專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種碳素空心電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種冶煉電爐加熱器放電加熱的耗材，尤其是一種碳素電極原料及其結(jié)構(gòu)。技術(shù)背景由于碳素的耐高溫性能和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，與自動(dòng)化供電系統(tǒng)配套，產(chǎn)生電。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于國(guó)防、機(jī)械、冶金、輕化、陶瓷、半導(dǎo)體、分析化驗(yàn)、科學(xué)研究等領(lǐng)域，成為各種電爐電窯的電加熱元件。直流電爐、等離子電爐、低頻交流電爐是近20年發(fā)展起來(lái)的新型電爐，具有功率密度高、電極消耗少、冶煉電耗低、功率因數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。因此硅鐵、金屬硅電爐、冶煉爐以及各類(lèi)加熱設(shè)備，使用碳素棒加熱既方便，又安全可靠。CZ法爐內(nèi)工作溫度在1600—2300°C，直接法基本特點(diǎn)是用一個(gè)高純石英坩堝盛裝熔融硅?；具^(guò)程是將高純多晶硅塊和微量的摻雜劑放置在石英坩堝內(nèi)，石英坩堝置于石墨坩堝內(nèi)，外置石墨加熱器，碳素棒作為加熱器電極通電產(chǎn)生高溫的電弧，為冶煉提供熱量，石英坩堝盛裝熔融硅在真空或高純惰性氣環(huán)境下加熱熔化，控制適當(dāng)溫度，熔融結(jié)晶凝固成單晶硅。鐵合金電爐冶煉就是通過(guò)電極，將經(jīng)過(guò)爐用變壓器把電網(wǎng)用電變?yōu)榈碗妷骸⒋箅娏鞯碾娔茌斔偷綘t內(nèi)，并通過(guò)電極電弧和爐料電阻、熔爐爐渣和的金屬的電阻，把電能轉(zhuǎn)變成熱能，以滿(mǎn)足冶煉所需的高溫和補(bǔ)充化學(xué)反應(yīng)所需的熱量。，鐵合金電爐冶煉就是通過(guò)電極，將經(jīng)過(guò)爐用變壓器把電網(wǎng)用電變?yōu)榈碗妷?、大電流的電能輸送到爐內(nèi)，并通過(guò)電極電弧和爐料電阻、熔爐爐渣和的金屬的電阻，把電能轉(zhuǎn)變成熱能，以滿(mǎn)足冶煉所需的高溫和補(bǔ)充化學(xué)反應(yīng)所需的熱量。碳素棒為非金屬電熱元件,碳素石墨加熱器一般使用的是高純石墨，要求三高，即高純度、高強(qiáng)度、高密度，要求純度非常高，并且不允許含有金屬雜質(zhì)，價(jià)格高、資源珍貴。埋弧電爐是電爐的一種，在正常的熔煉過(guò)程中電弧始終埋在爐料之中。爐料連續(xù)或間斷地由加料系統(tǒng)送入爐膛內(nèi)，電極端為爐料所掩埋。反應(yīng)區(qū)主要集中在電極周?chē)母邷貛А，F(xiàn)在各種電爐用的石墨加熱器使用這種碳素棒均為實(shí)芯石墨碳素棒，通電后電弧集中產(chǎn)生于碳素棒底部，熱量過(guò)于集中，在產(chǎn)生電弧的同時(shí)，受到電弧的向上反彈力，碳素棒難以深插電爐內(nèi)，對(duì)于爐內(nèi)整體加熱不利，熱利用率不高，能耗高，現(xiàn)在產(chǎn)生一噸單晶硅消耗的石墨碳素棒為80130公斤，生產(chǎn)成本大。并且目前使用的碳電極的因?yàn)槌煞衷螂娮杪矢?，抗折抗壓性不?qiáng)，灰分大，廢料多。當(dāng)在生產(chǎn)單晶硅時(shí)，硅冶煉爐中的電弧集中應(yīng)區(qū)，常會(huì)發(fā)生充分過(guò)度反應(yīng)，原料局部供應(yīng)不及時(shí)，而造成資源的浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種以碳素為主要成分的電極導(dǎo)電材料，這種材料主要應(yīng)用于工業(yè)硅的生產(chǎn)，解決了當(dāng)在生產(chǎn)工業(yè)硅時(shí)，硅冶煉爐中的電弧集中應(yīng)區(qū)原料局部供應(yīng)不及時(shí)，浪費(fèi)資源的問(wèn)題，可以及時(shí)補(bǔ)充硅原料，生產(chǎn)率大大提高，制成的電極還具有電阻率低、體積密度大，抗折、抗壓強(qiáng)度高，熱膨脹系數(shù)小，灰分少的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還針對(duì)現(xiàn)有碳素棒難以深插電爐內(nèi)，放電弧位置過(guò)于集中，耗電量大的問(wèn)題，在相同的碳素體積情況下，具有較高的表面比，工作面積大，放電面積大，產(chǎn)生熱效率高，可以更節(jié)約耗材碳素電極的使用量，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單巧妙，能耗小，產(chǎn)熱量高，熱利用率高，爐內(nèi)缺碳時(shí)及時(shí)吹碳、多碳時(shí)及時(shí)減碳、吹料，添加方便，可以連續(xù)作業(yè)的碳素空心電極。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種以碳素為主要成分的電極材料，包括焦碳、石墨碎、無(wú)煙石墨煤、石墨焦、氧化硅、硬脂酸、煅燒石油焦、改質(zhì)瀝青經(jīng)物理混合而成，所述的焦碳為針狀焦，粒度為050mm，石墨粒度為080mm，無(wú)煙石墨煤粒度為050mm，石墨焦粒度為050腿，氧化硅粒度為0.lmm0.3mm，煅燒石油焦粒度為050mm，<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>由上述電極材碳素料制成的一種碳素空心電極，包括電極主體和石墨電極接頭，所述的電極主體和電極接頭皆為空心筒狀，所述的電極主體上下兩端部具有螺紋，電極接頭上也設(shè)有螺紋；所述的電極接頭小于電極主體，電極接頭與電極主體通過(guò)螺紋連接。所述的電極主體上下兩端具有凹臺(tái)，凹臺(tái)側(cè)壁為內(nèi)螺紋，電極接頭上設(shè)有外螺紋。所述的電極主體上下兩端部的螺紋為外螺紋；電極接頭上為內(nèi)螺紋。所述的電極接頭位于電極主體凹臺(tái)內(nèi)部。所述的電極接頭上下兩邊各連接一個(gè)電極主體，若干個(gè)電極主體通過(guò)電極接頭串接成一條桿狀。所述的電極接頭的內(nèi)孔直徑為580毫米，外徑為610毫米，長(zhǎng)度小于2.7米，采用大大超過(guò)以往電極尺寸的結(jié)構(gòu)，便于從中孔直接加料，加料迅速。使用時(shí)，若干個(gè)電極主體與電極接頭通過(guò)螺紋串接成一條首尾相連的桿狀，氮?dú)饣蛘叨栊詺怏w從碳素空心電極的通孔中吹入，形成防氧化保護(hù)氣層，當(dāng)反應(yīng)區(qū)原料減少時(shí),也可以通過(guò)從碳素空心電極的通孔中及時(shí)吹入料粉，直接作用于電弧區(qū)，反應(yīng)快，效率高，使生產(chǎn)始終保持高效的生產(chǎn)狀態(tài)。采用上述方案后，本發(fā)明的一種以石墨為主要成分的電極材料的原料中特別的添加了氧化硅，在放電的同時(shí)補(bǔ)充硅原素，提高生產(chǎn)率；各種成份采用大顆粒原料，原料顆粒大于以往采用的直徑，大顆粒礦石使料層透氣性好，增加通透性，放電弧充分，這種原料改善了成品的電阻率、抗折、抗壓強(qiáng)度，可以用于制造超出以往的長(zhǎng)度、面積的大尺寸電極，熱膨脹系數(shù)小，灰分少。由于采用了空心筒狀電極主體和電極接頭通過(guò)螺紋首尾連接的形式，產(chǎn)品中空，在相同的碳素體積情況下，具有較高的表面比，工作面積大，放電面積大，產(chǎn)生熱效率高，可以更節(jié)約耗材碳素電極的使用量，電極接頭小于電極主體，電阻率低、體積密度大、抗折強(qiáng)度強(qiáng)，抗壓強(qiáng)度強(qiáng)，熱膨脹系數(shù)小，灰分小。電極接頭與電極主體通過(guò)螺紋連接，添加補(bǔ)充電極方便。形成防氧化保護(hù)氣層，電弧在碳素空心電極的的底部形成環(huán)形電弧環(huán)，放電區(qū)域大，加熱面積大，生產(chǎn)效率提高。當(dāng)反應(yīng)區(qū)原料減少時(shí),可以通過(guò)從碳素空心電極的通孔中及時(shí)吹入料粉，直接作用于電弧區(qū)，反應(yīng)快，效率高，使生產(chǎn)始終保持高效的生產(chǎn)狀態(tài)。通孔中及時(shí)吹入料粉，直接作用于電弧區(qū)，反應(yīng)快,效率高，使生產(chǎn)始終保持高效的生產(chǎn)狀態(tài)下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明圖1是本發(fā)明的一種較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖2是本發(fā)明的圖1中所示實(shí)施例的立體分解圖；圖3是本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖。具體實(shí)施方式一種以碳素為主要成分的電極導(dǎo)電材料，包括焦碳、石墨、無(wú)煙石墨煤、石墨焦氧化硅、硬脂酸、煅燒石油焦、改質(zhì)瀝青經(jīng)物理混合而成，焦碳為針狀焦，粒度為050mm,石墨粒度為080mm，無(wú)煙石墨煤粒度為050mm，石墨焦粒度為050mm，氧化硅粒度為0.lmm0.3mm，煅燒石油焦粒度為050mm，各組分的重量百分比為焦碳810%，石墨碎2035%，無(wú)煙石墨煤1520%，冶金石墨焦920%，氧化硅1.21.8%，硬脂酸0.31%，煅燒石油焦820%，改質(zhì)瀝青1520%。實(shí)施例一一種以石墨為主要成分的電極導(dǎo)電材料，包括各組分的重量百分比為焦碳為針狀焦粒度為50mm，重量百分比為10%，石墨碎無(wú)煙石墨煤冶金石墨焦氧化硅硬脂酸煅燒石油焦改質(zhì)瀝青粒度為80誦，粒度為50mm，粒度為50ram,粒度為0.3rran，1%,粒度為50跳17.2%。重量百分比為20%，重量百分比為15%，重量百分比為20%，重量百分比為1.8%,15%,實(shí)施例二一種以碳素為主要成分的電極導(dǎo)電材料，包括各組分的重量百分比為:各組分的重量百分比為-針狀焦，粒度為30mm，8%,石墨碎粒度為50咖，35%,無(wú)煙石墨煤粒度為30mm，15%，石墨焦粒度為30mm，12%，氧化硅粒度為0.lmm，1.2%，硬脂酸1%，煅燒石油焦粒度為30mm，8%,改質(zhì)瀝青19.8%。由上述電極材料制成的一種碳素空心電極，包括電極主體1和電極接頭2，如圖2所示電極主體1和電極接頭2皆為空心筒狀，電極主體1內(nèi)通孔13，電極接頭2空心筒狀。電極主體l上下兩端部具有螺紋ll，電極接頭2上也設(shè)有螺紋21;電極接頭小2于電極主體1，電極接頭與電極主體通過(guò)螺紋ll、21連接。電極主體1上下兩端具有凹臺(tái)12，凹臺(tái)12側(cè)壁為內(nèi)螺紋11，電極接頭2上設(shè)有外螺紋21。電極接頭位于電極主體凹臺(tái)12內(nèi)部。電極接頭2上下兩邊各連接一個(gè)電極主體1，若干個(gè)電極主體1通過(guò)電極接頭2串接成一條桿狀，如圖l所示。由上述電極材料制成的一種碳素空心電極，抗折強(qiáng)度強(qiáng)，抗壓強(qiáng)度強(qiáng)，由此可以大大加大電極的生產(chǎn)尺寸，如電極接頭的內(nèi)孔直徑為580毫米，外徑為610毫米，長(zhǎng)度小于2.7米。電極主體內(nèi)的通孔直徑也大于580毫米，則可以增加通氣及加料量，充分形成保護(hù)氣流、迅速加料。使用時(shí)，若干個(gè)電極主體與電極接頭通過(guò)螺紋串接成一條首尾相連的桿狀，氮?dú)饣蛘叨栊詺怏w從碳素空心電極的通孔中吹入，形成防氧化保護(hù)氣層，電弧在碳素空心電極的的底部形成環(huán)形電弧環(huán)。石墨為主要成分的電極材料的原料中特別的添加了氧化硅，在放電的同時(shí)補(bǔ)充硅原素，提高生產(chǎn)率；各種成份采用大顆粒原料，原料顆粒大于以往采用的直徑，大顆粒礦石使料層透氣性好，增加通透性，放電弧充分，這種原料改善了成品的電阻率、抗折、抗壓強(qiáng)度，可以用于制造超出以往的長(zhǎng)度、面積的大尺寸電極，熱膨脹系數(shù)小，灰分少。以上實(shí)施例僅供說(shuō)明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變化，如如圖3所示，電極主體1上下兩端部的螺紋為外螺紋；電極接頭2上為內(nèi)螺紋。因此，所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求限定。權(quán)利要求1、一種以碳素為主要成分的電極導(dǎo)電材料，其特征在于包括焦碳、石墨、碎無(wú)煙石墨煤、石墨焦氧化硅、硬脂酸、煅燒石油焦、改質(zhì)瀝青經(jīng)物理混合而成，所述的焦碳為針狀焦，粒度為0～50mm，石墨粒度為0～80mm，無(wú)煙石墨煤粒度為0～50mm，石墨焦粒度為0～50mm，氧化硅粒度為0.1mm～0.3mm，煅燒石油焦粒度為0～50mm，各組分的重量百分比為焦碳8～10％，石墨碎20～35％，無(wú)煙石墨焦15～20％，冶金石墨焦9～20％，氧化硅1.2～1.8％，硬脂酸0.3～1％，煅燒石油焦8～20％，改質(zhì)瀝青15～20％。2、由權(quán)利要求1所述的碳素電極導(dǎo)電材料制成的一種碳素空心電極，其特征在于包括電極主體和電極接頭，所述的電極主體和電極接頭皆為空心筒狀，所述的電極主體上下兩端部具有螺紋，電極接頭上也設(shè)有螺紋；所述的電極接頭小于電極主體，電極接頭與電極主體通過(guò)螺紋連接。3、如權(quán)利要求2所述的一種碳素空心電極，其特征在于所述的電極主體上下兩端具有凹臺(tái)，凹臺(tái)側(cè)壁為內(nèi)螺紋，電極接頭上設(shè)有外螺紋。4、如權(quán)利要求2所述的一種碳素空心電極，其特征在于所述的電極主體上下兩端部的螺紋為外螺紋；電極接頭上為內(nèi)螺紋。5、如權(quán)利要求3所述的一種碳素空心電極，其特征在于所述的電極接頭位于電極主體凹臺(tái)內(nèi)部。6、如權(quán)利要求2所述的一種碳素空心電極，其特征在于所述的電極接頭上下兩邊各連接一個(gè)電極主體，若干個(gè)電極主體通過(guò)電極接頭串接成一條桿狀。7、如權(quán)利要求2所述的一種碳素空心電極，其特征在于所述的電極接頭的內(nèi)孔直徑為580毫米，外徑為610毫米，長(zhǎng)度小于2.7米。全文摘要本發(fā)明涉及一種鐵合金電爐冶煉中使用的碳素電極原料及其結(jié)構(gòu)。提供一種以碳素為主要成分的電極導(dǎo)電材料，還提供一種碳素空心電極，包括電極主體和電極接頭，所述的電極主體和電極接頭皆為空心筒狀，所述的電極主體上下兩端具有凹臺(tái)，凹臺(tái)側(cè)壁設(shè)有內(nèi)螺紋；所述的電極接頭小于電極主體，電極接頭通過(guò)外螺紋與電極主體連接。在相同的碳素體積情況下，具有較高的表面比，工作面積大，放電面積大，產(chǎn)生熱效率高，可以更節(jié)約耗材碳素電極的使用量，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單巧妙，能耗小，產(chǎn)熱量高，熱利用率高，爐內(nèi)缺碳時(shí)及時(shí)吹碳、多碳時(shí)及時(shí)減碳、吹料，添加方便，可以連續(xù)作業(yè)的碳素空心電極。文檔編號(hào)C08L95/00GK101282601SQ20081009423公開(kāi)日2008年10月8日申請(qǐng)日期2008年4月23日優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日發(fā)明者恒劉,張振海,毅黃申請(qǐng)人:北京民海艷科技有限公司