專利名稱：中空石墨電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石墨電極，尤其是涉及一種中空石墨電極的制備方法。
背景技術(shù)：
焙燒工序是碳素生產(chǎn)中最耗時(shí)、耗能的工序，生產(chǎn)周期長(zhǎng)達(dá)30天至幾個(gè)月，噸耗標(biāo)煤0. 4噸甚至幾噸。焙燒工序的特點(diǎn)是制品加熱升溫曲線長(zhǎng)，能耗高，極易產(chǎn)生裂紋廢品，甚至制品開裂，造成合格率很低。其質(zhì)量對(duì)下一道工序影響較大，它決定了石墨電極生產(chǎn)的實(shí)收率，直接影響產(chǎn)品成本。大規(guī)格電極的焙燒曲線較長(zhǎng)，采用中空電極的形式，可縮短焙燒曲線，同時(shí)降低能耗，降低生產(chǎn)成本。中空石墨電極毛坯是由專用的成型機(jī)生產(chǎn)的，即在生產(chǎn)電極生坯成型時(shí)，電極軸向中心設(shè)置一個(gè)貫通電極本體的中心孔。Φ 850mm的焙燒曲線一般為650h，而中空石墨電極則可采用380h曲線，約減少了 41%的加熱時(shí)間。中國專利CN1060429公開一種中空石墨電極成型工藝及設(shè)備，它以石油焦、浙青焦為原料，經(jīng)煅燒、粉碎篩分、配料、在混捏鍋中加入浙青攪拌生成糊料、填裝在一同軸套管式鋼模的環(huán)形截面內(nèi)。在1.0 1. 5kg/cm2壓力，振動(dòng)800 1000次/min下，立振7 Smin后，從鋼模中推出、冷卻、再進(jìn)行焙燒、石墨化處理，經(jīng)機(jī)械加工成所需尺寸。其套管式鋼模為一圓形外套鋼管、一個(gè)所需直徑的同軸芯管和一個(gè)帶頂尖的圓鋼板組成，圓形鋼板的直徑等于或略小于外套管內(nèi)徑，此法制得空心電極，成品率高、無裂紋、比電阻、強(qiáng)度、比重完全合乎冶煉要求。中國專利CN1353566公開一種大規(guī)格中空石墨電極成型工藝，采用石油焦、煤浙青、石墨粉為原料，經(jīng)過加溫?cái)嚢琛⒓恿喜㈩A(yù)振、加壓振動(dòng)、冷卻后出模，制成電極坯。由于電極坯成型好，對(duì)以后工序提高產(chǎn)品的成品率有很大幫助。模具包括模筒、底盤、中心管和壓蓋，模筒包括內(nèi)、外壁、進(jìn)氣出水嘴和出氣進(jìn)水嘴。采用該發(fā)明工藝及模具生產(chǎn)的大規(guī)格中空石墨電極導(dǎo)電性好、省電、電極消耗小、用途廣泛。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種中空石墨電極的制備方法。本發(fā)明包括以下步驟1)將混捏好的糊料，經(jīng)過涼料機(jī)冷卻；2)冷卻后的糊料經(jīng)皮帶機(jī)加到成型機(jī)的模具里，模具密封，抽真空；3)將上壓頭和下壓頭同時(shí)對(duì)糊料施壓，啟動(dòng)振動(dòng)平臺(tái)振壓；4)模具冷卻后脫模，將制品冷卻，得石墨電極生坯，再經(jīng)過焙燒工序、石墨化工序、 機(jī)加工工序處理后，即得石墨電極。在步驟1)中，所述冷卻的溫度可為100 120°C。在步驟2)中，所述抽真空的真空度可大于_0.096MPa，抽真空的時(shí)間可為40 50mino在步驟3)中，所述施壓的壓力可為200噸，比壓大于2MPa ；所述振壓的時(shí)間可為 7 9min。在步驟4)中，所述模具冷卻的溫度可為65 75°C，所述冷卻，可采用淋水冷卻。與現(xiàn)有的普通石墨電極相比，本發(fā)明具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)1)由于揮發(fā)份的排出是焙燒工序造成電極裂紋的主要原因，在中空石墨電極的焙燒過程中，表皮首先被加熱，排除揮發(fā)份，結(jié)焦，而因熱傳導(dǎo)的原因，電極內(nèi)部要晚于表皮被加熱，揮發(fā)份排除也晚，表皮已經(jīng)焦化，內(nèi)部揮發(fā)份還要通過表皮向外排，導(dǎo)致表皮裂紋。因此直徑越大，產(chǎn)生的廢品可能性就越大，其原因是制品的半徑越大，其揮發(fā)份排除的時(shí)間差異越大，就越容易產(chǎn)生廢品。而在本發(fā)明所述的制備方法中，中空石墨電極的中心孔給電極內(nèi)部揮發(fā)份的排除提供了一條通道，在電極外表面排揮發(fā)份、結(jié)焦后，其內(nèi)部揮發(fā)份的排除、結(jié)焦逐漸向內(nèi)遷移，揮發(fā)份不再向外排，而是向內(nèi)排到中心孔中溢出，從而避免了因揮發(fā)份排除時(shí)造成的制品裂紋。同時(shí)揮發(fā)份排除的路徑也相對(duì)減少約50%。普通Φ 850mm電極焙燒曲線650h，按6室運(yùn)行，4. 5天生成一爐，月生產(chǎn)6. 7爐，80 噸/爐，按月生產(chǎn)7爐計(jì)算，月生產(chǎn)焙燒坯560噸；經(jīng)試驗(yàn)，而本發(fā)明的中空Φ 850mm電極的焙燒曲線只要420h，同樣6室運(yùn)行，2. 9天一爐，月生產(chǎn)10. 3爐，按月生產(chǎn)10爐計(jì)算月生產(chǎn)焙燒坯800噸；月產(chǎn)量增加800-560 = 270噸，月增加產(chǎn)量270//560 = 48%，提高焙燒爐的產(chǎn)量約40%。2)現(xiàn)有的大規(guī)格(<i)700mm以上)電極的焙燒合格率88%。經(jīng)試驗(yàn)，本發(fā)明的中空石墨電極的焙燒合格率平均達(dá)95%，大大提高了電極的實(shí)收率，可降低電極生產(chǎn)成本3% 左右，提高了合格率約。3)650h曲線每噸產(chǎn)品煤耗0.45噸，420曲線每噸產(chǎn)品煤耗0.4噸/噸。每噸產(chǎn)品降低0.05噸，降低能耗約11%，可降低電極生產(chǎn)成本4%左右。由于焙燒曲線的縮短，煤耗相對(duì)降低約20%，焙燒后體積密度為1. 59g/cm3。4)經(jīng)試驗(yàn)，本發(fā)明所制備的中空石墨電極用于12600kVA硅爐上冶煉工業(yè)硅，根據(jù) 4個(gè)月的統(tǒng)計(jì)，每噸硅消耗電極90 100kg。5)本發(fā)明主要針對(duì)直徑超過700mm，長(zhǎng)度大于2200mm的大規(guī)格石墨電極。為其提高焙燒爐產(chǎn)量，提高實(shí)收率，降低成本。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例采用的石墨電極成型機(jī)的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2為圖1的側(cè)視結(jié)構(gòu)組成示意圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1和2，本發(fā)明實(shí)施例采用的石墨電極成型機(jī)設(shè)有電極小車8、真空系統(tǒng)9、 液壓系統(tǒng)10、電控系統(tǒng)11和機(jī)架13，還設(shè)有橡膠彈簧機(jī)座1、模具2、上壓頭3、涼料系統(tǒng)4、 上部小車5、芯柱與中心架6、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7、下壓頭12和振動(dòng)電機(jī)14。模具2的旋轉(zhuǎn)軸設(shè)于橡膠彈簧機(jī)座1上，涼料系統(tǒng)4的糊料出口經(jīng)皮帶機(jī)接模具2，上壓頭3和下壓頭12與模具2連接，上部小車5設(shè)于機(jī)架13的軌道上，上壓頭3、芯柱與中心架6設(shè)于上部小車5上，振動(dòng)電機(jī)14作為振動(dòng)源并設(shè)于模具2兩側(cè)，振動(dòng)電機(jī)14設(shè)置于石墨電極的中部，上壓頭3和模具2上均設(shè)有連接齒，上壓頭3旋轉(zhuǎn)15°后與模具2連接，下壓頭12固定安裝在模具2的下部；翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)7與涼料系統(tǒng)4連接。所述涼料系統(tǒng)4采用轉(zhuǎn)盤涼料機(jī)。所述振動(dòng)電機(jī)14設(shè)于模具2中部，使機(jī)振力在成型電極的軸向分布更均勻。所述電控系統(tǒng)11采用程序控制處理電路(PLC)，因此整個(gè)操作可由PLC控制，實(shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化。以下給出石墨電極成型機(jī)的一般生產(chǎn)過程1)加料糊料經(jīng)轉(zhuǎn)盤涼料系統(tǒng)涼料后，加入到模具內(nèi)，糊料加完后，上壓頭旋轉(zhuǎn)與模具連接并鎖住。2)啟動(dòng)真空系統(tǒng)抽模具內(nèi)的氣體，其真空度達(dá)到-0. 93MPa。3)啟動(dòng)油壓系統(tǒng)和振動(dòng)源，給模具內(nèi)的糊料施壓和振動(dòng)4)出石墨電極模具卸掉真空、泄掉壓力后，先打開提起上壓頭；翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使模具旋轉(zhuǎn)，模具呈水平狀態(tài)；石墨電極被推倒在電極小車上。5)然后將石墨電極翻轉(zhuǎn)放到電極冷卻平臺(tái)上。完成了一根石墨電極的成型過程，所得石墨電極可為大規(guī)格石墨電極(Φ820 1400mm)。整個(gè)操作過程既可手動(dòng)，也可由PLC自動(dòng)控制完成。以下給出中空石墨電極的制備方法的具體步驟1)將混捏好的糊料，經(jīng)過涼料機(jī)，涼料冷卻到100 120°C ；2)涼后的糊料經(jīng)皮帶機(jī)加到成型機(jī)的模具里，模具密封，模具抽真空40 50min， 真空度大于-0. 096MPa ；3)上壓頭和下壓頭同時(shí)對(duì)糊料施壓，壓力達(dá)200噸左右，比壓大于2MPa，啟動(dòng)振動(dòng)平臺(tái)，振壓7 9min ；4)模具冷卻后在65 75°C脫模，制品淋水冷卻，得石墨電極生坯，再經(jīng)過焙燒工序、石墨化工序、機(jī)加工工序處理后，得石墨電極。
權(quán)利要求
1.中空石墨電極的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)將混捏好的糊料，經(jīng)過涼料機(jī)冷卻；2)冷卻后的糊料經(jīng)皮帶機(jī)加到成型機(jī)的模具里，模具密封，抽真空；3)將上壓頭和下壓頭同時(shí)對(duì)糊料施壓，啟動(dòng)振動(dòng)平臺(tái)振壓；4)模具冷卻后脫模，將制品冷卻，得石墨電極生坯，再經(jīng)過焙燒工序、石墨化工序、機(jī)加工工序處理后，即得石墨電極。
2.如權(quán)利要求1所述的中空石墨電極的制備方法，其特征在于在步驟1)中，所述冷卻的溫度為100 120°C。
3.如權(quán)利要求1所述的中空石墨電極的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述抽真空的真空度大于-0. 096MPa。
4.如權(quán)利要求1所述的中空石墨電極的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述抽真空的時(shí)間為40 50min。
5.如權(quán)利要求1所述的中空石墨電極的制備方法，其特征在于在步驟3)中，所述施壓的壓力為200噸，比壓大于2MPa。
6.如權(quán)利要求1所述的中空石墨電極的制備方法，其特征在于在步驟3)中，所述振壓的時(shí)間為7 9min。
7.如權(quán)利要求1所述的中空石墨電極的制備方法，其特征在于在步驟3)中，在步驟4) 中，所述模具冷卻的溫度為65 75°C。
8.如權(quán)利要求1所述的中空石墨電極的制備方法，其特征在于在步驟3)中，所述冷卻， 是采用淋水冷卻。
全文摘要
中空石墨電極的制備方法，涉及一種石墨電極。將糊料冷卻后加到成型機(jī)的模具里，模具密封抽真空；將上下壓頭對(duì)糊料施壓，振壓；模具冷卻后脫模，將制品冷卻得石墨電極生坯，再經(jīng)焙燒、石墨化、機(jī)加工處理后得石墨電極。避免因揮發(fā)份排除時(shí)造成的制品裂紋，經(jīng)試驗(yàn)，揮發(fā)份排除的路徑也相對(duì)減少約50％。月增加產(chǎn)量約48％，提高焙燒爐的產(chǎn)量約40％。焙燒合格率平均達(dá)95％，降低電極生產(chǎn)成本約3％，提高合格率約7％，煤耗相對(duì)降低約20％。焙燒后體積密度為1.59g/cm3。用于12600kVA硅爐上冶煉工業(yè)硅，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每噸硅消耗電極90～100kg。主要針對(duì)直徑超過700mm，長(zhǎng)度大于2200mm的大規(guī)格石墨電極。
文檔編號(hào)C04B35/52GK102249680SQ201010596809
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者龔炳生 申請(qǐng)人:龔炳生