[发明专利]一种石墨电极抗氧化梯度涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石墨电极技术领域，特别是指一种石墨电极抗氧化梯度涂层及其制备方法。

背景技术

石墨电极是一种被广泛用作为冶炼各种合金钢、铁合金、工业硅和黄磷以及有色金属和稀有金属的工业材料，其不足之处在于高温抗氧化能力差，在炼钢过程中，LF炉和电弧炉用石墨电极的40％～60％是因为和空气中的氧反应而白白消耗掉，石墨电极本身也是一种不可再生资源，仅石墨化工序电能就需要消耗3500kwh以上，同时生产高性能石墨电极所需的针状焦被日本、欧美等发达国家长期垄断，价格居高不下，延长石墨电极的寿命可以有效的降低炼钢等冶炼行业的能耗和生产成本。

200410010023.7为代表的石墨电极抗氧化方法则是石墨电极浸渍处理法，该方法将石墨电极高压浸渍于磷酸盐溶液或者树脂类溶液中实现表面和微孔的有效保护，利用该方法可以实现石墨电极各表面在较低的温度区间抗氧化保护，且适用于异型石墨件抗氧化处理，但是在高温区间，特别是在750度以上乃至1500度的工作区间，浸渍液的分解会导致其保护效果会随温度的上升显著下降。

200710039384.8为代表的石墨电极抗氧化方法则是石墨电极浸渍处理法，该方法将石墨电极负压浸渍于磷酸盐与纳米氧化物复合的溶液中实现表面和微孔的有效保护，该方法使得电极能在1100-1400度得到一定的保护，但是1000度以下相比200410010023.7效果会下降一半左右，1400度以上随着浸渍成分的熔解，材料体积大幅度收缩加大了氧气的扩散效果显著下降。

200810058818.3为代表的石墨电极抗氧化方法则是石墨电极涂层处理法，该方法在石墨电极表面涂覆一层由24～68％的Al(OH)3、8～49％的NaOH、9～30％的水、3～20％Al2O3、0～5％的分散剂组成的高温抗氧化陶瓷涂料，经过高温干燥处理在1000度以下能够阻止氧气向电极表面扩散从而减少电极氧化，该陶瓷涂层在高温时会将偏铝酸钠粘结剂中的结构水蒸发出来，从而形成多空材料虽然在保温、减少噪音方面有些作用，但是没办法阻挡氧气的扩散，抗氧化性能大幅度下降。

201110242849.6为代表的化学气相沉积SiC/C梯度表面涂层提高石墨电极抗氧化的方法，虽能满足石墨电极1400度左右抗氧化的需求，但是成本过高，操作极其复杂，不太适合大面积推广

201110031966.8为代表的使用火焰喷涂提高石墨电极抗氧化的方法，虽能在1200度左右提高石墨电极抗氧化性，但是其与石墨基材的附着力问题限制其大面积推广。

发明内容

本发明提出一种石墨电极抗氧化梯度涂层及其制备方法，解决了现有技术中石墨电极在冶炼过程中出现的电极侧面氧化导致石墨电极损耗的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种石墨电极抗氧化梯度涂层，其特征在于，包括下列重量份的组分：

二氧化硅21～31、氧化铝9～19、氧化锆8～18、三氧化二铬4～14、氧化钠2～6、水28.5～38.5、成膜助剂0.3～0.8。

作为优选的技术方案，一种石墨电极抗氧化梯度涂层，包括下列重量份的组分：

二氧化硅26、氧化铝14、氧化锆13、三氧化二铬9、氧化钠4、水33.5、成膜助剂0.5。

作为优选的技术方案，所述成膜助剂为丙烯酸乳液。

一种生产石墨电极抗氧化梯度涂层的方法：取21～31重量份的二氧化硅、9～19重量份的氧化铝、8～18重量份的氧化锆、4～14重量份的三氧化二铬、2～6重量份的氧化钠、28.5～38.5重量份的水、0.3～0.8重量份的成膜助剂混合均匀后即得所述石墨电极抗氧化梯度涂层。

作为优选的技术方案，取26重量份的二氧化硅、14重量份的氧化铝、13重量份的氧化锆、9重量份的三氧化二铬、4重量份的氧化钠、33.5重量份的水、0.5重量份的成膜助剂混合均匀后即得所述石墨电极抗氧化梯度涂层。

作为优选的技术方案，所述成膜助剂为丙烯酸乳液。

使用时，涂层的涂抹厚度不超过1.5mm，每吨电极涂抹量不超过8kg。

表1

表1为电极抗氧化涂剂使用对照表。

从表1可以看出，未使用电极抗氧化涂剂前，统计198炉钢数据，吨钢电极消耗0.34kg，每度电电极消耗0.00093kg。

使用本发明的电极抗氧化涂层后，共统计237炉数据，吨钢电极消耗0.28kg，降低17.65％；每度电电极消耗0.0074kg，降低20.43％。