

2.根据权利要求1所述的超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺，其特征在于：执行步骤S1前需要对待石墨化制品进行体积密度检测。

3.根据权利要求2所述的超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺，其特征在于：所述步骤S1中制品为3～5个电极接头进行捆绑，捆绑的电极接头之间留有缝隙，缝隙中填装保温料。

4.根据权利要求1所述的超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺，其特征在于：所述步骤S1中炉底保温料厚度为300～500mm，所述步骤S3中顶部和侧面保温料厚度大于或等于400 mm。

5.根据权利要求3或4所述的超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺，其特征在于：所述步骤S1和所述步骤S3中保温料中粒度为0.5～4.0mm的保温料占比为95%以上，电阻率不低于12500μΩm。

6.根据权利要求3所述的超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺，其特征在于：步骤S2中的规整为：所述石墨环的中心线与电极接头的轴线重合，所述制品装炉按从炉头电极到炉尾跨接电极的顺序依次操作成串接柱，所述串接柱呈直线排列并与跨接电极接触面保持垂直、且呈U型状。

7.根据权利要求1所述的超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺，其特征在于：步骤S2中规整时所用的装置为炉尾顶推装置，步骤S3中加压时所用的装置为炉尾顶推装置。

8.根据权利要求1所述的超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺，其特征在于：步骤S3中加压作业时工作压强为0～15MPa、且为无级调节。

9.根据权利要求1所述的超高功率石墨电极接头内热串接石墨化工艺，其特征在于：步骤S4中供电时间为27～34h。