[发明专利]直径600mm超高功率石墨电极及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨电极及其生产方法，特别是直径600mm超高功率石墨电极及其生产方法。

背景技术

通常，生产超高功率石墨电极的主要原料是针状焦，它又分为石油系针状焦和煤系针状焦。煤系针状焦与石油系针状焦相比，其优点是价格低廉，热膨胀系数低；缺点是胀裂大。因胀裂大，产品堆密度的下降会导致产品强度的下降，甚至会使在制造电极时因电极发生破损而报废。

使用煤系针状焦生产大规格超高功率石墨电极时存在着较大的难度，主要是因为煤系针状焦中硫、氮含量高，在石墨化处理过程中容易造成制品胀气，生产裂纹废品；又因大颗粒含量少，颗粒强度较低，在使用大颗粒配方时，配料比例容易遭到破坏；还由于热胀系数较高，影响电极最终的抗热振性能；并且煤系针状焦的长宽比较小，会对电极产品的导热导电性能有影响。而我国生产的煤系针状焦与进口的煤系针状焦相比存在差异，表现为主要理化指标真密度偏低、热膨胀系数和硫含量偏高，采用我国生产的煤系针状焦只能生产直径Φ400mm以下规格超高功率石墨电极，要生产大规格直径Φ600mm超高功率石墨电极有很大难度。目前，凡生产大规格超高功率石墨电极的，大多数是采用优质的石油系针状焦，只有日本曾采用日本本国生产的煤系针状焦，而日本生产的煤系针状焦的主要理化指标要好于我国生产的煤系针状焦。我国生产超高功率石墨电极的主要原料-针状焦，长期以来依赖进口，且进口原料价格昂贵，造成生产成本高，并严重制约我国炭素行业超高功率石墨电极产能和枧格的扩大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直径600mm超高功率石墨电极及其生产方法，它能够克服已有技术的不足，可采用主要理化指标真密度偏低，热膨胀系数和含硫量偏高的国产煤系针状焦，生产直径600mm超高功率石墨电极，能有效地降低生产成本，提高经济效益，并使产品质量指标和使用性能均能达到国际标准。

本发明产品直径600mm超高功率石墨电极是以国产煤系针状焦为原料，其具体配方包括：大粒度煤系针状焦、中粒度煤系针状焦和小粒度粉子组成的干料，以及粘结剂、添加剂和生碎组份，经粉碎筛分、配料、混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化、加工成品工序制成。该配方组合物按重量百分比计算为：干料中的大粒度煤系针状焦40％、中粒度煤系针状焦20％、小粒度粉子40％，而粘结剂占干料总重的25-30％、添加剂中的硬脂酸占干料总重量的0.5-0.8％、Fe₂O₃铁粉占干料总重量的0.5％、生碎占干料总重量的5％。所述的粘结剂为改质沥青；所述的大粒度煤系针状焦的粒度为20-30mm，中粒度煤系针状焦的粒度为10-20mm，小粒度粉子为小于200目粉子。

其生产方法包括如下工艺步骤：

<1>、制电极生制品：将原料煤系针状焦粉碎并筛分成规定的大、中、小不同规格的颗粒度，进入自动配料系统进行配料，制得干料，将干料加热至180-200℃后自动卸入混捏机，加入粘结剂沥青、添加剂硬脂酸和Fe₂O₃铁粉，在180-200℃的混捏温度下混捏并保持15分钟，制得糊料，将该糊料喷水冷却到130-140℃排入压机，压机在设计的热工温度下进行抽真空，其抽真空度≤22mmHg，在1300吨捣固压力下捣固并保持10秒钟，以主柱塞速度为60mm/分的挤压速度进挤压，使体积密度≥1.74g/cm³，再剪切，得到符合技术要求的生制品，待用。

<2>、焙烧、浸渍：将上述待用生制品装入焙烧罐，并按规定的技术要求向焙烧罐中铺设填充料，完成装罐工序后，送入焙烧炉进行焙烧热处理，在焙烧热处理的过程中，按规定的升温曲线即一次焙烧曲线自动执行升温，在逐渐升温至最高温度900℃，再自然冷却至300℃出炉，完成一次焙烧工序，而后用抛丸机进行喷丸处理，用浸渍沥青在10-15bar压力下进行高压浸渍处理后，再按照二次焙烧曲线进行二次焙烧，获得合格焙烧品，待用。

<3>、石墨化处理：将上述待用的焙烧品经过平端，再按照首尾连接的方式装入内热串接式石墨化炉内，覆盖保温材料，完成装炉工序，再按照设定的送电曲线进行送电石墨化处理，该处理温度最高达到3000℃，获得石墨化品，待用。

<4>、加工、成品：将上述待用的石墨化品按照规定的技术要求进行测试，加工成规定规格的成品，经严格的指标和尺寸检测，再按规定的匹配要求进行预组装、包装、入库。