专利名称：硼化碳素制品及其制造方法
本项发明为一种工业生产用碳素制品及其制造方法。如众所知，碳素制品在高温状态下具有较高的强度、耐腐蚀、热稳定性好、易导电等优点，因此在工业、特别是冶金、化工等生产领域内得到使用，例如石墨坩锅、砌筑高炉炉底及炉缸用的碳砖等，其中用量最多的是电炉炼钢中必须使用的石墨电极。
碳素制品具有比较好的使用性能，但其制作工序较为复杂、耗能较多，故生产成本偏高，而在使用过程中由于一般均处于高温环境之下，碳素制品的表面与空气接触，容易氧化，是一种易耗物资，例如电炉炼钢的石墨电极的消耗为5～8公斤/吨钢，这无疑增加了炼钢的物资成本。
在保持碳素制品现有特性基础上，提高现有的普通碳素制品的使用寿命即为本发明的目的所在，为此发明人进行研究，制造出一种在普通碳素制品的表面涂上一层硼或硼化物、或者在普通碳素制品的表面层一定厚度内浸渗入硼或硼化物，使发明的目的得到了满足。
本相发明的构思如下。碳素制品的消耗主要是由其表面被氧化所造成的，要想提高碳素制品的寿命，就应该首先避免发生碳素制品表面在工作环境中裸露，或者即使裸露也应该降低与氧发生化学反应的可能性，为此拟采取两种办法，一种是在碳素制品的表面涂上一层抗氧化物质，高温状态下让这种物质与氧反应，保护碳素制品;二是采用浸渗的办法，将抗氧化物质浸渗到碳素制品的表面层内，让其首先与氧反应。由前述发明构思可见，找到这种抗氧化物质，采用合适的方法将其喷涂在碳素制品的表面、或者浸渗到碳素制品的表面层内，是本项发明的难点，也是其特征所在。
根据上面所讲的发明构思，研究人员选用多种物资进行反复试验，并测试其结果进行筛选，最后的结论是采用硼或硼化物效果最佳。
本发明的内容具体包括1、硼化碳素制品的产品发明。对发明产品讲的具体些是一种经过处理的工业生产用碳素制品，特别是一种电炉炼钢用的石墨电极，该种产品与目前的碳素制品具有相同的结构及几何形状，其特征在于，在目前的普通碳素制品的表面涂有硼或硼化物、或者是在普通碳素制品的表面层一定厚度内浸渗有硼或硼化物。这里所说的硼化物主要是指硼砂、硼酸、硼纤等含硼物质。
现将新发明出来的表面涂有硼或硼化物的碳素制品及表面层一定厚度内浸渗有硼或硼化物的碳素制品统一称之为硼化碳素制品，以此与普通的碳素制品相区别。
2、生产硼化碳素制品的方法发明。方法有两种，一是喷涂的方法，基本采用常规方式，无特征而言;二是浸渗的方法，浸渗中包括配制溶液、工件浸渗、烘干等工艺过程，其中(1)、配制溶液是指以硼或硼化物为溶质，以水为溶剂，按重量百分浓度计算，溶液浓度为5-40%。当然浓度越高越好。
(2)、工件浸渗是指以普通的碳素制品为处理件，将其置于装有配制好的硼或硼化物的溶液中，浸渗若干小时，直到在被浸工件的表面层一定厚度内溶质的浸渗量相应达到饱和为止。
(3)、烘干是指将浸渗过的碳素制品烘干或凉干，达到表面及内部没有游离水的存在为止。
当硼化碳素制品置于高温条件下时，在其表面能够生成一层熔点偏低、较为致密的氧化膜，此膜限制了氧同膜内石墨碳的接触、氧化，进而延长了碳素制品的使用寿命。现仍以石墨电极为例，在同样的电炉炼钢工艺条件下，使用普通石墨电极冶炼的电极消耗为5公斤/吨钢，使用硼化石墨电极消耗量约为4公斤/吨钢，降低电极消耗率20%左右，效果显著。
本项发明产品的优点是硼化碳素制品的寿命比普通碳素制品明显增大，而且处理工艺简单，极易实施。
该项发明在严格保密的情况下已经试验实施，将5-7.5吨电炉用普通电极置于浓度为30%(按重量百分浓度计算)的硼酸溶液中，浸渗4小时，然后烘干，其使用的结果如前所述。
权利要求
1.一种工业生产用碳素制品，特别是一种电炉炼钢生产用的石墨电极，该种碳素制品与普通碳素制品具有相同的结构及几何形状，其特征在于，在普通碳素制品的表面涂有硼或硼化物、或者是在普通的碳素制品的表面层一定厚度内浸渗有硼或硼化物。
2.一种制造碳素制品的方法，该方法以现有的普通碳素制品为处理工件，其特征在于该种方法中包括配制溶液、工件浸渗、烘干等工序，其中(1)、配制溶液是指以硼或硼化物为溶质，以水为溶剂配制出重量百分比浓度为5～40%的硼或硼化物溶液;(2)、工件浸渗是指将普通的碳素制品置干前述的硼或硼化物溶液中，浸渗若干小时;(3)、烘干是指将浸渗过的碳素制品烘干或凉干。
全文摘要
本项发明为一种工业生产用碳素制品及其制造方法，该种碳素制品的特征在于，其表面涂有硼或硼化物，或者在其表面层一定厚度内浸渗有硼或硼化物、制造方法中包括溶液配制、工件浸渗、烘干等工序，与普通碳素制品相比，该种产品的使用寿命显著提高。
文档编号H05B7/085GK1044304SQ8910500
公开日1990年8月1日 申请日期1989年1月17日 优先权日1989年1月17日
发明者李广田 申请人:东北工学院