[发明专利]石墨电极

说明书

本申请是申请日为2011年6月29日，申请号为201180019691.4(PCT/US2011/042407)，发明名称为“石墨电极”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及一种石墨制品(例如，石墨电极)，尤其涉及石墨的改进的抗氧化性。更具体地，本公开涉及用于降低石墨制品(例如石墨电极)在制品使用时(例如当电极在电弧炉上时)的氧化的独特的技术。

背景技术

在钢行业中使用石墨电极来熔融在电热炉中用于形成钢的金属和其它成分。熔融金属所需的热量通过使电流通过一个或多个(通常为三个)电极并且在电极和金属之间形成电弧而产生。通常使用超过50,000安培的电流。所得到的高温熔融金属和其它成分。通常，用于钢炉的电极各自由电极柱组成，也就是，接合以形成单个柱的一系列单独电极。采用这种方式，当在热过程期间电极耗尽时，替代电极可与柱接合，以保持延伸到炉内的柱的长度。

金属的熔融可由在碎片金属和电极柱与金属的末端之间的电弧引起。作为产生电弧的部件，电流在电极柱中积聚，并且，除了电流积聚以外，当电流累积时，热量也在电极柱中积聚。此外，热量可由碎片金属的熔融浴释放。另外，电弧本身在邻近电极末端产生大量的热量。由于该热量的积聚，电极柱的末端可在超过3000℃的温度范围。

除了应用电以外，大多数炉包括对该浴的化学应用，例如但不限于氧为在这种施用中包括的典型的化学组分。由于柱的末端在上述温度下和在氧化气体存在下，具有在炉中围绕电极柱产生氧化环境的趋势。

概述

本文公开的一个实施方案包括石墨电极。该电极具有石墨主体，该石墨主体具有轴向和径向。石墨主体包括外径向表面。在该实施方案中，优选大半外表面在轴向具有织构化表面。通过使表面织构化，使得当向织构化表面施用水时，在约25℃或附近的通常的室温受控条件下，在10秒后测量，水将呈现出至少一个具有不大于90°的接触角的水滴。

本文公开的另一个实施方案还包括具有石墨主体的石墨电极，该石墨主体具有轴向和径向。石墨主体包括外径向表面。外径向表面可包括织构化部分，该织构化部分具有小于约35微英寸的表面粗糙度。

本文公开的另一个实施方案还包括具有石墨主体的石墨电极，该石墨主体具有轴向和径向。石墨主体包括外径向表面。以某种方式使外径向表面织构化，使得当向织构化部分施用水滴时，30秒后水滴为其初始体积的至少50％。

本文公开的另一个实施方案还包括具有石墨主体的石墨电极，该石墨主体具有轴向和径向。石墨主体包括外径向表面。电极还包括至少一层围绕电极的至少大半外径向表面缠绕的柔性石墨片材。

又一实施方案包括具有石墨主体的石墨电极，该石墨主体具有轴向和径向，所述石墨主体具有外径向表面。在该实施方案中，膨胀石墨(exfoliated graphite)颗粒的块粘附于电极的外径向表面，其取向使得组成该块的颗粒基本上沿着电极的外径向表面的至少实质部分分布。

又一实施方案包括具有石墨主体的石墨电极，该石墨主体具有轴向和径向。石墨主体包括外径向表面，将该外径向表面改变，使得当向外径向表面施用水时，外径向表面呈现亲水性质，而石墨主体呈现疏水性质。

除了以上电极实施方案以外，本文公开了具有覆盖有柔性石墨垫的外表面的石墨制品。石墨垫具有一个或多个部分，密度为0.5.g/cc或更少。本文考虑的石墨主体的类型包括至少挤出石墨、isomolded石墨、模塑石墨、细粒石墨(平均粒度小于50微米)、超细粒石墨(平均粒度小于10微米)、特细粒(ultra fine grain)石墨(平均粒度小于5微米)，和它们的组合。

还公开了其中电极具有促进水沿着电极向下流动的表面的实施方案。在一个具体的实施方案中，通过化学品的处理，电极具有疏水表面。

附图简述

图1为电极的部分截去的侧视图。

图2为具有织构化(textured)表面和常规表面二者的电极的透视图。

图3为显示水滴和接触角的侧视图。

图4为具有柔性石墨外壳的电极的透视图。

图5为沿着图4的5-5的截面图。

图6A-6B显示根据本文公开的一个实施方案制备电极的过程。

图7A-7B为可加入到本文公开的电极的一个实施方案中的特征的部分备选实施方案。

图8为在其外径向表面上具有抗氧化剂涂层的电极的透视图。

图9为显示水体积相对于时间的百分比的图表。