CN115038205A - 石墨电极保护层形成方法及低碳含量特种铁合金冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨电极保护层形成方法，其包括：在常温态石墨电极表面均匀喷洒液态粘结剂以使石墨电极的表面具有粘性；在经过喷洒的表面具有粘性的石墨电极下方放置铝热炉，利用铝热炉中进行的铝热反应产生的烟气熏蒸石墨电极；在熏蒸结束之后，冷却石墨电极，以在石墨电极表面形成保护层。本发明还公开了一种利用形成有保护层的石墨电极的低碳含量特种铁合金冶炼方法。本发明通过利用铝热炉产生的烟气熏蒸石墨电极以在石墨电极表面获得保护层来控制石墨电极的消耗状态，在利用这样的石墨电极进行特种铁合金冶炼时，石墨电极消耗速度减慢，不易脱落，由此使得冶炼而成的特种铁合金中由于脱落的石墨电极材料而引起的碳含量超标问题得以控制。

Description

石墨电极保护层形成方法及低碳含量特种铁合金冶炼方法

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种石墨电极保护层形成方法以及一种利用形成有保护层的石墨电极进行的低碳含量特种铁合金的冶炼方法。

背景技术

钒铁冶炼是采用电铝热法进行高温还原的冶金过程，利用电弧热和炉料电阻热将物料熔化并维持液态熔池。电加热过程使用的是石墨电极，其原材料主要是石油焦和煤焦油沥青的混合物，具有热膨胀系数低、重量轻、耐腐蚀性强、易于加工、抗热冲击性能优良等优点，广泛用于电炉炼钢、钢水精炼等过程。但是，与炼钢过程相比，钒铁冶炼过程温度较高(1800～2100℃)，通电冶炼时间较长(90～180min)，电极持续处于高温状态，导致石墨电极消耗大，容易脱落、断裂进入熔渣中，导致钒铁合金碳含量超标。

例如，根据FeV80合金的国家标准要求，当前FeV80合金A级品需要控制碳含量不高于0.15％，B级品和C级品需要控制碳含量不高于0.3％，无论是国标还是下游钢企用户都对FeV80合金的碳含量提出了较高的要求。石墨电极是通电加热的重要元件，既要保证石墨电极的稳定使用，又要保证石墨电极不会对FeV80合金造成明显的渗碳，这对实际的冶炼过程提出了较高的要求。常规的浸渍法一般是将电极浸入化学药剂中，使电极表面与药剂发生化学作用以提高电极的抗高温氧化能力，所用的电极浸渍抗氧化剂中有SiO₂、ZrO₂、P₂O₅等物质，适合于炼钢电弧炉电极，但对铝热还原冶炼体系，浸渍抗氧化剂与金属铝发生反应又会引入新的杂质，不仅影响氧化剂的使用效果，还会对FeV80合金产品有一定影响。FeV80合金产品中碳含量的来源主要是石墨电极，因此，获得低碳含量的FeV80合金的关键在于控制好石墨电极的质量和使用状态，运用合理的方法来创造合适的电极保护层是降低石墨电极损毁造成FeV80合金渗碳的关键所在。

以下简述相关的现有技术：

专利CN91103258.4公开了一种石墨电极表面形成合金化保护覆层的方法，其选择Na₂O、B₂O₃、SiO₂、Al₂O₃等氧化物及其它盐类为溶剂，以TiO₂、Cr₂O₃、NiO、V₂O₅等氧化物为溶质，其溶剂为70-99.5％，溶质为0.5-30％，熔点为600-1200℃。高温融体控制在800-1500℃，将石墨电极浸入高温融体内，加入还原剂(可为固态、液态、气态)，使溶质氧化物还原，并在石墨电极表面生成金属碳化物合金镀层，该合金碳化物与石墨电极基体结合牢固、致密、具有良好导电性。但是该方法属于浸渍法保护石墨电极，保护层制作方式比较复杂，流程较长。

专利CN200510047757.7公开了一种用于减少石墨电极消耗的保护涂料及制作方法，其中涂料的成分为(重量百分比)：B₂O₃：5～8％、MoSi₂：8～15％、TiO₂：5～10％、Cr₂O₃：3～10％、Al₂O₃：3～10％、磺化硅树脂：40～65％。制作方法是将粉末团粒进行预熔烧结处理，然后进行破碎、筛分，分出-180～+300目作为A组填料，-300目粉末作为B组填料；A、B两组填料按7∶3比例混合成涂料固体填料；由于加入具有与石墨材料热膨胀系数相近的微量硅化钼，保证涂层在升温的各温度区间均可保持与石墨电极近似的热膨胀系数，控制涂料固体成分的粒度组成，可快速形成稳定连续的具有梯度结构的涂层，避免涂层剥离或剥落，从而提高涂层的强度，实现有效的保护效果。但是该方法属于涂镀法保护石墨电极，制作方式比较复杂，且流程较长。

专利CN201110031966.8公开了一种使用火焰喷涂提高石墨电极抗氧化性能的方法，该方法利用火焰喷涂技术，在石墨电极的表面喷涂三层复合涂层，其主要成分从内而外分别为硅、硼酸铝和金属铝。在石墨电极的高温使用环境下，内层与石墨基体反应紧密结合，中间层隔热保护，最外层不仅表面钝化，还熔融渗透至电极的孔隙，有效隔绝了石墨基体与氧的接触，提升了涂层与基体的结合力。实践表明，利用本方法对石墨电极进行表面处理能够大幅提高电极的抗氧化性能，吨钢电极消耗与未处理过的石墨电极相比降低18％以上。但是该方法属于火焰喷涂法保护石墨电极，制作方式比较复杂，且流程较长。

专利CN201710276386.2公开了一种石墨电极保护方法，其包括以下步骤：首先对石墨电极进行加热，使其表面温度达到1500℃以上，然后用高压氮气向炽热石墨电极表面喷吹SiO₂和TiO₂的混合微粉，通过还原反应及氮化反应在石墨电极表面形成致密的碳化物或氮化物镀层。本发明的有益效果是：利用高压氮气向炽热石墨电极表面喷吹SiO₂和TiO₂的混合微粉，通过还原反应及氮化反应在石墨电极表面形成致密的碳化物或氮化物镀层，起到隔绝石墨电极本体的作用，从而减缓石墨电极氧化消耗速度，该保护镀层与石墨电极表面致密结合，不易脱落，且不影响其导电性，从而延长了石墨电极的使用寿命，降低了电炉的生产成本。但是该方法的粉剂损失较大，而且用到高压氮气，难以稳定操作。

专利CN201711269095.7公开了一种用于电弧炉炼钢的电极及其喷涂方法，属于冶金生产设备附件维修、维护工艺技术领域，提供了一种使用寿命更长、使用过程中被氧化的效率明显降低的用于电弧炉炼钢的电极及其喷涂方法。所述的电极包括石墨电极本体，所述的电极还包括高温保护层，所述的高温保护层包覆在所述石墨电极本体的表面上。所述的喷涂方法以压缩空气为动力将浆状的耐火材料在线喷涂到所述的石墨电极本体上获得所述的电极。但是该方法属于浆料喷涂法保护石墨电极，制作工艺较为复杂。

专利CN201710293274.8公开了一种FeV80合金碳含量的控制方法，其包括以下步骤：将原料V₂O₅、铝粒、铁粒和石灰混匀，分批次加入炉内冶炼，每批次冶炼结束后出一次渣，直到全部原料入炉冶炼完毕，炉内的混合渣金倒入锭模中，冷却、破碎即可；冶炼或出炉过程需加入脱碳剂。但是该方法属于冶炼过程控制，要加入额外的脱碳剂，工艺较为复杂。

鉴于此可知，现有技术中石墨电极消耗状态的控制以及特种铁合金碳含量的控制方面仍有改进的空间。

发明内容

针对当前特种铁合金电铝热法冶炼所用石墨电极消耗大导致特种铁合金碳含量容易超标等问题，本发明提供了一种石墨电极保护层形成方法以及一种利用形成有保护层的石墨电极进行的低碳含量特种铁合金的冶炼方法，通过在石墨电极表面形成保护层来控制石墨电极的消耗状态，在利用表面形成有保护层的石墨电极进行特种铁合金冶炼时，石墨电极消耗速度减慢，不易脱落，由此使得冶炼而成的特种铁合金中由于脱落的石墨电极材料而引起的碳含量超标问题得以控制。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

根据本发明的一方面，提供了一种石墨电极保护层形成方法，其包括以下步骤：在常温态石墨电极表面均匀喷洒液态粘结剂，以使所述石墨电极的表面具有粘性；在经过喷洒的表面具有粘性的石墨电极下方放置铝热炉，利用所述铝热炉中进行的铝热反应产生的烟气熏蒸所述石墨电极；在熏蒸结束之后，冷却所述石墨电极，以在所述石墨电极表面形成保护层。

根据本发明的一个实施例，在石墨电极表面喷洒的液态粘结剂由以下组分组成：溶液、无机粘结剂和有机粘结剂。按质量百分比计，这些组分的含量为：溶液(优选水溶液，进一步优选沉钒上清液)：90～95％，无机粘结剂(优选氢氧化钙)：2～4％，有机粘结剂(优选羧甲基纤维素钠)：3～8％。

根据本发明的一个实施例，所述石墨电极保护层形成方法还包括：在所述石墨电极表面喷洒液态粘结剂之前，先对所述石墨电极进行检查，敲除所述石墨电极容易松动或者掉落的接头部位。

根据本发明的一个实施例，在经过喷洒的表面具有粘性的石墨电极下方连续放置1～5个铝热炉。

根据本发明的一个实施例，所述石墨电极的熏蒸时间为30min～150min。

根据本发明的一个实施例，所述石墨电极采用自然冷却的方式进行冷却，在空气当中自然冷却至室温。

根据本发明的另一方面，提供了一种低碳含量特种铁合金的冶炼方法，所述方法包括：在冶炼前，采用上述所述的石墨电极保护层形成方法在石墨电极上形成保护层；在冶炼过程中，使用形成有保护层的石墨电极。

根据本发明的一个实施例，所述冶炼方法可用于电铝热法冶炼钒铁合金、钼铁合金、钛铁合金、铌铁合金、钨铁合金。

根据本发明的一个实施例，在所述冶炼方法用于电铝热法冶炼钒铁合金时，选用碳含量＜0.01％的钒铝碎合金和碳含量＜0.01％的片钒为含钒原料。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明通过在石墨电极表面喷洒液态粘结剂并利用铝热还原炉中进行的铝热反应产生的烟气来熏蒸石墨电极以在石墨电极表面获得保护层来控制石墨电极的消耗状态。通过本发明中的烟气熏蒸法得到的石墨电极保护层与石墨电极表面致密结合，不易脱落，且不影响其导电性，能够延长石墨电极的使用寿命，降低电炉的生产成本。

本发明在使用形成有保护层的石墨电极进行特种铁合金冶炼时，石墨电极消耗速度减慢，不易脱落、断裂进入熔渣中，由此使得冶炼而成的特种铁合金中由于脱落的石墨电极材料而引起的碳含量超标问题得以控制，能够获得碳含量较低的特种铁合金产品。

本发明资源化利用了铝热还原炉中进行的铝热反应产生的烟气，将冶炼烟尘变废为宝，通过石墨电极表面预处理-在线熏蒸形成保护层，具有良好的产业协同发展、共通互补示范效应和高效利用烟尘二次资源创新回收利用的环保效果。

与上述文献描述的现有技术相比，本发明在石墨电极表面保护层的获得方法、使用目的等方面具有显著的不同。与上述文献描述的工艺相比，本发明基于源头控制，不需要在冶炼过程中添加专门的脱碳剂，简化了冶炼操作流程，具有流程短、效率高、节能环保、可操作性强等特点。

附图说明

图1为本发明提供的石墨电极保护层形成方法的过程流程图；

图2为石墨电极熏蒸前的照片；

图3为石墨电极熏蒸后的照片；

图4为本发明提供的低碳含量特种铁合金的冶炼方法的过程流程图；

图5为本发明提供的低碳含量FeV80合金的制备方法的技术路线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

根据需要，本发明说明书中公开了本发明的具体实施例；然而，应当理解在此公开的实施例仅为可通过多种、可替代形式实施的本发明的示例。在下文的描述中，在构想的多个实施例中描述了多个操作参数和部件。这些具体的参数和部件在本说明书中仅作为示例而并不意味着限定。

如图1所示，本发明的第一方面提供了一种石墨电极保护层形成方法10，该石墨电极保护层形成方法10包括以下步骤：

S11：石墨电极表面预处理。具体地，在常温态石墨电极表面均匀喷洒液态粘结剂，以使石墨电极的表面具有粘性。

S12：烟气熏蒸石墨电极。具体地，在经过喷洒的表面具有粘性的石墨电极下方放置铝热炉，利用铝热炉中进行的铝热反应产生的烟气熏蒸石墨电极。

S13：冷却石墨电极。具体地，在熏蒸结束之后，冷却石墨电极，以在石墨电极表面形成保护层。

本发明通过事先预处理石墨电极使得石墨电极表面具有粘性，然后在利用铝热反应产生的烟气熏蒸石墨电极时，铝热反应产生的烟气一部分由于电极表面的粘性而物理吸附在石墨电极表面，另一部分与石墨电极的C发生化学反应生成碳化物。至少基于这两方面的原因，通过石墨电极预处理+烟气熏蒸石墨电极两步操作在石墨电极表面形成了致密的保护层，起到隔绝石墨电极本体的作用，从而能够控制石墨电极的消耗状态。通过本发明的石墨电极保护层形成方法得到的石墨电极保护层与石墨电极表面致密结合，不易脱落，且不影响其导电性，能够延长石墨电极的使用寿命，降低电炉的生产成本。

本发明中，在步骤S11，在常温下进行石墨电极表面预处理，目的是：使石墨电极表面具有粘附颗粒物的特性，有助于后续烟气熏蒸过程烟气中的颗粒物更好地粘附在石墨电极表面。

上面提及的“铝热炉”可以是用于进行铝热还原反应的任何冶炼炉，本发明对此没有限制。“铝热炉”有时候也可以被称为“铝热还原炉”，本文中二者互换使用。铝热炉中进行的铝热反应可以是利用铝的还原性获得高熔点金属单质的任何反应，本发明对此没有限制。铝热炉中进行的铝热反应产生的烟气中含有大量Al₂O₃颗粒，在熏蒸过程中，Al₂O₃颗粒易于吸附在石墨电极表面。

在本发明的一些实施例中，在石墨电极表面喷洒的液态粘结剂由以下组分配制而成：溶液、无机粘结剂和有机粘结剂。按质量百分比计，这些组分的含量为：溶液(优选水溶液，进一步优选沉钒上清液)：90～95％，无机粘结剂(优选氢氧化钙)：2～4％，有机粘结剂(优选羧甲基纤维素钠)：3～8％。石墨电极表面原本粘附性差，不易吸附物质，喷洒液态粘结剂旨在提高石墨电极表面的粘附性。将无机粘结剂、有机粘结剂与溶液配制成中性或碱性溶液，呈高粘度液，通过无机粘结剂和有机粘结剂共同作用、粘结性协同叠加的方式增强粘结作用，吸附形式主要以静电吸附、氢键、化学吸附为主。此处提及的“沉钒上清液”是指在净化富集钒时残留的上层清液，通常而言，其组成为：溶液中V离子浓度0.5～1.5g/L。利用上述组分的液体粘结剂来喷洒石墨电极具有的好处是：原料廉价易得，粘附性强，不影响合金产品质量。在本发明的另一些实施例中，在石墨电极表面喷洒的液态粘结剂可以具有不同于以上描述的特定组分的其他组分，只要其能够使石墨电极表面具有粘性便于后续铝热反应产生的烟气吸附在石墨电极表面即可。尽管在上文中给出了溶液、无机粘结剂和有机粘结剂的优选示例，但是本领域技术人员应当理解的是，溶液、无机粘结剂和有机粘结剂的具体组成不限于此，可以采用本领域已知的其他组成的溶液、无机粘结剂和有机粘结剂。

在本发明的一些实施例中，在步骤S11“石墨电极表面预处理”之前，石墨电极保护层形成方法10还可以附加地包括“石墨电极检查”步骤。具体地，对石墨电极进行检查，敲除石墨电极容易松动或者掉落的接头部位。该步骤有助于保证石墨电极本体本身的质量，有利于后续保护层的形成并能够提升后续形成的保护层的牢固性，有助于提升石墨电极的使用性能。

在本发明的一些实施例中，在步骤S12中，在经过喷洒的表面具有粘性的石墨电极下方连续放置1～5个铝热炉。此处提及的“连续放置”的含义是：在置于石墨电极下方的一个铝热炉内的铝热反应进行完毕之后，将另一个即将发生反应的铝热炉移动到该石墨电极下方，以此类推，由此使得对于同一个石墨电极，利用1～5个铝热炉铝热反应产生的烟气进行连续熏蒸。这样连续熏蒸能够保证在石墨电极表面充分进行物理吸附和化学反应从而形成致密的保护层。在兼顾生产产量要求的前提下，在石墨电极下方连续放置1～5个铝热炉，既可以通过保持石墨电极不动、移动铝热炉的方式来实现，也可以通过保持铝热炉不动、移动石墨电极的方式来实现。

在本发明的一些实施例中，在步骤S12中，石墨电极的熏蒸时间为30min～150min。这样的熏蒸时间能够保证在石墨电极表面充分进行物理吸附和化学反应从而形成致密的保护层。熏蒸时间太短，将不利于形成致密的保护层，石墨电极表面可能还有裸露，或者局部保护层不够致密，易于被破坏；熏蒸时间过长，一方面，保护层可能过厚，粘附性变差，易于脱落，另一方面，成本效益不高。

在本发明的一些实施例中，在步骤S13中，石墨电极冷却到室温进行养护。石墨电极可以采用自然冷却的方式。相比于采用风冷或水冷等冷却方式，采用自然冷却的方式具有以下优点：熏蒸过程中石墨电极也会被高温烟气加热，采用自然冷却的方式可以使得石墨电极表面的保护层与空气对流缓慢降温至室温，不至于因为急冷急热而产生热应力而导致剥落。

图2和3分别示出了石墨电极熏蒸前后的照片。从中可以看出：在熏蒸前，石墨电极表面相对光滑；在熏蒸后，石墨电极表面相对粗糙，明显形成了一层保护层。

基于以上描述可知：本发明第一方面提供的石墨电极保护层形成方法通过在石墨电极表面喷洒液态粘结剂并利用铝热还原炉中进行的铝热反应产生的烟气来熏蒸石墨电极，在石墨电极表面获得了致密的保护层，由此能够控制石墨电极在使用过程中的消耗状态。通过本发明中的烟气熏蒸法得到的石墨电极保护层与石墨电极表面致密结合，不易脱落，且不影响其导电性，能够延长石墨电极的使用寿命，降低电炉的生产成本。

如图4所示，本发明的第二方面提供了一种低碳含量特种铁合金的冶炼方法20，该低碳含量特种铁合金的冶炼方法20包括以下步骤：

S21：在冶炼前，采用前面所述的石墨电极保护层形成方法在待使用的石墨电极上形成保护层；

S22：在冶炼过程中，使用形成有保护层的石墨电极进行冶炼。

在本发明的一些实施例中，低碳含量特种铁合金的冶炼方法20可用于电铝热法冶炼钒铁合金、钼铁合金、钛铁合金、铌铁合金、钨铁合金等特种铁合金。本领域技术人员应当理解的是：本发明所述的冶炼方法20并不对具体的冶炼过程进行限定，只要在冶炼过程用到石墨电极并且需要控制冶炼而成的合金产品中的碳含量，就可以采用本发明所述的冶炼方法。

在本发明的一些实施例中，低碳含量特种铁合金的冶炼方法20可用于电铝热法冶炼FeV80合金。在用于电铝热法冶炼FeV80合金时，可选用碳含量＜0.01％的钒铝碎合金和碳含量＜0.01％的片钒为含钒原料。采用这样的低含碳量含钒原料有助于进一步降低冶炼而成的FeV80合金中的碳含量。

本发明第二方面提供的低碳含量特种铁合金的冶炼方法，由于冶炼过程中使用了形成有保护层的石墨电极，石墨电极消耗速度减慢，不易脱落、断裂进入熔渣中，由此使得冶炼而成的特种铁合金中由于脱落的石墨电极材料而引起的碳含量超标问题得以控制，能够获得碳含量较低的特种铁合金产品。

如图5所示，本发明的第三方面提供了一种低碳含量FeV80合金的制备方法30，该低碳含量FeV80合金的制备方法30包括以下步骤：

S31：石墨电极检查和表面预处理，即先敲除石墨电极容易松动、掉落的接头部位，然后在钒铁冶炼所用常温态石墨电极表面均匀喷洒液态粘结剂，按照质量百分比计，该粘结剂的组成为：沉钒上清液：90～95％，氢氧化钙：2～4％，羧甲基纤维素钠：3～8％，获得喷洒后表面具有粘性的石墨电极；

S32：在经过喷洒后的石墨电极下方连续放置1～5个铝热炉，铝热炉中盛装含氧化物和金属铝的混合料，经过引燃后能自发进行反应并产生含有Al₂O₃的烟尘，其中混合料中氧化物为V₂O₅，引燃铝热炉中的物料，发生铝热反应，产生大量含有Al₂O₃颗粒的烟气开始熏蒸经过喷洒后的石墨电极，熏蒸时间30min～150min；

S33：冷却养护石墨电极30min～150min后，获得表面有保护层的石墨电极；

S34：在不影响钒铝合金正常冶炼的情况下，用表面有保护层的石墨电极进行常规FeV80合金电铝热法冶炼，冶炼结束后，经过静置、拆炉、冷却获得低碳含量FeV80合金。

在本发明的一些实施例中，在步骤S32中，所使用的铝热炉是钒铝合金冶炼用的铝热炉，铝热炉中按照钒铝合金生产要求进行配料，使用钒铝合金冶炼过程中产生的烟气对钒铁炉用石墨电极进行熏蒸。这样资源化利用了钒铝合金冶炼过程产生的烟尘，将冶炼烟尘变废为宝，通过石墨电极表面预处理-在线熏蒸钒铁炉用石墨电极形成保护层，具有良好的钒铝-钒铁产业协同发展、共通互补示范效应和高效利用烟尘二次资源创新回收利用的环保效果。

在本发明的一些实施例中，在步骤S34中，在冶炼FeV80合金时，选用碳含量＜0.01％的钒铝碎合金和碳含量＜0.01％的片钒为含钒原料。选用碳含量极低的钒铝碎合金为原料，有利于进一步降低冶炼而成的FeV80合金中的碳含量。

本发明的第三方面提供的低碳含量FeV80合金的制备方法通过铝热还原炉烟气熏蒸石墨电极获得石墨电极表面保护层来控制石墨电极的消耗状态，从而基于源头控制合金碳含量，获得成分合格的低碳FeV80合金产品。FeV80合金的碳含量稳定控制在0.05％～0.09％，改善了产品质量，冶炼收率为96.52％～97.23％。

下面通过具体的实施例对本发明进行具体的说明。

实施例1

首先敲除石墨电极容易松动、掉落的接头部位，然后在钒铁冶炼所用常温态石墨电极表面喷洒液态粘结剂，粘结剂的组成为沉钒上清液：氢氧化钙：羧甲基纤维素钠为95：2：3，获得喷洒后表面具有粘性的石墨电极；然后在经过喷洒后的石墨电极下方连续放置5个铝热炉，铝热炉中按照钒铝合金生产要求进行配料，铝热炉中盛装含氧化物和金属铝的混合料，经过引燃后能自发进行反应，其中混合料中氧化物为V₂O₅；引燃铝热炉中的物料，发生铝热反应，产生大量含有Al₂O₃颗粒的烟气开始熏蒸经过喷洒后的石墨电极，烟气熏蒸时间150min，自然冷却养护石墨电极至室温后，获得表面有保护层的石墨电极；用表面有保护层的石墨电极进行常规FeV80合金电铝热法冶炼，选用碳含量0.005％的钒铝碎合金和碳含量0.006％的片钒为含钒原料，冶炼结束后，经过静置、拆炉、冷却获得碳含量为0.05％的FeV80合金。

实施例2

首先敲除石墨电极容易松动、掉落的接头部位，然后在钒铁冶炼所用常温态石墨电极表面喷洒液态粘结剂，粘结剂的组成为沉钒上清液：氢氧化钙：羧甲基纤维素钠为90：4：6，获得喷洒后表面具有粘性的石墨电极；然后在经过喷洒后的石墨电极下方连续放置3个铝热炉，铝热炉中按照钒铝合金生产要求进行配料，铝热炉中盛装含氧化物和金属铝的混合料，经过引燃后能自发进行反应，其中混合料中氧化物为V₂O₅；引燃铝热炉中的物料，发生铝热反应，产生大量含有Al₂O₃颗粒的烟气开始熏蒸经过喷洒后的石墨电极，烟气熏蒸时间120min，自然冷却养护石墨电极至室温后，获得表面有保护层的石墨电极；用表面有保护层的石墨电极进行常规FeV80合金电铝热法冶炼，选用碳含量0.004％的钒铝碎合金和和碳含量0.005％片钒为含钒原料，冶炼结束后，经过静置、拆炉、冷却获得碳含量为0.09％的FeV80合金。

实施例3

首先敲除石墨电极容易松动、掉落的接头部位，然后在钒铁冶炼所用常温态石墨电极表面喷洒液态粘结剂，粘结剂的组成为沉钒上清液：氢氧化钙：羧甲基纤维素钠为90：4：6，获得喷洒后表面具有粘性的石墨电极；然后在经过喷洒后的石墨电极下方连续放置2个铝热炉，铝热炉中按照钒铝合金生产要求进行配料，铝热炉中盛装含氧化物和金属铝的混合料，经过引燃后能自发进行反应，其中混合料中氧化物为V₂O₅；引燃铝热炉中的物料，发生铝热反应，产生大量含有Al₂O₃颗粒的烟气开始熏蒸经过喷洒后的石墨电极，烟气熏蒸时间30min，自然冷却养护石墨电极至室温后，获得表面有保护层的石墨电极；用表面有保护层的石墨电极进行常规FeV80合金电铝热法冶炼，选用碳含量0.002％的钒铝碎合金和和碳含量0.002％片钒为含钒原料，冶炼结束后，经过静置、拆炉、冷却获得碳含量为0.07％的FeV80合金。

实施例4

首先敲除石墨电极容易松动、掉落的接头部位，然后在钒铁冶炼所用常温态石墨电极表面喷洒液态粘结剂，粘结剂的组成为沉钒上清液：氢氧化钙：羧甲基纤维素钠为90：2：8，获得喷洒后表面具有粘性的石墨电极；然后在经过喷洒后的石墨电极下方连续放置1个铝热炉，铝热炉中按照钒铝合金生产要求进行配料，铝热炉中盛装含氧化物和金属铝的混合料，经过引燃后能自发进行反应，其中混合料中氧化物为V₂O₅；引燃铝热炉中的物料，发生铝热反应，产生大量含有Al₂O₃颗粒的烟气开始熏蒸经过喷洒后的石墨电极，烟气熏蒸时间150min，自然冷却养护石墨电极至室温后，获得表面有保护层的石墨电极；用表面有保护层的石墨电极进行常规FeV80合金电铝热法冶炼，选用碳含量0.005％的钒铝碎合金和和碳含量0.002％片钒为含钒原料，冶炼结束后，经过静置、拆炉、冷却获得碳含量为0.05％的FeV80合金。

对比例1

用未经过处理的石墨电极进行常规FeV80合金电铝热法冶炼，选用碳含量0.002％的钒铝碎合金和和碳含量0.006％片钒为含钒原料，冶炼结束后，经过静置、拆炉、冷却获得碳含量为0.21％的FeV80合金。

对比例2

用未经过处理的石墨电极进行常规FeV80合金电铝热法冶炼，选用碳含量0.005％的钒铝碎合金和和碳含量0.003％片钒为含钒原料，冶炼结束后，经过静置、拆炉、冷却获得碳含量为0.18％的FeV80合金。

对比例3

用未经过处理的石墨电极进行常规FeV80合金电铝热法冶炼，选用碳含量0.004％的钒铝碎合金和和碳含量0.002％片钒为含钒原料，冶炼结束后，经过静置、拆炉、冷却获得碳含量为0.16％的FeV80合金。

上述实施例1-4以及对比例1-3的实验结果可以证实：使用经过本发明所述方法处理过的石墨电极进行FeV80合金冶炼时，相比于使用未经过处理的石墨电极进行FeV80合金冶炼，冶炼出的FeV80合金的碳含量显著降低。

Claims (10)

1.一种石墨电极保护层形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

在常温态石墨电极表面均匀喷洒液态粘结剂，以使所述石墨电极的表面具有粘性；

在经过喷洒的表面具有粘性的石墨电极下方放置铝热炉，利用所述铝热炉中进行的铝热反应产生的烟气熏蒸所述石墨电极；

在熏蒸结束之后，冷却所述石墨电极，以在所述石墨电极表面形成保护层。

2.根据权利要求1所述的石墨电极保护层形成方法，其特征在于，所述液态粘结剂由溶液、无机粘结剂和有机粘结剂配制而成。

3.根据权利要求2所述的石墨电极保护层形成方法，其特征在于，包括以下中的一项或多项：

按质量百分比计，所述液态粘结剂的组成为：溶液：90～95％，无机粘结剂：2～4％，有机粘结剂：3～8％；

所述液态粘结剂中使用的溶液为水溶液或者沉钒上清液；

所述液态粘结剂中使用的无机粘结剂为氢氧化钙；

所述液态粘结剂中使用的有机粘结剂为羧甲基纤维素钠。

4.根据权利要求1所述的石墨电极保护层形成方法，其特征在于，所述石墨电极保护层形成方法还包括：在所述石墨电极表面喷洒液态粘结剂之前，先对所述石墨电极进行检查，敲除所述石墨电极容易松动或者掉落的接头部位。

5.根据权利要求1所述的石墨电极保护层形成方法，其特征在于，在经过喷洒的表面具有粘性的石墨电极下方连续放置1～5个铝热炉。

6.根据权利要求1所述的石墨电极保护层形成方法，其特征在于，所述石墨电极的熏蒸时间为30min～150min。

7.根据权利要求1所述的石墨电极保护层形成方法，其特征在于，所述石墨电极采用自然冷却的方式进行冷却。

8.一种低碳含量特种铁合金的冶炼方法，所述方法包括：

在冶炼前，采用上述权利要求1-7中任一项所述的石墨电极保护层形成方法在石墨电极上形成保护层；

在特种铁合金的冶炼过程中，使用形成有保护层的石墨电极。

9.根据权利要求8所述的低碳含量特种铁合金的冶炼方法，其特征在于，所述冶炼方法可用于电铝热法冶炼钒铁合金、钼铁合金、钛铁合金、铌铁合金、钨铁合金。

10.根据权利要求9所述的低碳含量特种铁合金的冶炼方法，其特征在于，在所述冶炼方法用于电铝热法冶炼钒铁合金时，选用碳含量＜0.01％的钒铝碎合金和碳含量＜0.01％的片钒为含钒原料。

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