專利名稱：一種大直徑半石墨質炭電極及其生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種大直徑半石墨質炭電極和生產(chǎn)該大直徑半石墨質炭電極的生產(chǎn)方法。
背景技術：
在鐵合金生產(chǎn)中，導電電極是礦熱爐導電系統(tǒng)中重要組成部分，也是礦熱爐生產(chǎn) 中主要消耗材料之一，導電電極的種類及質量關系到鐵合金生產(chǎn)能否正常進行和各項經(jīng)濟 指標的考核。目前作為礦熱爐導電極共有三類包括石墨電極、炭電極和自焙電極。石墨電極灰分低、電阻率低、允許電流密度高，在耗電量上的考核上，石墨電極應 該是最優(yōu)選擇，但是石墨電極的生產(chǎn)工藝流程長，特別在石墨化時需要耗費大量電能，據(jù)資 料顯示，1噸石墨化耗電量約為4500kwh至5000kwh，其產(chǎn)品價格也相當高，是炭電極和自 焙電極價格的兩至四倍，再者石墨電極受其成型工藝(擠壓成型)限制，產(chǎn)品規(guī)格最大為 700mm,已經(jīng)不能滿足礦熱爐容量不斷擴大的趨勢要求。而自焙電極在礦熱爐焙燒時分解排 出大量的浙青煙氣無法集中處理直接排到大氣中，惡化礦熱爐操作環(huán)境，同時給大氣環(huán)境 帶來嚴重的危害，且自焙電極電阻率大，單位產(chǎn)品耗電量大、質量差，極易發(fā)生軟斷或硬斷 等質量事故，給礦熱爐操作帶來極大的質量隱患和人身安全隱患。目前，礦熱爐的容量越來越大(國外大型礦熱爐變壓器容量已達到1000000KVA)， 國家對環(huán)境保護的要求越來越嚴。礦熱爐的變壓器容量容量越大，就意味著需要的導電 極的直徑就越大、質量要求就越高。炭電極在上述三種電極中，不僅價格低、質量高，且能 夠實現(xiàn)大直徑的要求。目前的炭電極主要成分是電煅煤、煅后焦、煤浙青和少量的石墨材 料。按照炭電極材料內對其導電性能的影響，石墨材料含量越高，電阻率就越低、導電性能 就越高，耗電量就越低，但是石墨材料的含量高的情況下，帶來毛坯成型的困難，且易發(fā)生 產(chǎn)品裂紋，大直徑炭電極的生產(chǎn)的難度更大。中國專利號為2006101316492的專利公開 一種大直徑管狀半石墨炭電極的生產(chǎn)方法，該專利公開的方法加工的炭電極的直徑最大為 1200mm，且石墨材料的含量僅為28 32 %，又加上是管狀石墨電極，其成型難度都大為降 低。中國專利號為=031503039的專利公開的一種含鱗片石墨的炭電極的生產(chǎn)工藝，該專利 公開的炭電極的石墨含量僅為2 8%，炭電極的直徑也僅為650mm，不能滿足大直徑炭電 極的要求。本申請人先期申請的專利，申請?zhí)枮?00810049555X，該申請公開的炭電極材料 石墨材料的含量為19. 8 22. 5%，石墨含量還不能滿足日益提高的市場需求。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是目前炭電極石墨含量低、直徑小，且石墨含量高、直 徑大的炭電極不易生產(chǎn)、加工的技術問題。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種大直徑半石墨質炭電極，包括20%的粒 狀電煅煤和18%的煤浙青，該半石墨質炭電極還包括40%的粉狀石墨材料和22%的粉狀 煅后焦，上述四種成分的總重量為100%，所述的電煅煤、石墨材料和煅后焦均勻分布在所述煤浙青粘結介質內。 進一步，所述的煤浙青為改質煤浙青。作為一種優(yōu)選方案，所述的石墨材料為石墨碎。為了解決本發(fā)明石墨含量高、直徑大炭電極生產(chǎn)、加工難度高的技術問題，本發(fā)明 還提供大直徑半石墨質炭電極的生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法包括以下步驟步驟一，預碎及中碎磨粉將電煅煤、石墨材料和煅后焦等大塊原料經(jīng)機械破碎和 研磨為顆粒料或粉料；步驟二，配料將各種破碎好的顆粒料和粉料按照電煅煤20%、石墨材料40%、煅 后焦22%的重量比稱重配比；步驟三，加溫混捏將混捏鍋預熱至140°C，常壓下將電煅煤、石墨材料加入混捏 鍋中加熱至140°C，干混15分鐘，排出物料中的水分，然后加入已完全融化并經(jīng)充分靜置且 溫度在180°C的18%煤浙青，濕混45分鐘呈糊料狀出鍋，排入料斗中；步驟四，晾料把料斗內的糊料放入經(jīng)過預熱且溫度穩(wěn)定在80°C的晾料拌筒中， 經(jīng)過15分鐘的攪拌晾料，糊料中的浙青煙氣沒大部分排出，糊料溫度達到iio°c時，放入稱 量裝置中稱重；步驟五，成型采用臥式雙向振動成型工藝，將稱重后的糊料振動成型為半石墨質 炭電極生坯；步驟六，焙燒采用環(huán)式焙燒爐，將半石墨質炭電極生坯在保護介質的保護下，在 隔絕空氣條件下，按曲線升溫速度進行加熱處理成半石墨質炭電極。作為一種優(yōu)選方案，所述的生產(chǎn)方法還包括機加工，焙燒完成的半石墨質炭電極 在機床上進行加工外圓和螺紋。本發(fā)明的有益效果在于1、本發(fā)明提供的半石墨質炭電極的石墨含量高、具有較低的電阻率，導電效果好， 且該大直徑半石墨質炭電極的機械強度高，結合致密，不易發(fā)生裂紋、硬斷或軟斷事故，能 夠滿足大容量礦熱爐的大直徑、高質量炭電極的要求；2、本發(fā)明提供的半石墨質炭電極的生產(chǎn)方法，流程短、效率高、能耗低，生產(chǎn)的產(chǎn) 品機械強度高、電阻率低。
具體實施例方式本發(fā)明公開的半石墨質炭電極的直徑為1400mm，該半石墨質炭電極包括20%的 粒狀電煅煤和18%的煤浙青，該半石墨質炭電極還包括40%的粉狀石墨材料和22%的粉 狀煅后焦，總重量為100%，所述的電煅煤、石墨材料和煅后焦均勻分布在所述煤浙青粘結 介質內；其中石墨材料為石墨碎，該石墨碎的來源于石墨電極機加工時的廢料或是石墨化 時所用的填充料等，原料易取得，該半石墨質炭電極材料中的煤浙青采用改質煤浙青，改質 煤浙青的殘?zhí)苛扛?，粘結性好，能夠很好地將均勻分布在煤浙青介質內的電煅煤、石墨材料 和煅后焦粉固定在炭電極內，因此，該半石墨質炭電極的機械強度高；本發(fā)明中采用的電煅 煤為電煅無煙煤。其中本發(fā)明所述的大直徑半石墨質炭電極的直徑為大于1200mm的半石 墨質炭電極。加工本發(fā)明1400mm直徑的半石墨質炭電極采用以下加工方法，所選用的原料為優(yōu)質電煅無煙煤、石墨碎、低硫煅后焦和改質煤浙青，其中電煅煤為20%、石墨碎為40%、 煅后焦22%、改質煤浙青18%，總重量100%。方法步驟為，步驟一，預碎及中碎磨粉將電 煅煤、石墨材料和煅后焦等大塊原料經(jīng)機械破碎和研磨為顆粒料或粉料；步驟二，配料將各種破碎好的顆粒料和粉料按照電煅煤20%、石墨材料40%、煅 后焦22%的重量比稱重配比；步驟三，加溫混捏將混捏鍋預熱至140°C，常壓下將電煅煤、石墨材料加入混捏 鍋中加熱至140°C，干混15分鐘，排出物料中的水分，然后加入已完全融化并經(jīng)充分靜置且 溫度在180°C的18%煤浙青，濕混45分鐘呈糊料狀出鍋，排入料斗中；步驟四，晾料把料斗內的糊料放入經(jīng)過預熱且溫度穩(wěn)定在80°C的晾料拌筒中， 經(jīng)過15分鐘的攪拌晾料，糊料中的浙青煙氣沒大部分排出，糊料溫度達到110°C時，放入稱 量裝置中稱重；步驟五，成型采用臥式雙向振動成型工藝，將稱重后的糊料振動成型為半石墨質 炭電極生坯；步驟六，焙燒采用高效節(jié)能環(huán)式焙燒爐，將半石墨質炭電極生坯在保護介質的保 護下，在隔絕空氣條件下，按曲線升溫速度進行加熱處理成半石墨質炭電 極；該曲線升溫速 度是呈上升型拋物線性速度；步驟七，機加工將焙燒完成的半石墨質炭電極在機床上進行加工外圓和螺紋。本發(fā)明加工的半石墨質炭電極的機械強度高，導電性能高。本發(fā)明炭電極的理 化指標為a、電阻率彡15~20u Q -m, b、抗折強度彡lOMPa, c、灰分彡0. 2%, d、硫含量 (0. 1%。本發(fā)明的加工方法流程短、效率高、能耗低，加工的半石墨質炭電極質量穩(wěn)定性 高，均質性好。本發(fā)明保護范圍不限于上述實施方式所描述的范圍，凡是依據(jù)本發(fā)明技術原理所 作的技術變形，均落入本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
一種大直徑半石墨質炭電極，包括20％的粒狀電煅煤和18％的煤瀝青，其特征在于，該半石墨質炭電極還包括40％的粉狀石墨材料和22％的粉狀煅后焦，上述四種成分的總重量為100％，所述的電煅煤、石墨材料和煅后焦均勻分布在所述煤瀝青粘結介質內。
2.根據(jù)權利要求1所述的大直徑半石墨質炭電極，其特征在于，所述的煤浙青為改質煤浙青。
3.根據(jù)權利要求1或2所示的大直徑半石墨質炭電極，其特征在于，所述的石墨材料為石墨碎。
4.一種加工權利要求1所述的大直徑半石墨質炭電極的生產(chǎn)方法，其特征在于，該生 產(chǎn)方法包括以下步驟步驟一，預碎及中碎磨粉將電煅煤、石墨材料和煅后焦等大塊原料經(jīng)機械破碎和研磨 為顆粒料或粉料；步驟二，配料將各種破碎好的顆粒料和粉料按照電煅煤20%、石墨材料40%、煅后焦 22%的重量比稱重配比；步驟三，加溫混捏將混捏鍋預熱至140°C，常壓下將電煅煤、石墨材料加入混捏鍋中 加熱至140°C，干混15分鐘，排出物料中的水分，然后加入已完全融化并經(jīng)充分靜置且溫度 在180°C的18%煤浙青，濕混45分鐘呈糊料狀出鍋，排入料斗中；步驟四，晾料把料斗內的糊料放入經(jīng)過預熱且溫度穩(wěn)定在80°C的晾料拌筒中，經(jīng)過 15分鐘的攪拌晾料，糊料中的浙青煙氣大部分排出，糊料溫度達到110°C時，放入稱量裝置 中稱重；步驟五，成型采用臥式雙向振動成型工藝，將稱重后的糊料振動成型為半石墨質炭電 極生坯；步驟六，焙燒采用環(huán)式焙燒爐，將半石墨質炭電極生坯在保護介質的保護下，在隔絕 空氣條件下，按曲線升溫速度進行加熱處理成半石墨質炭電極。
5.根據(jù)權利要求4所述的加工大直徑半石墨質炭電極的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述 的生產(chǎn)方法還包括機加工，焙燒完成的半石墨質炭電極在機床上進行加工外圓和螺紋。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大直徑半石墨質炭電極及其加工方法，該大直徑半石墨質炭電極，包括20％的粒狀電煅煤、18％的煤瀝青、40％的粉狀石墨材料和22％的粉狀煅后焦，總重量為100％，所述的電煅煤、石墨材料和煅后焦均勻分布在所述煤瀝青粘結介質內；本發(fā)明公開的加工方法，采用預碎及中碎磨粉、配料、加溫混捏、晾料、臥式成型、焙燒和機加工方法，加工出大直徑半石墨質炭電極。
文檔編號H05B7/085GK101808435SQ20101013691
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權日2010年3月31日
發(fā)明者馮金寶, 吳守峰, 張紅軍, 趙長青, 路二毛, 陰國勝 申請人:焦作市東星炭電極有限公司