专利名称：一种含鳞片石墨的炭电极的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种矿热炉用电能载体材料的生产工艺，具体为一种含鳞片石墨的炭电极的生产工艺。
背景技术：
目前工业硅冶炼普遍采用的是含人造石墨的普通炭电极，选用石油焦、人造石墨、煤沥青为原料，而人造石墨价格昂贵、资源有限，并且含人造石墨的炭电极电阻较高，允许电流负荷较小，导电、导热性较差，使电能部分损失在电极上，形成热应力，在工业硅冶炼中造成掉块现象，从而电耗、电极消耗较高，导致工业硅生产成本也较高，与国际同行业水平相比差距较大，在与国际同行竞争中处于劣势地位。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效提高工业硅产量，降低工业硅生产成本的含鳞片石墨的炭电极的生产工艺。
本发明的技术方案为本发明工艺原料采用如下粒度的重量百分比成份0.075～0.15mm煅后石油焦粉23～28％，0.075～0.15mm鳞片石墨粉2～8％，0.5～4mm煅后石油焦18～23％，4～10mm煅后石油焦11～19％，4～10mm电煅无烟煤6～14％，10～16mm煅后石油焦2～10％，粘结剂中温煤沥青16～20％，将以上原料成份进行混捏、成型、焙烧后，再进行机械加工制成，采用本发明工艺生产的炭电极冶炼工业硅，可有效提高工业硅产量，降低电极消耗和电能消耗，降低生产成本。
本发明工艺流程中的混捏为①将称量好的原料加入2000L的卧式双轴混捏机中；②进行干混，干混时间为35～40分钟，干混温度为120～125℃；③在干混温度为120～125℃时，加入170～180℃的中温煤沥青进行混捏；④混捏时间在40～45分钟，混捏温度为145～150℃。
本发明工艺流程中的成型为①将混捏后的糊料在凉料机上进行凉料，当糊料温度降至120～125℃时，即可放入模具中；②采用液压立式振动成型技术，主要工艺参数为液压压力5～8Mpa，振幅1.0～3.0mm，振动频率18～25Hz，振动时间为6～8分钟；③振动完成后，保持压力静置2分钟；④静置完成后，打开模具，拉出生坯喷水冷却3～4小时，要求冷却水温为30～40℃；⑤冷却完成后，即生产出含鳞片石墨的炭电极生坯。
本发明工艺流程中的焙烧为①装炉制度要求生坯垂直立装，生坯与生坯距离100～120mm，生坯与窑炉墙壁距离200～250mm，生坯下端铺150mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆盖300～500mm厚度的冶金焦粉；②升温制度从室温至230℃温度区间平均升温速度每小时2.5～3℃，在230℃至460℃温度区间平均升温速度为每小时1.0～1.5℃，在460℃到600℃温度区间平均升温速度为每小时2.5～3℃，在600℃至1000℃温度区间平均升温速度为每小时3.5～4℃；③最终焙烧温度为980～1000℃，焙烧总时间为370～479小时；④降温制度采用自然冷却方式，每小时降温5～8℃。⑤产品冷却到350～400℃时，即可出炉，焙烧成含鳞片石墨的炭电极焙烧品。
本发明工艺流程中的机械加工为①将电极焙烧品用手电钻打一个中心孔，作为车外圆的顶尖中心位置；②用气动顶尖顶住中心孔，启动车床；③车外圆车床主轴转速每分钟180转，走刀量3mm/r；④平端面与镗孔车床主轴转速每分钟290转，走刀量2mm/r；⑤铣螺纹车床主轴转速每分钟36转，铣刀转速每分钟960转；⑥铣螺纹完成后，即生产出含鳞片石墨的炭电极成品。
本发明工艺的积极效果为本发明工艺中的炭电极经过原料优选、科学配方、振动成型、高温焙烧、高精度机械加工工艺生产，省掉了昂贵的人造石墨，采用了廉价且性能优良的鳞片石墨，大幅度降低了电极电阻，其均匀性及导电性好，允许电流密度较大，在工业硅冶炼中电极的抗热震性提高，冶炼过程平稳，各项技术指标满足工业硅冶炼行业技术要求。
本发明电极理化指标a、电阻率35～40μΩmb、抗折强度≥6MPac、灰份≤1％d、硫含量≤0.5％e、热膨胀系数[3.5～4.5]×10-6/℃f、体积密度≥1.56g/cm3在工业硅冶炼过程中，采用本发明工艺生产的电极和普通炭电极相比有以下优点a、日产量使用本发明炭电极后与普通炭电极相比日产量从11.5t提高到13.2t
b、电极消耗普通炭电极(φ650mm)吨工业硅消耗102kg，本发明电极(φ650mm)吨工业硅消耗89kgc、吨工业硅耗电普通炭电极电耗12600KWh，本发明电极电耗11900KWh，节省700KWh/td、采用本发明电极与普通炭电极相比吨工业硅成本降低460元，成本降低主要因素是耗电降低、电极消耗降低、日产量提高所致。
具体实施例方式下面结合实施例将本发明工艺作详细介绍本发明工艺流程为为配料、混捏、成型、焙烧、机械加工。
实施例1配料本工艺配料组成的重量百分比为0.075mm煅后石油焦粉23％，0.075mm鳞片石墨粉8％，0.5mm煅后石油焦18％，4mm煅后石油焦19％，4mm电煅无烟煤6％，10mm煅后石油焦10％，粘结剂中温煤沥青16％。
混捏①将称量好的原料加入2000L的卧式双轴混捏机中；②进行干混，干混时间为35分钟，干混温度为120℃；③在干混温度为120℃时，加入170℃的中温煤沥青进行混捏；④混捏时间在40分钟，混捏温度为145℃。
成型①将混捏后的糊料在凉料机上进行凉料，当糊料温度降至120℃时放入模具中；②采用液压立式振动成型技术，主要工艺参数为液压压力5Mpa，振幅1.0mm，振动频率18Hz，振动时间为6分钟；③振动完成后，保持压力静置2分钟；④静置完成后，打开模具，拉出生坯喷水冷却3小时，要求冷却水温为30℃；⑤冷却完成后，即生产出含鳞片石墨的炭电极生坯。
焙烧①装炉制度要求生坯垂直立装，生坯与生坯距离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300mm厚度的冶金焦粉；②升温制度从室温至230 ℃温度区间平均升温速度每小时2.5℃，在230℃至460℃温度区间平均升温速度为每小时1.0℃，在460℃到600℃温度区间平均升温速度为每小时2.5℃，在600℃至980℃温度区间平均升温速度为每小时3.5℃；③最终焙烧温度为980℃，焙烧总时间为479小时；④降温制度采用自然冷却方式，每小时降温5℃。⑤产品冷却到350℃时出炉，焙烧成含鳞片石墨的炭电极焙烧品。
机械加工①将电极焙烧品用手电钻打一个中心孔，作为车外圆的顶尖中心位置；②用气动顶尖顶住中心孔，启动车床；③车外圆车床主轴转速每分钟180转，走刀量3mm/r；④平端面与镗孔车床主轴转速每分钟290转，走刀量2mm/r；⑤铣螺纹车床主轴转速每分钟36转，铣刀转速每分钟960转；⑥铣螺纹完成后，即生产出含鳞片石墨的炭电极成品。
实施例2配料本工艺配料组成的重量百分比为0.15mm煅后石油焦粉28％，0.15mm鳞片石墨粉2％，4mm煅后石油焦23％，10mm煅后石油焦11％，10mm电煅无烟煤14％，16mm煅后石油焦2％，粘结剂中温煤沥青20％，混捏①将称量好的原料加入2000L的卧式双轴混捏机中；②进行干混，干混时间为40分钟，干混温度为125℃；③在干混温度为125℃时，加入180℃的中温煤沥青进行混捏；④混捏时间在45分钟，混捏温度为150℃。
成型①将混捏后的糊料在凉料机上进行凉料，当糊料温度降至125℃时放入模具中；②采用液压立式振动成型技术，主要工艺参数为液压压力8Mpa，振幅3.0mm，振动频率25Hz，振动时间为8分钟；③振动完成后，保持压力静置2分钟；④静置完成后，打开模具，拉出生坯喷水冷却4小时，要求冷却水温为40℃；⑤冷却完成后，即生产出含鳞片石墨的炭电极生坯。
焙烧①装炉制度要求生坯垂直立装，生坯与生坯距离120mm，生坯与窑炉墙壁距离250mm，生坯下端铺150mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆盖500mm厚度的冶金焦粉；②升温制度从室温至230℃温度区间平均升温速度每小时3℃，在230℃至460℃温度区间平均升温速度为每小时1.5℃，在460℃到600℃温度区间平均升温速度为每小时3℃，在600℃至1000℃温度区间平均升温速度为每小时4℃；③最终焙烧温度为1000℃，焙烧总时间为370小时；④降温制度采用自然冷却方式，每小时降温8℃。⑤产品冷却到400℃时出炉，焙烧成含鳞片石墨的炭电极焙烧品。
机械加工①将电极焙烧品用手电钻打一个中心孔，作为车外圆的顶尖中心位置；②用气动顶尖顶住中心孔，启动车床；③车外圆车床主轴转速每分钟180转，走刀量3mm/r；④平端面与镗孔车床主轴转速每分钟290转，走刀量2mm/r；⑤铣螺纹车床主轴转速每分钟36转，铣刀转速每分钟960转；⑥铣螺纹完成后，即生产出含鳞片石墨的炭电极成品。
实施例3配料本工艺配料组成的重量百分比为0.10mm煅后石油焦粉26％，0.10mm鳞片石墨粉5％，2.5mm煅后石油焦21％，7mm煅后石油焦15％，7mm电煅无烟煤10％，13mm煅后石油焦5％，粘结剂中温煤沥青18％。
混捏①将称量好的原料加入2000L的卧式双轴混捏机中；②进行干混，干混时间为38分钟，干混温度为122℃；③在干混温度为122℃时，加入175℃的中温煤沥青进行混捏；④混捏时间在42分钟，混捏温度为148℃。
成型①将混捏后的糊料在凉料机上进行凉料，当糊料温度降至122℃时放入模具中；②采用液压立式振动成型技术，主要工艺参数为液压压力6Mpa，振幅2.0mm，振动频率20Hz，振动时间为7分钟；③振动完成后，保持压力静置2分钟；④静置完成后，打开模具，拉出生坯喷水冷却3.5小时，要求冷却水温为35℃；⑤冷却完成后，即生产出含鳞片石墨的炭电极生坯。
焙烧①装炉制度要求生坯垂直立装，生坯与生坯距离110mm，生坯与窑炉墙壁距离220mm，生坯下端铺150mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆盖400mm厚度的冶金焦粉；②升温制度从室温至230℃温度区间平均升温速度每小时2.8℃，在230℃至460℃温度区间平均升温速度为每小时1.2℃，在460℃到600℃温度区间平均升温速度为每小时2.6℃，在600℃至990℃温度区间平均升温速度为每小时3.8℃；③最终焙烧温度为990℃，焙烧总时间为423小时；④降温制度采用自然冷却方式，每小时降温6.5℃。⑤产品冷却到375℃时出炉，即可出炉，焙烧成含鳞片石墨的炭电极焙烧品。
机械加工①将电极焙烧品用手电钻打一个中心孔，作为车外圆的顶尖中心位置；②用气动顶尖顶住中心孔，启动车床；③车外圆车床主轴转速每分钟180转，走刀量3mm/r；④平端面与镗孔车床主轴转速每分钟290转，走刀量2mm/r；⑤铣螺纹车床主轴转速每分钟36转，铣刀转速每分钟960转；⑥铣螺纹完成后，即生产出含鳞片石墨的炭电极成品。
权利要求
1.一种含鳞片石墨的炭电极的生产工艺，其特征在于原材料采用如下粒度的重量百分比成分0.075～0.15mm煅后石油焦粉23～28％，0.075～0.15mm鳞片石墨粉2～8％，0.5～4mm煅后石油焦18～23％，4～10mm煅后石油焦11～19％，4～10mm电煅无烟煤6～14％，10～16mm煅后石油焦2～10％，粘结剂中温煤沥青16～20％，将以上原料成份进行混捏、成型、焙烧后，再进行机械加工制成。
2.根据权利要求1所述的一种含鳞片石墨的炭电极的生产工艺，其特征在于所述的混捏为①将称量好的原料加入2000L的卧式双轴混捏机中；②进行干混，干混时间为35～40分钟，干混温度为120～125℃；③在干混温度为120～125℃时，加入170～180℃的中温煤沥青进行混捏；④混捏时间在40～45分钟，混捏温度为145～150℃。
3.根据权利要求1或2所述的一种含鳞片石墨的炭电极的生产工艺，其特征在于所述的成型为①将混捏后的糊料在凉料机上进行凉料，当糊料温度降至120～125℃时，即可放入模具中；②采用液压立式振动成型技术，主要工艺参数为液压压力5～8Mpa，振幅1.0～3.0mm，振动频率18～25Hz，振动时间为6～8分钟；③振动完成后，保持压力静置2分钟；④静置完成后，打开模具，拉出生坯喷水冷却3～4小时，要求冷却水温为30～40℃；⑤冷却完成后，即生产出该炭电极生坯。
4.根据权利要求1或2所述的一种含鳞片石墨的炭电极的生产工艺，其特征在于所述的焙烧为①装炉制度要求生坯垂直立装，生坯与生坯距离100～120mm，生坯与窑炉墙壁距离200～250mm，生坯下端铺150mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆盖300～500mm厚度的冶金焦粉；②升温制度从室温至230℃温度区间平均升温速度每小时2.5～3℃，在230℃至460℃温度区间平均升温速度为每小时1.0～1.5℃，在460℃到600℃温度区间平均升温速度为每小时2.5～3℃，在600℃至1000℃温度区间平均升温速度为每小时3.5～4℃；③最终焙烧温度为980～1000℃，焙烧总时间为370～479小时；④降温制度采用自然冷却方式，每小时降温5～8℃。⑤产品冷却到350～400℃时，即可出炉，焙烧成该炭电极焙烧品。
5.根据权利要求3所述的一种含鳞片石墨的炭电极的生产工艺，其特征在于所述的焙烧为①装炉制度要求生坯垂直立装，生坯与生坯距离100～120mm，生坯与窑炉墙壁距离200～250mm，生坯下端铺150mm厚度的冶金焦粉，生坯上端覆盖300～500mm厚度的冶金焦粉；②升温制度从室温至230℃温度区间平均升温速度每小时2.5～3℃，在230℃至460℃温度区间平均升温速度为每小时1.0～1.5℃，在460℃到600℃温度区间平均升温速度为每小时2.5～3℃，在600℃至1000℃温度区间平均升温速度为每小时3.5～4℃；③最终焙烧温度为980～1000℃，焙烧总时间为370～479小时；④降温制度采用自然冷却方式，每小时降温5～8℃。⑤产品冷却到350～400℃时，即可出炉，焙烧成该炭电极焙烧品。
6.根据权利要求1或2所述的一种含鳞片石墨的炭电极的生产工艺，其特征在于所述的机械加工为①将电极焙烧品用手电钻打一个中心孔，作为车外圆的顶尖中心位置；②用气动顶尖顶住中心孔，启动车床；③车外圆车床主轴转速每分钟180转，走刀量3mm/r；④平端面与镗孔车床主轴转速每分钟290转，走刀量2mm/r；⑤铣螺纹车床主轴转速每分钟36转，铣刀转速每分钟960转；⑥铣螺纹完成后，即生产出该炭电极成品。
7.根据权利要求3所述的一种含鳞片石墨的炭电极的生产工艺，其特征在于所述的机械加工为①将电极焙烧品用手电钻打一个中心孔，作为车外圆的顶尖中心位置；②用气动顶尖顶住中心孔，启动车床；③车外圆车床主轴转速每分钟180转，走刀量3mm/r；④平端面与镗孔车床主轴转速每分钟290转，走刀量2mm/r；⑤铣螺纹车床主轴转速每分钟36转，铣刀转速每分钟960转；⑥铣螺纹完成后，即生产出该炭电极成品。
8.根据权利要求4所述的一种含鳞片石墨的炭电极的生产工艺，其特征在于所述的机械加工为①将电极焙烧品用手电钻打一个中心孔，作为车外圆的顶尖中心位置；②用气动顶尖顶住中心孔，启动车床；③车外圆车床主轴转速每分钟180转，走刀量3mm/r；④平端面与镗孔车床主轴转速每分钟290转，走刀量2mm/r；⑤铣螺纹车床主轴转速每分钟36转，铣刀转速每分钟960转；⑥铣螺纹完成后，即生产出该炭电极成品。
9.根据权利要求5所述的一种含鳞片石墨的炭电极的生产工艺，其特征在于所述的机械加工为①将电极焙烧品用手电钻打一个中心孔，作为车外圆的顶尖中心位置；②用气动顶尖顶住中心孔，启动车床；③车外圆车床主轴转速每分钟180转，走刀量3mm/r；④平端面与镗孔车床主轴转速每分钟290转，走刀量2mm/r；⑤铣螺纹车床主轴转速每分钟36转，铣刀转速每分钟960转；⑥铣螺纹完成后，即生产出该炭电极成品。
全文摘要
本发明涉及一种含鳞片石墨的炭电极的生产工艺，其原材料采用如下粒度的重量百分比成分0.075～0.15mm煅后石油焦粉23～28％，0.075～0.15mm鳞片石墨粉2～8％，0.5～4mm煅后石油焦18～23％，4～10mm煅后石油焦11～19％，4～10mm电煅无烟煤6～14％，10～16mm煅后石油焦2～10％，粘结剂中温煤沥青16～20％，将以上原料成份进行混捏、成型、焙烧后，再进行机械加工制成，采用本发明工艺生产的炭电极冶炼工业硅，可有效提高工业硅产量，降低电极消耗和电能消耗，降低生产成本。
文档编号H05B7/00GK1571593SQ0315030
公开日2005年1月26日 申请日期2003年7月24日 优先权日2003年7月24日
发明者王金铎, 杨海春, 陶国新, 王金秀 申请人:涞水县长城电极有限公司