專利名稱：：直徑600mm超高功率石墨電極及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種石墨電極及其生產(chǎn)方法，特別是直徑600隱超高功率石墨電極及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：通常，生產(chǎn)超高功率石墨電極的主要原料是針狀焦，它又分為石油系針狀焦和煤系針狀焦。煤系針狀焦與石油系針狀焦相比，其優(yōu)點是價格低廉，熱膨脹系數(shù)低；缺點是脹裂大。因脹裂大，產(chǎn)品堆密度的下降會導(dǎo)致產(chǎn)品強度的下降，甚至?xí)乖谥圃祀姌O時因電極發(fā)生破損而報廢。使用煤系針狀焦生產(chǎn)大規(guī)格超高功率石墨電極時存在著較大的難度，主要是因為煤系針狀焦中硫、氮含量高，在石墨化處理過程中容易造成制品脹氣，生產(chǎn)裂紋廢品；又因大顆粒含量少，顆粒強度較低，在使用大顆粒配方時，配料比例容易遭到破壞；還由于熱脹系數(shù)較高，影響電極最終的抗熱振性能；并且煤系針狀焦的長寬比較小，會對電極產(chǎn)品的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能有影響。而我國生產(chǎn)的煤系針狀焦與進口的煤系針狀焦相比存在差異，表現(xiàn)為主要理化指標真密度偏低、熱膨脹系數(shù)和硫含量偏高，釆用我國生產(chǎn)的煤系針狀焦只能生產(chǎn)直徑①400mm以下規(guī)格超高功率石墨電極，要生產(chǎn)大規(guī)格直徑①600mm超高功率石墨電極有很大難度。目前，凡生產(chǎn)大規(guī)格超高功率石墨電極的，大多數(shù)是釆用優(yōu)質(zhì)的石油系針狀焦，只有曰本曾釆用日本本國生產(chǎn)的煤系針狀焦，而日本生產(chǎn)的煤系針狀焦的主要理化指標要好于我國生產(chǎn)的煤系針狀焦。我國生產(chǎn)超高功率石墨電極的主要原料一針狀焦，長期以來依賴進口，且進口原料價格昂貴，造成生產(chǎn)成本高，并嚴重制約我國炭素行業(yè)超高功率石墨電極產(chǎn)能和枧格的擴大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種直徑600鵬超高功率石墨電極及其生產(chǎn)方法，它能夠克服已有技術(shù)的不足，可采用主要理化指標真密度偏低，熱膨脹系數(shù)和含硫量偏高的國產(chǎn)煤系針狀焦，生產(chǎn)直徑600mm超高功率石墨電極，能有效地降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，并使產(chǎn)品質(zhì)量指標和使用性能均能達到國際標準。本發(fā)明產(chǎn)品直徑600mm超高功率石墨電極是以國產(chǎn)煤系針狀焦為原料,其具體配方包括大粒度煤系針狀焦、中粒度煤系針狀焦和小粒度粉子組成的干料，以及粘結(jié)劑、添加劑和生碎組份，經(jīng)粉碎篩分、配料、混捏、成型、焙燒、浸漬、石墨化、加工成品工序制成。該配方組合物按重量百分比計算為干料中的大粒度煤系針狀焦40%、中粒度煤系針狀焦20%、小粒度粉子40%,而粘結(jié)劑占干料總重的25-30%、添加劑中的硬脂酸占干料總重量的0.5-0.8%、Fe203鐵粉占干料總重量的0.5%、生碎占干料總重量的5%。所述的粘結(jié)劑為改質(zhì)瀝青；所述的大粒度煤系針狀焦的粒度為20—30隱，中粒度煤系針狀焦的粒度為10—"mm,小粒度粉子為小于200目粉子。其生產(chǎn)方法包括如下工藝步驟U〉、制電極生制品將原料煤系針狀焦粉碎并篩分成規(guī)定的大、中、小不同規(guī)格的顆粒度，進入自動配料系統(tǒng)進行配料，制得干料，將干料加熱至180—20(TC后自動卸入混捏機，加入粘結(jié)劑瀝青、添加劑硬脂酸和FeA鐵粉，在180—20(TC的混捏溫度下混捏并保持15分鐘，制得糊料，將該糊料噴水冷卻到130-14(TC排入壓機，壓機在設(shè)計的熱工溫度下進行抽真空，其抽真空度《22mmHg，在1300噸搗固壓力下?lián)v固并保持10秒鐘，以主柱塞速度為60mm/分的擠壓速度進擠壓，使體積密度>1.74g/cm3,再剪切，得到符合技術(shù)要求的生制品，待用?！?〉、焙燒、浸漬將上述待用生制品裝入焙燒罐，并按規(guī)定的技術(shù)要求向焙燒罐中鋪設(shè)填充料，完成裝罐工序后，送入焙燒爐進行焙燒熱處理，在焙燒熱處理的過程中，按規(guī)定的升溫曲線即一次焙燒曲線自動執(zhí)行升溫，在逐漸升溫至最高溫度90(TC,再自然冷卻至SOO'C出爐，完成一次焙燒工序，而后用拋丸機進行噴丸處理，用浸漬瀝青在10-15bar壓力下進行高壓浸漬處理后，再按照二次焙燒曲線進行二次焙燒，獲得合格焙燒品，待用。〈3〉、石墨化處理將上述待用的焙燒品經(jīng)過平端，再按照首尾連接的方式裝入內(nèi)熱串接式石墨化爐內(nèi)，覆蓋保溫材料，完成裝爐工序，再按照設(shè)定的送電曲線進行送電石墨化處理，該處理溫度最高達到3000°C，獲得石墨化品，待用。〈4〉、加工、成品將上述待用的石墨化品按照規(guī)定的技術(shù)要求進行測試，加工成規(guī)定規(guī)格的成品，經(jīng)嚴格的指標和尺寸檢測，再按規(guī)定的匹配要求進行預(yù)組裝、包裝、入庫。所述的送電曲線是根據(jù)直徑600,規(guī)格的煤系針狀焦石墨電極，在內(nèi)熱串接式石墨化爐內(nèi)進行石墨化處理時，由于硫、氮元素的存在容易產(chǎn)生氣脹的特點，在對內(nèi)熱串接石墨化送電升溫的關(guān)鍵階段1800-230(TC進行溫度和位移測量，按照石墨化過程中不同溫度階段制品的收縮和膨脹原理，而設(shè)計的用于直徑為600腿規(guī)格的煤系針狀焦電極石墨化送電曲線。該石墨化送電曲線的技術(shù)要求是直徑①600mm焙燒品、單柱裝爐、23噸/爐，起始功率3600KW,送電時長12小時，計劃耗電量81500KWh。該石墨化送電曲線如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>所述的一次焙燒曲線如下一次焙燒曲線<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，可利用主要理化指標真密度偏低，熱膨脹系數(shù)和含硫、氮量偏高的煤系針狀焦，能生產(chǎn)出直徑600隨大規(guī)格超高功率石墨電極，經(jīng)檢測，該電極的體積密度為1.70g/cm3,抗折強度為11.6MPa,彈性模量為8.66GPa，電阻率為3.7)jQm,熱膨脹系數(shù)為1.2xl(T7'C，完全達到國際標準。從而可解決我國產(chǎn)煤系針狀焦因主要理化指標真密度偏低、熱膨脹系數(shù)和含硫偏高而無法生產(chǎn)大規(guī)格直徑600隱超高功率石墨電極的難題，并能實現(xiàn)大規(guī)格超高功率石墨電極的主要原料針狀焦的國產(chǎn)化，同時，還能有效地解決我國因原料針狀焦長期依賴進口，且價格昂貴，而嚴重制約我國炭素行業(yè)超高功率石墨電極產(chǎn)能和規(guī)模的擴大問題?？山档蜕a(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。本發(fā)明產(chǎn)品在某一鋼鐵公司用戶的3'和4#100噸電弧爐和另一鋼管公司用戶購2#100噸電弧爐上煉鋼試用，試用結(jié)果是煉鋼單耗分別為1.176公斤Z噸鋼和1.223公斤/。電鋼，達到用戶1.20公斤/噸鋼和1.25公斤/p屯鋼消耗的指標要求，用戶十分滿意。并評價說試驗電極能夠滿足100噸90MVA超高功率電弧爐大電壓長弧搡作的冶煉要求；電極在使用過程中沒有出現(xiàn)斷裂和脫扣現(xiàn)象；試驗電極的抗氧化性能、煉鋼單耗與國外進口電極水平相當。由此，可以看出本發(fā)明產(chǎn)品達到了國際水平。附圖為直徑600隱超高功率石墨電極及其生產(chǎn)方法的工藝流程圖。具體實施方式下面結(jié)合實施例詳細描述本發(fā)明的具體突施方式。-本發(fā)明產(chǎn)品是利用100%山西宏特國產(chǎn)煤系針狀焦為原料，根據(jù)該原料的微觀結(jié)構(gòu)，真密度、熱膨脹系數(shù)、振實密度、抗碎強度的性能,以及該煤系針狀焦對粘結(jié)劑的吸附性能，而設(shè)計的大、中、小顆粒度粒級的超高功率石墨電極的配方。該配方包括20-30mm大粒度煤系針狀焦、10—20mm中粒度煤系針狀焦及小于200目的小粒度粉子組成的干料，以及粘結(jié)劑改質(zhì)瀝青、添加劑硬脂酸及FeA鐵粉，生碎組份，該組合物按重量百分比計算20-30mm大粒度煤系針狀焦40%,10—20隱中粒度煤系針狀焦20%，小于200目的小粒度粉子40%,粘結(jié)劑改質(zhì)瀝青占干料總重量的25-30%,添加劑硬脂酸占干料總重量的0.5-0.8%,添加劑Fe203鐵粉占干料總重量的0.5%,生碎占干料總重量的5%。本發(fā)明生產(chǎn)方法包括如下工藝步驟〈1〉、制電極生制品將原料煤系針狀焦放置于懸輥式磨粉機內(nèi)粉碎，篩分出20-30mm大粒度煤系針狀焦、10—20mm中粒度煤系針狀焦以及小于200目的小粒度粉子，再按配方規(guī)定量將上述篩分的大、中、小粒度的針狀焦、粉子送入自動配料系統(tǒng)，進行自動混合配料成干料，該干料經(jīng)預(yù)熱器加熱至180-20(TC,自動卸入艾利許混捏機，再加入配方規(guī)定量的粘結(jié)劑熔化瀝青，以及配方規(guī)定量的添加劑硬脂酸和FeA鐵粉，在180-20(TC溫度下混捏，并保持15分鐘，混捏成糊料，對糊料噴水冷卻到130-14(TC，排入3000噸立搗臥擠油壓機，該油壓機在設(shè)計的熱工溫度下，進行抽真空，其真空度《22mmHg,真空保持100秒，在1300噸搗固壓力下?lián)v固，并保壓10秒，再以主柱塞速度60mm/分的擠壓速度進行擠壓，生產(chǎn)出體積密度^1.74g/cm3的壓型品，剪切，獲得符合技術(shù)要求的電極生制品，待用。〈2〉、焙燒、浸漬將上述待用的電極生制品單根裝入焙燒灌，按照填充料鋪設(shè)的技術(shù)要求在焙燒灌內(nèi)鋪設(shè)填充料，達到隔絕空氣和均勻傳熱的目的，裝罐完成，由輸送車推入車底式焙燒爐內(nèi)進行焙燒熱處理，在該熱處理過程中的升溫，是按照設(shè)定的升溫曲線即一次焙燒曲線自動執(zhí)行升溫，當逐漸升溫至最高溫度90(TC,再自然冷卻到30(TC出爐，完成一次焙燒工序，而后用拋丸機進行噴丸處理，再加入浸漬瀝青，在10-15bar壓力下進行高壓浸漬處理后，而后按照二次焙燒曲線進行二次焙燒，獲得符合質(zhì)量要求的電極焙燒品，待用?！?〉、石墨化處理將上述待用電極焙燒品經(jīng)過平端工序，再按照首尾連接的方式裝入"n"形內(nèi)熱串接石墨化爐內(nèi)，并覆蓋保溫材料，完成裝爐工序，再按照設(shè)定的送電曲線進行送電石墨化處理，該處理溫度最高可達3000°C，獲得合格的石墨化品，并按照規(guī)定對該石墨化品進行測試?！?〉、加工成品將上述經(jīng)過測試的石墨化品，通過數(shù)控加工機床，加工成直徑600mmx長2400mm規(guī)格的成品，再進行嚴格的指標和尺寸檢測后，與錐形接頭按照精度要求和指標匹配要求進行預(yù)組裝、包裝、入庫。本發(fā)明產(chǎn)品經(jīng)國家檢測中心一中鋼集團鞍山熱能研究院檢測，產(chǎn)品體積密度為1.70g/cm3,抗折強度11.6MPa,彈性模量8.66GPa，電阻率3.7(iQm，熱膨脹系數(shù)1.2x10—7°C,完全達到國際標準。權(quán)利要求1、一種直徑600mm超高功率石墨電極，包括由大粒度煤系針狀焦、中粒度煤系針狀焦以及小粒度粉子組成的干料，以及粘結(jié)劑、添加劑、生碎組份，經(jīng)粉碎篩分、配料、混捏、成型、焙燒、浸漬、石墨化、加工成品工序制成，該組合物按重量百分比計算大粒度煤系針狀焦40％，中粒度煤系針狀焦20％，小粒度粉子40％，粘結(jié)劑占干料總重量的25-30％，添加劑硬脂酸占干料總重量的0.5-0.8％，添加劑Fe2O3鐵粉占干料總重量的0.5％，生碎占干料總重量的5％，所述的粘結(jié)劑為改質(zhì)瀝青。2、如權(quán)利要求1所述的直徑600mm超高功率石墨電極的生產(chǎn)方法，其特征在于，該生產(chǎn)方法包括如下的工藝步驟〈1〉、制電極生制品將原料煤系針狀焦粉碎并篩分成規(guī)定的大、中、小不同規(guī)格粒度，進入自動配料系統(tǒng)進行配料，制得干料，將干料加熱至180-20(TC后自動卸入混捏機，加入粘結(jié)劑瀝青、添加劑硬脂酸和Fe^鐵粉，在180-20(TC的混捏溫度下混捏，并保持15分鐘，制成糊料，將糊料噴水冷卻到130-14(TC,排入壓機，壓機在設(shè)計的熱工溫度下，進行抽真空，其真空度《"mmHg,在搗固壓力為1300噸的壓力下?lián)v固，并保壓10秒鐘，以主柱塞速度為60,/分的擠壓速度進行擠壓，使體積密度》1.74g/cm3,剪切制得生制品，待用；〈2〉、焙燒、浸漬將上述待用的電極生制品裝入焙燒灌，并按規(guī)定的技術(shù)要求向焙燒灌中鋪設(shè)填充料，完成裝罐工序后，將焙燒灌送入焙燒爐進行焙燒熱處理，在該焙燒熱處理過程中按照規(guī)定的升溫曲線一次焙燒曲線，自動執(zhí)行升溫，在焙燒逐漸升溫至最高溫度900°C,再自然冷卻到30(TC出爐，完成一次焙燒工序，而后釆用拋丸機進行噴丸處理，用浸漬瀝青，在10-15bar壓力下高壓浸漬處理后，再按照二次焙燒曲線進行二次焙燒，獲得合格的焙燒品，待用；〈3〉、石墨化處理將上述待用的焙燒品經(jīng)過平端工序后，按照首尾連接的方式裝入內(nèi)熱串接式石墨化爐內(nèi)，覆蓋保溫材料，完成裝爐工序，再按照設(shè)定的送電曲線進行送電石墨化處理，該處理溫度最高可達300(TC,獲得石墨化品，待用；〈4〉、加工成品將上述待用的石墨化品，按照規(guī)定的技術(shù)要求進行測試后，再加工成規(guī)定規(guī)格的成品，經(jīng)嚴格指標和尺寸的檢測，而后按規(guī)定的匹配要求進行預(yù)組裝、包裝、入庫。3、如權(quán)利要求2所述的直徑600mm超高功率石墨電極的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的送電曲線如下<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>4、如權(quán)利要求2所述的直徑600隱超高功率石墨電極的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的一次焙燒曲線如下一次焙燒曲線<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>全文摘要一種直徑600mm超高功率石墨電極及其生產(chǎn)方法，它利用主要理化指標真密度偏低，熱膨脹系數(shù)和含硫量偏高的國產(chǎn)煤系針狀焦，可生產(chǎn)直徑600mm大規(guī)格超高功率石墨電極，經(jīng)檢測該產(chǎn)品體積密度，抗折強度，彈性模量，電阻率及熱膨脹系數(shù)均達到國際標準，從而可解決我國產(chǎn)煤系針狀焦，因主要理化指標真密度偏低、熱膨脹系數(shù)和含硫偏高而無法生產(chǎn)大規(guī)格直徑600mm超高功率石墨電極的難題，并能實現(xiàn)大規(guī)格超高功率石墨電極的主要原料針狀焦的國產(chǎn)化，同時，還能解決我國因原料針狀焦長期依賴進口，且價格昂貴，而嚴重制約我國炭素行業(yè)超高功率石墨電極產(chǎn)能和規(guī)模的擴大問題?？山档蜕a(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。文檔編號H05B7/085GK101553060SQ20091006479公開日2009年10月7日申請日期2009年5月7日優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日發(fā)明者譚煒洲,陳宗義,陳文來申請人:平煤集團開封炭素有限責(zé)任公司