CN110330337A - 一种超高功率石墨电极及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高功率石墨电极及其制备方法，包括石墨粉、改质沥青、三氧化二铁、碳纤维和针状焦，石墨电极的制备方法包括如下步骤：研磨备料，筛分备料，干粉混料，湿混，压模成型，焙烧浸渍，石墨化处理，打磨封装；通过提高石墨电极中的针状焦含量，提高石墨电极的导电性能，改变石墨电极的配比，随着针状焦量的增加，能够大大的降低电阻率，提高石墨电极的导电能力，降低电能的损耗，提高导电效率，通过改变混料工艺，能够提高混合料的均匀度，提高石墨电极的强度，同时提高石墨电极的导电效率，通过高压浸渍，能够大大提高石墨电极的密实度，能够提高石墨电极的硬度，不易损坏。

Description

一种超高功率石墨电极及其制备方法
技术领域
本发明涉及石墨电极技术领域，具体为一种超高功率石墨电极及其制备方法。
背景技术
随着科技的发展，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，作为交流电弧炉主要消耗用的超高功率石墨电极，每年因电极折断造成的消耗占总消耗的10％以上，这主要是由于超高功率石墨电极的抗折强度不大和理化指标不够优异造成的，现有的石墨电极硬度低，易损坏，密实度低，因此，设计一种超高功率石墨电极及其制备方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高功率石墨电极及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超高功率石墨电极，包括石墨粉、改质沥青、三氧化二铁、碳纤维和针状焦，上述原料的组分配比为：石墨粉20~35％、改质沥青10~25％、三氧化二铁1~2％、碳纤维1~3％和针状焦30~40％。
一种超高功率石墨电极的制备方法，包括如下步骤：步骤一，研磨备料；步骤二，筛分备料；步骤三，干粉混料；步骤四，湿混；步骤五，压模成型；步骤六，焙烧浸渍；步骤七，石墨化处理；步骤八，打磨封装；
其中在上述的步骤一中，使用球磨机，将三氧化二铁、碳纤维和针状焦分别进行研磨，研磨后，使用筛网进行筛分，保证三氧化二铁、碳纤维和针状焦颗粒直径为0.3~0.5mm；
其中在上述的步骤二中，使用筛分机，将石墨粉进行筛分，保证石墨粉的颗粒直径为0.2~0.4mm；
其中在上述的步骤三中，将三氧化二铁、碳纤维、针状焦、石墨粉混料，搅拌混合成干粉混合料，且均匀混合；
其中在上述的步骤四中，将干粉混合料加入混捏锅，改质沥青先加入到混捏锅中，改质沥青预加热至160~180℃，湿混20~30min；
其中在上述的步骤五中，将湿混成型的混合料加入模具，使用挤压机，对模具进行挤压定型，挤压力为20KN,挤压定型30min；
其中在上述的步骤六中，在挤压定型完毕后，进行焙烧，按照特定的升温曲线即焙烧曲线自动执行升温，升温结束后自然冷却至200℃出炉，然后浸渍，将焙烧后的产品在300℃条件下预热处理后，在高压浸渍罐保持真空和加压的状态下，向罐中充入浸渍沥青，充入压力为2.0MPa，加压时间1h，二次焙烧，将待二烧制品置入炉中，按照二次焙烧曲线自动执行升温，升温结束后自然冷却至200℃出炉，完成二次焙烧，得到焙烧品；
其中在上述的步骤七中，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。
其中在上述的步骤八中，对石墨化处理完毕的石墨电极进行打磨，修饰，使用真空袋进行封装。
根据上述技术方案，所述步骤一中，碳纤维是经过800℃碳化的半成品。
根据上述技术方案，所述步骤四中，在加入干粉混合料分三次加入，第二次与第一次加入时隔5min，第三次与第三次加入时隔8min。
根据上述技术方案，所述步骤五中，在挤压定型时，需要在模具内壁刷有润滑油。
根据上述技术方案，所述步骤七中，石墨化的供电时间为24~36h，加热温度高于2700℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过提高石墨电极中的针状焦含量，提高石墨电极的导电性能，改变石墨电极的配比，随着针状焦量的增加，能够大大的降低电阻率，提高石墨电极的导电能力，降低电能的损耗，提高导电效率，通过改变混料工艺，能够提高混合料的均匀度，提高石墨电极的强度，同时提高石墨电极的导电效率，通过高压浸渍，能够大大提高石墨电极的密实度，能够提高石墨电极的硬度，不易损坏。
附图说明
图1是本发明的制备方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
实施例1：
一种超高功率石墨电极，包括石墨粉、改质沥青、三氧化二铁、碳纤维和针状焦，上述原料的组分配比为：石墨粉25％、改质沥青25％、三氧化二铁2％、碳纤维3％和针状焦45％。
一种超高功率石墨电极的制备方法，包括如下步骤：步骤一，研磨备料；步骤二，筛分备料；步骤三，干粉混料；步骤四，湿混；步骤五，压模成型；步骤六，焙烧浸渍；步骤七，石墨化处理；步骤八，打磨封装；
其中在上述的步骤一中，使用球磨机，将三氧化二铁、碳纤维和针状焦分别进行研磨，研磨后，使用筛网进行筛分，保证三氧化二铁、碳纤维和针状焦颗粒直径为0.3~0.5mm，碳纤维是经过800℃碳化的半成品；
其中在上述的步骤二中，使用筛分机，将石墨粉进行筛分，保证石墨粉的颗粒直径为0.2~0.4mm；
其中在上述的步骤三中，将三氧化二铁、碳纤维、针状焦、石墨粉混料，搅拌混合成干粉混合料，且均匀混合；
其中在上述的步骤四中，将干粉混合料加入混捏锅，改质沥青先加入到混捏锅中，改质沥青预加热至160~180℃，湿混20~30min，在加入干粉混合料分三次加入，第二次与第一次加入时隔5min，第三次与第三次加入时隔8min；
其中在上述的步骤五中，将湿混成型的混合料加入模具，使用挤压机，对模具进行挤压定型，挤压力为20KN,挤压定型30min，在挤压定型时，需要在模具内壁刷有润滑油；
其中在上述的步骤六中，在挤压定型完毕后，进行焙烧，按照特定的升温曲线即焙烧曲线自动执行升温，升温结束后自然冷却至200℃出炉，然后浸渍，将焙烧后的产品在300℃条件下预热处理后，在高压浸渍罐保持真空和加压的状态下，向罐中充入浸渍沥青，充入压力为2.0MPa，加压时间1h，二次焙烧，将待二烧制品置入炉中，按照二次焙烧曲线自动执行升温，升温结束后自然冷却至200℃出炉，完成二次焙烧，得到焙烧品；
其中在上述的步骤七中，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，石墨化的供电时间为24~36h，加热温度高于2700℃。
其中在上述的步骤八中，对石墨化处理完毕的石墨电极进行打磨，修饰，使用真空袋进行封装。
实施例2：
一种超高功率石墨电极，包括石墨粉、改质沥青、三氧化二铁、碳纤维和针状焦，上述原料的组分配比为：石墨粉30％、改质沥青25％、三氧化二铁2％、碳纤维3％和针状焦40％。
一种超高功率石墨电极的制备方法，包括如下步骤：步骤一，研磨备料；步骤二，筛分备料；步骤三，干粉混料；步骤四，湿混；步骤五，压模成型；步骤六，焙烧浸渍；步骤七，石墨化处理；步骤八，打磨封装；
其中在上述的步骤一中，使用球磨机，将三氧化二铁、碳纤维和针状焦分别进行研磨，研磨后，使用筛网进行筛分，保证三氧化二铁、碳纤维和针状焦颗粒直径为0.3~0.5mm，碳纤维是经过800℃碳化的半成品；
其中在上述的步骤二中，使用筛分机，将石墨粉进行筛分，保证石墨粉的颗粒直径为0.2~0.4mm；
其中在上述的步骤三中，将三氧化二铁、碳纤维、针状焦、石墨粉混料，搅拌混合成干粉混合料，且均匀混合；
其中在上述的步骤四中，将干粉混合料加入混捏锅，改质沥青先加入到混捏锅中，改质沥青预加热至160~180℃，湿混20~30min，在加入干粉混合料分三次加入，第二次与第一次加入时隔5min，第三次与第三次加入时隔8min；
其中在上述的步骤五中，将湿混成型的混合料加入模具，使用挤压机，对模具进行挤压定型，挤压力为20KN,挤压定型30min，在挤压定型时，需要在模具内壁刷有润滑油；
其中在上述的步骤六中，在挤压定型完毕后，进行焙烧，按照特定的升温曲线即焙烧曲线自动执行升温，升温结束后自然冷却至200℃出炉，然后浸渍，将焙烧后的产品在300℃条件下预热处理后，在高压浸渍罐保持真空和加压的状态下，向罐中充入浸渍沥青，充入压力为2.0MPa，加压时间1h，二次焙烧，将待二烧制品置入炉中，按照二次焙烧曲线自动执行升温，升温结束后自然冷却至200℃出炉，完成二次焙烧，得到焙烧品；
其中在上述的步骤七中，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，石墨化的供电时间为24~36h，加热温度高于2700℃。
其中在上述的步骤八中，对石墨化处理完毕的石墨电极进行打磨，修饰，使用真空袋进行封装。
实施例3：
一种超高功率石墨电极，包括石墨粉、改质沥青、三氧化二铁、碳纤维和针状焦，上述原料的组分配比为：石墨粉35％、改质沥青25％、三氧化二铁2％、碳纤维3％和针状焦35％。
一种超高功率石墨电极的制备方法，包括如下步骤：步骤一，研磨备料；步骤二，筛分备料；步骤三，干粉混料；步骤四，湿混；步骤五，压模成型；步骤六，焙烧浸渍；步骤七，石墨化处理；步骤八，打磨封装；
其中在上述的步骤一中，使用球磨机，将三氧化二铁、碳纤维和针状焦分别进行研磨，研磨后，使用筛网进行筛分，保证三氧化二铁、碳纤维和针状焦颗粒直径为0.3~0.5mm，碳纤维是经过800℃碳化的半成品；
其中在上述的步骤二中，使用筛分机，将石墨粉进行筛分，保证石墨粉的颗粒直径为0.2~0.4mm；
其中在上述的步骤三中，将三氧化二铁、碳纤维、针状焦、石墨粉混料，搅拌混合成干粉混合料，且均匀混合；
其中在上述的步骤四中，将干粉混合料加入混捏锅，改质沥青先加入到混捏锅中，改质沥青预加热至160~180℃，湿混20~30min，在加入干粉混合料分三次加入，第二次与第一次加入时隔5min，第三次与第三次加入时隔8min；
其中在上述的步骤五中，将湿混成型的混合料加入模具，使用挤压机，对模具进行挤压定型，挤压力为20KN,挤压定型30min，在挤压定型时，需要在模具内壁刷有润滑油；
其中在上述的步骤六中，在挤压定型完毕后，进行焙烧，按照特定的升温曲线即焙烧曲线自动执行升温，升温结束后自然冷却至200℃出炉，然后浸渍，将焙烧后的产品在300℃条件下预热处理后，在高压浸渍罐保持真空和加压的状态下，向罐中充入浸渍沥青，充入压力为2.0MPa，加压时间1h，二次焙烧，将待二烧制品置入炉中，按照二次焙烧曲线自动执行升温，升温结束后自然冷却至200℃出炉，完成二次焙烧，得到焙烧品；
其中在上述的步骤七中，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，石墨化的供电时间为24~36h，加热温度高于2700℃。
其中在上述的步骤八中，对石墨化处理完毕的石墨电极进行打磨，修饰，使用真空袋进行封装。
对比例：传统工艺制作的石墨电极。
各实施例性质对比如下表：
电阻率（Ω.m） 颗粒强度
实施例1 460 42.8
实施例2 420 42.6
实施例3 390 42.2
对比例 480 48.6
基于上述，本发明的优点在于，通过以上三例实施例与对比例对比，通过改变石墨电极的配比，随着针状焦量的增加，能够大大的降低电阻率，提高石墨电极的导电能力，通过改变混料工艺，能够提高混合料的均匀度，提高石墨电极的强度，同时提高石墨电极的导电效率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种超高功率石墨电极，包括石墨粉、改质沥青、三氧化二铁、碳纤维和针状焦，其特征在于：上述原料的组分配比为：石墨粉20~35％、改质沥青10~25％、三氧化二铁1~2％、碳纤维1~3％和针状焦32~45％。
2.一种超高功率石墨电极的制备方法，包括如下步骤：步骤一，研磨备料；步骤二，筛分备料；步骤三，干粉混料；步骤四，湿混；步骤五，压模成型；步骤六，焙烧浸渍；步骤七，石墨化处理；步骤八，打磨封装；其特征在于：其中在上述的步骤一中，使用球磨机，将三氧化二铁、碳纤维和针状焦分别进行研磨，研磨后，使用筛网进行筛分，保证三氧化二铁、碳纤维和针状焦颗粒直径为0.3~0.5mm；
其中在上述的步骤二中，使用筛分机，将石墨粉进行筛分，保证石墨粉的颗粒直径为0.2~0.4mm；
其中在上述的步骤三中，将三氧化二铁、碳纤维、针状焦、石墨粉混料，搅拌混合成干粉混合料，且均匀混合；
其中在上述的步骤四中，将干粉混合料加入混捏锅，改质沥青先加入到混捏锅中，改质沥青预加热至160~180℃，湿混20~30min；
其中在上述的步骤五中，将湿混成型的混合料加入模具，使用挤压机，对模具进行挤压定型，挤压力为20KN,挤压定型30min；
其中在上述的步骤六中，在挤压定型完毕后，进行焙烧，按照特定的升温曲线即焙烧曲线自动执行升温，升温结束后自然冷却至200℃出炉，然后浸渍，将焙烧后的产品在300℃条件下预热处理后，在高压浸渍罐保持真空和加压的状态下，向罐中充入浸渍沥青，充入压力为2.0MPa，加压时间1h，二次焙烧，将待二烧制品置入炉中，按照二次焙烧曲线自动执行升温，升温结束后自然冷却至200℃出炉，完成二次焙烧，得到焙烧品；
其中在上述的步骤七中，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。
3.其中在上述的步骤八中，对石墨化处理完毕的石墨电极进行打磨，修饰，使用真空袋进行封装。
4.根据权利要求2所述的一种超高功率石墨电极的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，碳纤维是经过800℃碳化的半成品。
5.根据权利要求2所述的一种超高功率石墨电极的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，在加入干粉混合料分三次加入，第二次与第一次加入时隔5min，第三次与第三次加入时隔8min。
6.根据权利要求2所述的一种超高功率石墨电极的制备方法，其特征在于：所述步骤五中，在挤压定型时，需要在模具内壁刷有润滑油。
7.根据权利要求2所述的一种超高功率石墨电极的制备方法，其特征在于：所述步骤七中，石墨化的供电时间为24~36h，加热温度高于2700℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110885113A (zh) * 2019-12-04 2020-03-17 吉林大学 一种利用天然石墨矿制作电极的方法
CN111018554A (zh) * 2019-11-22 2020-04-17 大同新成新材料股份有限公司 一种利用石墨烯制备超高功率石墨电极的方法
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