一種大規(guī)格石墨化爐頭導電電極制備工藝的制作方法

本發(fā)明涉及石墨的制備領(lǐng)域，尤其涉及一種大規(guī)格石墨化爐頭導電電極制備工藝。。

背景技術(shù)：

1、串接石墨化爐?(lengthwise?graphitization?furnace)：是一種直接把電流通入內(nèi)串接起來的焙燒制品，利用制品本身的電阻使電能轉(zhuǎn)為熱能，將制品石墨化的一種電阻爐。其基本原理是將焙燒電極臥放在爐內(nèi)，按其軸線直線串接成行，然后固定在兩根導電電極之間，為減少熱損失，在焙燒電極周圍覆蓋了保溫料。

2、在內(nèi)熱串接石墨化爐中,加熱時間和升溫曲線及最終石墨化溫度是影響焙燒品最終石墨化效果及爐子能耗水平的重要因素。電極整體縱裂是內(nèi)串石墨化生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的質(zhì)量問題，也是影響電極生產(chǎn)成本的大問題。造成電極整體縱裂的主要原因之一是送電升溫曲線設(shè)計不合理，致使電極內(nèi)部應(yīng)力的變化超出制品本身膨脹的極限應(yīng)力而形成縱裂。

3、串接石墨化的串接柱是由數(shù)根焙燒品從縱長方向串聯(lián)并緊壓在一起，端面接觸部位是個關(guān)鍵地方，在通電過程中，因為端面接觸位置電阻較大，導致接觸部位的溫度升高，容易在端面接觸部位出現(xiàn)裂紋；電極接觸面積過大，致使電極中心部位通過的電流過大，制品內(nèi)部的熱膨脹力大于表層而形成縱裂。對此，裝爐時在兩根焙燒品端部連接處嵌入適當厚度的柔性石墨墊片并壓緊，可以降低此種裂紋發(fā)生。

4、cn201711421602.4一種超大規(guī)格石墨制品及其石墨化方法，涉及石墨制品加工，具體采用艾奇遜石墨化爐，通過調(diào)整初始爐芯電阻，改變超大規(guī)格石墨制品的裝爐方式以及調(diào)整送電曲線的功率上升速率，使得石墨化的制品具有良好的致密性能，提高了成品率。cn201510655607.8一種采用艾奇遜石墨化爐對細顆粒石墨制品的石墨化方法，涉及石墨材料的制造加工領(lǐng)域，大大減少了石墨化裂紋廢品的產(chǎn)生，提高了石墨化工序成品率，降低了石墨化生產(chǎn)成本，增加了公司的經(jīng)濟效益。cn201410368599.4直徑348mm石墨電極及其生產(chǎn)制造方法，采用艾奇遜石墨化爐，成功解決了小粒度粉料多電極在焙燒、石墨化熱處理過程中容易崩裂，成品率低的難題。

5、cn201110182804.4一種直徑318mm超高功率石墨電極接頭及其生產(chǎn)方法，解決煤系針狀焦由于主要理化指標較差不能生產(chǎn)大規(guī)格超高功率石墨電極接頭的難題，從而實現(xiàn)超高功率石墨電極接頭的主要原料的國產(chǎn)化。cn202011135511.6一種φ700mm超高功率石墨電極的制備工藝，以國產(chǎn)京陽針狀焦、煅后石油焦、石墨碎為骨料，軟化點95-105℃、結(jié)焦值≥58％中溫改質(zhì)煤瀝青為粘結(jié)劑，制造φ700mm超高功率石墨電極。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了提供一種大規(guī)格石墨化爐頭導電電極制備工藝，采用該工藝降低了低成本工業(yè)化生產(chǎn)中大規(guī)格石墨化爐頭導電電極出現(xiàn)裂紋的情況；通過相應(yīng)的優(yōu)化送電功率曲線確保了石墨化的效果和品質(zhì)。

2、本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種大規(guī)格石墨化爐頭導電電極制備工藝，采用串接式石墨化爐進行石墨化，

4、送電時的送電功率曲線為：

5、開始功率2350～2450kw；

6、第一階段，功率升高到2900～3000kw，用時6～6.5小時；

7、第二階段，功率降低到2400～2500kw，用時3～3.5小時；

8、第三階段，功率升高到5250～5350kw，用時39～41小時；

9、第四階段，功率升高到6550～6650kw，用時6～6.5小時；

10、第五階段，功率升高到12000kw，用時3.479～3.518小時；

11、第六階段，保持功率為12000kw，保持2～2.5小時。

12、作為優(yōu)選，采用直線串接式石墨化爐進行石墨化，第一階段、第二階段、第三階段、第四階段送電功率曲線均為線性；第五階段送電功率曲線為:

13、y=z+154*x+511.75*x*x-32.72*x*x*x

14、y為送電功率；x為時間，z為第四階段結(jié)束時的送電功率。

15、作為優(yōu)選，大規(guī)格石墨化爐頭導電電極尺寸為，長3000～5000mm、直徑1400～2000mm。

16、作為優(yōu)選，采用直線串接式石墨化爐進行石墨化，送電時的送電功率曲線為：

17、開始功率2415kw；

18、第一階段，功率升高到2920～2960kw，用時6.3～6.5小時；

19、第二階段，功率降低到2430～2470kw，用時3～3.2小時；

20、第三階段，功率升高到5280～5330kw，用時39.5～40.5小時；

21、第四階段，功率升高到6595kw，用時6.3～6.5小時；

22、第五階段，功率升高到12000kw，用時3.5小時，

23、第六階段，保持功率為12000kw，保持2.4～2.5小時。

24、所述第五階段，送電功率曲線為:y=6595+154*x+511.75*x*x-32.72*x*x*x；

25、y為送電功率；x為時間。

26、作為優(yōu)選，大規(guī)格石墨化爐頭導電電極制備工藝，串接式石墨化爐石墨化過程包括：爐體準備、鋪設(shè)保溫料、裝入電極坯料、鋪蓋保溫料、送電。

27、作為優(yōu)選，保溫料由體積百分比為30％～40％石墨化冶金焦、60％～70％冶金焦組成。

28、作為優(yōu)選，電極坯料，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備而成：

29、粒度為6～9mm的石油焦6～10份；

30、粒度為1～6mm的石油焦42～49份；

31、粒度為0.5～1mm的石油焦6～10份；

32、粒度為0.5mm以下的石油焦34～41份；

33、煤瀝青17～23份。

34、作為優(yōu)選，電極坯料，由以下質(zhì)量份數(shù)的原料制備而成：

35、粒度為6～9mm的海綿焦6～10份；

36、粒度為1～6mm的彈丸焦42～49份；

37、粒度為0.5～1mm的彈丸焦6～10份；

38、粒度為0.5mm以下海綿焦和彈丸焦各占50%的石油焦34～41份；

39、軟化點105℃～115℃煤瀝青17～23份。

40、作為優(yōu)選，電極坯料通過以下步驟制成：配料混合、混捏處理、振動成型、焙燒爐焙燒得到電極坯料。

41、作為優(yōu)選，電極坯料端面之間通過柔性石墨環(huán)連接,柔性石墨環(huán)厚度為20mm～30mm,?柔性石墨環(huán)內(nèi)徑外徑比為5～7：10。

42、作為優(yōu)選，?柔性石墨環(huán)靠內(nèi)邊緣的環(huán)形寬度20～30%區(qū)域，設(shè)置有孔徑3～4mm通孔，開孔率為20～30%；柔性石墨環(huán)靠外邊緣的環(huán)形寬度15～20%區(qū)域，不開孔；柔性石墨環(huán)其余區(qū)域分布孔徑1.5～2mm通孔，開孔率為10～15%。

43、本發(fā)明大規(guī)格石墨化爐頭導電電極制備工藝與現(xiàn)有技術(shù)相比，有以下有益效果是：

44、本發(fā)明優(yōu)化的石墨化供電曲線，針對大規(guī)格石墨電極工業(yè)化生產(chǎn)，確保石墨化升溫過程中內(nèi)部應(yīng)力和揮發(fā)分在可控范圍內(nèi)，減少石墨化過程中產(chǎn)生的內(nèi)力從而減少裂紋，且溫度分布均勻，極大減少了出現(xiàn)裂紋不合格的情況。

45、本發(fā)明特定的石墨化供電曲線，針對海綿焦、彈丸焦高含硫配方電極坯料，控制了高溫加熱時硫和硫炭化合物過快反應(yīng)和釋放，防止電極內(nèi)形成微小的孔洞和裂紋，提高了密度和導電率，解決了高含硫配方的大規(guī)格石墨化爐頭導電電極的高成品率工業(yè)化生產(chǎn)難題。

46、本發(fā)明采用特制的柔性石墨墊圈，確保了在送電過程中電流能夠從更多的從電極表面通過，避免了在電極送電過程中內(nèi)部溫度與表面的溫差太大引起裂紋。