一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电极及其制备方法
【专利摘要】本发明属于特炭质电极【技术领域】，公开了一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电极及其制备方法。其主要技术特征为：将煅后的固体原料电煅煤、石油焦、石墨碎，经振动筛筛分、电子配料系统配料后进入一种双速节能混捏锅同时加入经过处理的添加剂碳酸镁搅拌、干混后，加入煤沥青。由于碳酸镁是单斜结晶无定型粉末固体，无毒无、无气味，性质比较稳定，在炭质电极焙烧过程中易分解成氧化镁和二氧化碳。该抗氧化炭质电极采用碳酸镁作为电极的添加剂，可以改变电极的空气反映残余率，降低空气对电极的渗透率，改善电极的性能，达到降低电极电阻率和消耗、延长电极使用周期寿命、降低埋弧电炉生产成本的目的。
【专利说明】一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电极及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于特炭质电极【技术领域】，尤其涉及一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭 质电极及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 特大直径炭质电极被列入国家工信部《工业转型升级投资指南》鼓励发展的节能 环保产品，应用在工业硅、黄磷、电石、铁合金等埋弧电炉冶炼行业，并快速替代能耗和价格 较高的石墨电极和污染严重的电极糊，在同样容量的埋弧电炉上，特大直径炭质电极比石 墨电极直径更大，炉内弧带增宽，弧体稳定，保证了冶炼效率，降低了能消耗，保护了环境。
[0003] 随着国家节能减排政策的积极推进，国家发改委、工信部出台了一系列埋弧电炉 冶炼行业准入政策，电炉炉型规格逐渐加大，对埋弧电炉用大直径炭质电极提出了新的要 求。目前，我国特大直径炭质电极存在电阻率高、抗氧化性能力差、消耗高等缺点，与国际优 级特大直径炭质电极相比质量还存在一定的差距。为了提升特大直径炭质电极产品质量， 适应市场需求，通过深入研究材料性能，改变材料配比，增加石墨碎的含量、调整材料粒度， 在配方中加入添加剂等方式，降低特大直径炭质电极的空气渗透率，改善其性能，达到增大 炭质电极直径，降低炭质电极消耗、延长使用寿命、降低埋弧电炉冶炼成本的目的。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的第一个问题就是提供一种低电阻、抗氧化、低消耗的一种加入添 加剂的特大直径抗氧化炭质电极。
[0005] 为解决上述第一个问题，本发明提出的一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电 极包括下列重量份的组分： 粒径小于等于4mm的石墨碎 12 18重量份 粒径大于4mm小于等于8mm的石墨碎 12-18重量份 粒径大于8mm小于等于15mm的石墨碎 8-15重量份 石油焦 30 40重量份 电煅煤 5--15重量份 煤浙青 20--35重量份 碳酸镁 0.3--1.2重量份。
[0006] 其附加技术特征为还包括下列重量份的组分： 生碎 5-9重量份 焙烧碎 3--6重量份 收尘粉 2-4重量份。
[0007] 本发明要解决的第二个问题就是提供一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电 极的制备方法。
[0008] 为解决上述第二个问题，本发明一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电极的制 备方法包括下列步骤： 第一步：中碎、筛分、磨粉 将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分，将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分用球磨 机磨粉； 第二步：配料和干混 按权利要求1所述组分用电子配料系统称出12--18重量份粒径小于等于4_的石 墨碎、12-18重量份粒径大于4mm小于等于8mm的石墨碎、8-15重量份粒径大于8mm 小于等于15mm石墨碎、30- 40重量份石油焦、5-15重量份电煅煤、5-9重量份生 碎、3--6重量份焙烧碎、2--4重量份收尘粉，配料后进入双速节能混捏锅，同时将经过 处理的0. 3--1. 2重量份的碳酸镁加入混捏锅，搅拌、干混20--30分钟； 第三步：混捏 将温度为140°C--150〇C,20-35重量份煤浙青注入混捏锅，继续搅拌，混捏 30--35分钟后，温度升至165°C--175°C糊料出锅； 第四步：成型 出锅糊料进入无球团料的卧式电极均温锅，使糊料温度降至135°C-一140°C进入立式 振动抽真空成型机上的模具，上模下压后小幅预振8-10秒抬起上模排气后再抽真空持续 4-6分钟，真空度-0. 07至-0. 09MPa，再振动8--10分钟后，静置保压30--40分钟后将 电极脱模喷淋冷却，并在冷却池里水冷3--4小时； 第五步：焙烧 将特大直径炭质电极生制品送至焙烧炉。首先装炉，生坯垂直立装，生坯之间的距离 100--120mm，生坯与窑炉墙壁距离200--250mm，生坯下端铺150--250mm厚度的冶金 焦粉，生坯上端覆盖400--500mm厚度的冶金焦粉。然后进行温度控制，将温度由室温逐 步升至1250°C，使大直径炭质电极制成品经室温--230°C低温预热、230°C--400°C挥发 份排出、400°C--500°C半焦成型、500°C--700°C高温焦化、700°C--1250°C性能完善 四个阶段后，停火保温，自然冷却，待温度降至400°C以下出炉； 第六步：机加工 检验合格的特大直径炭质电极焙烧品经镗孔、镗头、车外圆、铣公头螺纹、铣母头螺纹 工序，即生产出一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电极成品。
[0009] 其附加技术特征为：第二步的配料和干混时加入5--9重量份的生碎、3--6重 量份焙烧碎、2--4重量份收尘粉构成的返回料。
[0010] 本发明所提供的一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电极同现有技术相比，将 煅后的固体原料电煅煤、石油焦、石墨碎，经振动筛筛分、电子配料系统配料后进入一种双 速节能混捏锅同时加入经过处理的添加剂碳酸镁搅拌、干混后，加入煤浙青。由于碳酸镁是 单斜结晶无定型粉末固体，无毒无、无气味，性质比较稳定，在炭质电极焙烧过程中易分解 成氧化镁和二氧化碳。采用碳酸镁作为电极的添加剂，可以改变电极的空气反映残余率，降 低空气对电极的渗透率，改善电极的性能，达到降低电极电阻率和消耗、延长电极使用周期 寿命、降低埋弧电炉生产成本的目的。一种加入添加剂的大直径抗氧化炭质电极直径可达 1400mm，长度达1900mm--3000mm，适应了冶炼行业大型埋弧电炉的要求。另外，在煅后的 固体原料中可加入生碎、焙烧碎、收尘粉构成的返回料，生碎及糊料成型后检查出的不合格 生制品，成型过程中剩余或掉落的糊渣，焙烧碎是焙烧后得到的不合格废品和机加工时的 切削碎，收尘粉是中碎和机加工时的除尘设备回收的粉料。可有利于原料的充分利用，降低 生产成本，保护环境。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为本发明一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电极的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图和具体实施例对本发明所提供的制备一种加入添加剂的特大直径 抗氧化炭质电极的工序进程及其结构做进一步的详细说明。
[0013] 如图1所示，一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电极包括电极本体1，电极本 体1两端分别设置有相匹配的公扣2、母扣3,公扣2、母扣3带有相匹配的外螺纹4、内螺纹 5 〇
[0014] 实施例1 : 第一步：中碎、筛分、磨粉 将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分，将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分用球磨 机磨粉； 第二步：配料和干混 按权利要求1所述组分用电子配料系统称出12重量份粒径小于等于4_的石墨碎、12 重量份粒径大于4mm小于等于8mm的石墨碎、8重量份粒径大于8mm小于等于15mm石墨碎、 30重量份石油焦、5重量份电煅煤、5重量份生碎、3重量份焙烧碎、2重量份收尘粉，配料后 进入双速节能混捏锅，同时将经过处理的0. 3重量份的碳酸镁加入混捏锅，搅拌、干混20分 钟； 第三步：混捏 将温度为140°C，20重量份煤浙青注入混捏锅，继续搅拌，混捏30分钟后，温度升至 165°C糊料出锅； 第四步：成型 出锅糊料进入无球团料的卧式电极均温锅，使糊料温度降至135°C进入立式振动抽真 空成型机上的模具，上模下压后小幅预振8秒抬起上模排气后再抽真空持续4分钟，真空 度-0. 07至-0. 09MPa，再振动8分钟后，静置保压30分钟后将电极脱模喷淋冷却，并在冷却 池里水冷3小时； 第五步：焙烧 将特大直径炭质电极生制品送至焙烧炉。首先装炉，生坯垂直立装，生坯之间的距 离100mm，生坯与窑炉墙壁距离200mm，生坯下端铺150mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆盖 400_厚度的冶金焦粉。然后进行温度控制，将温度由室温逐步升至1250°C，使大直径炭质 电极制成品经室温--230°C低温预热、230°C--400°C挥发份排出、400°C--500°C半焦 成型、500°C--700°C高温焦化、700°C--1250°C性能完善四个阶段后，停火保温，自然冷 却，待温度降至300°C出炉； 第六步：机加工 检验合格的特大直径炭质电极焙烧品经镗孔、镗头、车外圆工序加工出两端带有公头 2、母头3的电极本体1，然后经铣公头螺纹、铣母头螺纹工序在公头2、母头3上加工出相匹 配的外螺纹4、内螺纹5,即生产出一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电极成品。
[0015] 实施例2: 第一步：中碎、筛分、磨粉 将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分，将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分用球磨 机磨粉； 第二步：配料和干混 按权利要求1所述组分用电子配料系统称出15重量份粒径小于等于4_的石墨碎、15 重量份粒径大于4mm小于等于8mm的石墨碎、12重量份粒径大于8mm小于等于15mm石墨 碎、35重量份石油焦、10重量份电煅煤、7重量份生碎、4. 5重量份焙烧碎、3重量份收尘粉， 配料后进入双速节能混捏锅，同时将经过处理的〇. 7重量份的碳酸镁加入混捏锅，搅拌、干 混25分钟； 第三步：混捏 将温度为145, 30重量份煤浙青注入混捏锅，继续搅拌，混捏33分钟后，温度升至170°C 糊料出锅； 第四步：成型 出锅糊料进入无球团料的卧式电极均温锅，使糊料温度降至137°C进入立式振动抽真 空成型机上的模具，上模下压后小幅预振9秒抬起上模排气后再抽真空持续5分钟，真空 度-0. 07至-0. 09MPa，再振动9分钟后，静置保压35分钟后将电极脱模喷淋冷却，并在冷却 池里水冷3. 5小时； 第五步：焙烧 将特大直径炭质电极生制品送至焙烧炉。首先装炉，生坯垂直立装，生坯之间的距 离110mm，生坯与窑炉墙壁距离220mm，生坯下端铺200mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆盖 450mm厚度的冶金焦粉。然后进行温度控制，将温度由室温逐步升至1250°C，使大直径炭质 电极制成品经室温--230°C低温预热、230°C--400°C挥发份排出、400°C--500°C半焦 成型、500°C--700°C高温焦化、700°C--1250°C性能完善四个阶段后，停火保温，自然冷 却，待温度降至400°C以下出炉； 第六步：机加工 检验合格的特大直径炭质电极焙烧品经镗孔、镗头、车外圆工序加工出两端带有公头 2、母头3的电极本体1，然后经铣公头螺纹、铣母头螺纹工序在公头2、母头3上加工出相匹 配的外螺纹4、内螺纹5,即生产出一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电极成品。
[0016] 实施例3: 第一步：中碎、筛分、磨粉 将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分，将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分用球磨 机磨粉； 第二步：配料和干混 按权利要求1所述组分用电子配料系统称出18重量份粒径小于等于4_的石墨碎、18 重量份粒径大于4mm小于等于8mm的石墨碎、15重量份粒径大于8mm小于等于15mm石墨 碎、40重量份石油焦、15重量份电煅煤、9重量份生碎、6重量份焙烧碎、4重量份收尘粉，配 料后进入双速节能混捏锅，同时将经过处理的1. 2重量份的碳酸镁加入混捏锅，搅拌、干混 30分钟； 第三步：混捏 将温度为150°C，35重量份煤浙青注入混捏锅，继续搅拌，混捏35分钟后，温度升至 175 °C糊料出锅； 第四步：成型 出锅糊料进入无球团料的卧式电极均温锅，使糊料温度降至140°C进入立式振动抽真 空成型机上的模具，上模下压后小幅预振10秒抬起上模排气后再抽真空持续6分钟，真空 度-0. 07至-0. 09MPa，再振动10分钟后，静置保压40分钟后将电极脱模喷淋冷却，并在冷 却池里水冷4小时； 第五步：焙烧 将特大直径炭质电极生制品送至焙烧炉。首先装炉，生坯垂直立装，生坯之间的距 离120mm，生坯与窑炉墙壁距离250mm，生坯下端铺250mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆盖 500_厚度的冶金焦粉。然后进行温度控制，将温度由室温逐步升至1250°C，使大直径炭质 电极制成品经室温--230°C低温预热、230°C--400°C挥发份排出、400°C--500°C半焦 成型、500°C--700°C高温焦化、700°C--1250°C性能完善四个阶段后，停火保温，自然冷 却，待温度降至400°C以下出炉； 第六步：机加工 检检验合格的特大直径炭质电极焙烧品经镗孔、镗头、车外圆工序加工出两端带有公 头2、母头3的电极本体1，然后经铣公头螺纹、铣母头螺纹工序在公头2、母头3上加工出相 匹配的外螺纹4、内螺纹5,即生产出一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电极成品。
【权利要求】
1. 一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电极，其特征在于包括下列重量份的组分： 粒径小于等于4mm的石墨碎 12-18重量份 粒径大于4mm小于等于8mm的石墨碎 12-18重量份 粒径大于8mm小于等于15mm的石墨碎 8-15重量份 石油焦 30-40重量份 电煅煤 5--15重量份 煤浙青 20--35重量份 碳酸镁 0.3--1.2重量份。
2. 如权利要求1所述的一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电极，其特征在于还包 括下列重量份的组分： 生碎 5-9重量份 焙烧碎 3--6重量份 收尘粉 2-4重量份。
3. 制备如权利要求1所述的一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电极的方法，其特 征在于包括下列步骤： 第一步：中碎、筛分、磨粉 将煅后的固体原料电煅煤破碎筛分，将石油焦、石墨碎一部分破碎筛分，一部分用球磨 机磨粉； 第二步：配料和干混 按权利要求1所述组分用电子配料系统称出12--18重量份粒径小于等于4_的石 墨碎、12-18重量份粒径大于4mm小于等于8mm的石墨碎、8-15重量份粒径大于8mm 小于等于15mm石墨碎、30- 40重量份石油焦、5-15重量份电煅煤、5-9重量份生 碎、3--6重量份焙烧碎、2--4重量份收尘粉，配料后进入双速节能混捏锅，同时将经过 处理的0. 3--1. 2重量份的碳酸镁加入混捏锅，搅拌、干混20--30分钟； 第三步：混捏 将温度为140°C--150〇C,20一一35重量份煤浙青注入混捏锅，继续搅拌，混捏 30--35分钟后，温度升至165°C--175°C糊料出锅； 第四步：成型 出锅糊料进入无球团料的卧式电极均温锅，使糊料温度降至135°C--140°C进入立式 振动抽真空成型机上的模具，上模下压后小幅预振8-10秒抬起上模排气后再抽真空持续 4-6分钟，真空度-0. 07至-0. 09MPa，再振动8--10分钟后，静置保压30--40分钟后将 电极脱模喷淋冷却，并在冷却池里水冷3--4小时； 第五步：焙烧 将特大直径炭质电极生制品送至焙烧炉；首先装炉，生坯垂直立装，生坯之间的距离 100--120mm，生坯与窑炉墙壁距离200--250mm，生坯下端铺150--250mm厚度的冶金 焦粉，生坯上端覆盖400--500mm厚度的冶金焦粉；然后进行温度控制，将温度由室温逐 步升至1250°C，使大直径炭质电极制成品经室温--230°C低温预热、230°C--400°C挥发 份排出、400°C--500°C半焦成型、500°C--700°C高温焦化、700°C--1250°C性能完善 四个阶段后，停火保温，自然冷却，待温度降至400°C以下出炉； 第六步：机加工 检验合格的特大直径炭质电极焙烧品经镗孔、镗头、车外圆、铣公头螺纹、铣母头螺纹 工序，即生产出一种加入添加剂的特大直径抗氧化炭质电极成品。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于：第二步的配料和干混时加入5--9重 量份的生碎、3--6重量份焙烧碎、2--4重量份收尘粉构成的返回料。
【文档编号】H05B7/085GK104159349SQ201410404183
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】王广西, 樊德明, 段维娟, 李兰敬, 王秋生, 庞增勋, 王兴禄, 贾哲, 段维刚, 赵增钦 申请人:河北联冠电极股份有限公司