一种熔炼石英用超长再生石墨电极的生产工艺
阅读说明：本技术 一种熔炼石英用超长再生石墨电极的生产工艺 (Production process of ultra-long regenerated graphite electrode for smelting quartz ) 是由 薛喜利 刘长青 薛明虎 张锐琦 于 2021-01-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种熔炼石英用超长再生石墨电极的生产工艺,包括以下步骤：S1、配料：将石墨粉、硅粉加入煤沥青在搅拌锅中进行搅拌,使其混合均匀；S2、混捏：S3、晾料；S4、成型：S5、焙烧；本发明生产工艺简单,通过对原料的重新配伍,并对生产工序进行严格的控制,使得产品长度长达4.9米,使用寿命较长、成本低廉、高密度同时也具备耐高温、耐腐蚀的性能,有利于大规模生产。(The invention discloses a production process of an ultra-long regenerated graphite electrode for quartz smelting, which comprises the following steps: s1, batching: adding graphite powder and silicon powder into coal tar pitch, and stirring in a stirring pot to uniformly mix; s2, kneading: s3, airing the materials; s4, molding: s5, roasting; the invention has simple production process, long product length up to 4.9 meters, long service life, low cost, high density, high temperature resistance and corrosion resistance by re-compatibility of the raw materials and strict control of the production process, and is beneficial to large-scale production.)
技术领域
本发明涉及再生石墨电极技术领域，具体涉及一种熔炼石英用超长再生石墨电极的生产工艺。
背景技术
目前石墨电极是以石油焦、沥青焦为骨料，煤沥青为黏结剂，经过原料煅烧、破碎磨粉、配料、混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化和机械加工而制成的一种耐高温石墨质导电材料，称为人造石墨电极(简称石墨电极)，以区别于采用天然石墨为原料制备的天然石墨电极。
现有的石墨电极都是采用一体压制而成的，其生产出来的电极长度是恒定的，因此，若需要用到不同长度的石墨电极，则需要开设多套模具来生产出不同长度的石墨电极，因此，这样会增加制造成本，而在实际施工当中，当需要用到长度较长的石墨电极时，石墨电极非常容易折断。
电极折断、表面剥落及掉块的损失可统称为非正常消耗。熔炼石英生产过程中会出现电极折断的问题，除直接产生电极损失和消耗增加、增加成本之外，更重要的是会导致生产中断，停炉误产造成生产损失。
发生电极本体折断主要有以下几个方面的原因:
①电极本体螺孔有质量缺陷；
②电极本体的体积密度和强度不够；
③电极本体与接头指标、加工精度不匹配；
④电极本体端部产生深度裂纹是由于电极的抗热震性能太差造成的；：
长度越长体积越大，体密度与强度不易掌握，所以现有技术很难生产不易折断的长度较长的石墨电极。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种规格超长、成本低廉、高密度同时也具备耐高温、耐腐蚀的超长再生石墨电极。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种熔炼石英用超长再生石墨电极的生产工艺，包括以下步骤：
配料：按照比例将石墨粉和硅粉加入煤沥青在搅拌锅中进行搅拌，使其混合均匀；
混捏：在一定温度下将定量的各种粒度炭质颗粒料和粉料与适量的粘结剂搅拌混合均匀，捏合成可塑性糊料。
优选的，加热温度为在180℃左右的高温下，比如，180±20℃。
混捏的过程：干混(10-20min)湿混(30-50min)
混捏的目的：
①干混时使各种原料混合均匀，同时使不同粒度大小的固体炭质物料均匀地混合和填充，提高混合料的密实度；
②加入煤沥青后使干料和沥青混合均匀，液态沥青均匀涂布和浸润颗粒表面，形成一层沥青粘结层，把所有物料互相粘结在一起，进而形成均质的可塑性糊料，有利于成型；
③部分煤沥青浸透到炭质物料内部空隙，进一步提高了糊料的密度和粘结性。
晾料：将混捏后的糊料放置在糊料冷却机的料斗中冷却。
冷却的过程：冷却机中放置(3-10min)。
冷却的作用：使糊料降至可成型的温度，防止糊料结块。
成型：将混捏好的炭质糊料在成型设备施加的外部作用力下产生塑性变形，最终形成具有一定形状、尺寸、密度和强度的生坯(或称生制品)。
成型的过程：进料→密封→抽真空→预压保压→破真空→泄压→出料成型
进料：进料系统开启，料室内物料接近活塞上沿时，停止进料再将主缸向前推进，推至副缸压力达到5MPA时向后快退，重复操作直至物料完全进入或料室装满。
密封时间通常为3-10min。
抽真空：开启真空泵使罐内负压达到一定的数值后开始抽真空。
预压保压：开始主缸工进，达到设定的保压时间。
破真空：将料室内的真空破除。
泄压：主缸停止工进，泄压至主缸压力(0.5-1.5MPa)。
出料：接料车准备就绪后主缸工进，设定出料长度后自动出料，达到出料长度后剪刀架前进剪切，接料车接到物料后退至后限位，料车翻转完成出料成型。
焙烧：将炭制品生坯在填充料保护下、装入专门设计的加热炉内进行高温热处理,使生坯中的煤沥青炭化的工艺过程。煤沥青炭化后形成的沥青焦将炭质骨料和粉料颗粒固结在一起,焙烧后的炭制品具有较高的机械强度、较低的电阻率、较好的热稳定性和化学稳定性。
①焙烧生产周期为22-36天,生坯焙烧的质量对成品质量和生产成本都有一定影响。
②生坯内煤沥青在焙烧过程中焦化，排出10％左右的挥发份，同时体积产生2-3％的收缩，质量减少8-10％。炭坯的理化性能也发生了显著变化，由于气孔率增加体积密度由1.80g/cm3降为1.74g/cm3，电阻率降至14-18Ω.m，焙烧坯的机械强度也大为提高。
本发明所达到的有益效果是：本发明生产工艺简单，通过对原料的重新配伍，并对生产工序进行严格的控制，使得产品长度长达4.9米，使用寿命较长、成本低廉、高密度同时也具备耐高温、耐腐蚀的性能，有利于大规模生产。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
一种熔炼石英用超长再生石墨电极的生产工艺，包括以下步骤：
配料：按照比例将石墨粉(62％)和硅粉(5％-10％)加入煤沥青(30％-33％)在搅拌锅中进行搅拌，使其混合均匀。
混捏：在一定温度下将定量的各种粒度炭质颗粒料和粉料与适量的粘结剂搅拌混合均匀，捏合成可塑性糊料。优选的，加热温度为在180℃左右的高温下。
混捏的过程：干混(10-20min)湿混(30-50min)
混捏的目的：
①干混时使各种原料混合均匀，同时使不同粒度大小的固体炭质物料均匀地混合和填充，提高混合料的密实度；
②加入煤沥青后使干料和沥青混合均匀，液态沥青均匀涂布和浸润颗粒表面，形成一层沥青粘结层，把所有物料互相粘结在一起，进而形成均质的可塑性糊料，有利于成型；
③部分煤沥青浸透到炭质物料内部空隙，进一步提高了糊料的密度和粘结性。
晾料：将混捏后的糊料放置在糊料冷却机的料斗中冷却。
冷却的过程：冷却机中放置(3-10min)。
冷却的作用：使糊料降至可成型的温度，防止糊料结块。
成型：将混捏好的炭质糊料在成型设备施加的外部作用力下产生塑性变形，最终形成具有一定形状、尺寸、密度和强度的生坯(或称生制品)。
成型的过程：进料→密封→抽真空→预压保压→破真空→泄压→出料成型
进料：进料系统开启，料室内物料接近活塞上沿时，停止进料再将主缸向前推进，推至副缸压力达到5MPA时向后快退，重复操作直至物料完全进入或料室装满。
密封(3-10min)。
抽真空：开启真空泵使罐内负压达到一定的数值后开始抽真空。
预压保压：开始主缸工进，达到设定的保压时间。
破真空：将料室内的真空破除。
泄压：主缸停止工进，泄压至主缸压力(0.5-1.5MPa)。
出料：接料车准备就绪后主缸工进，设定出料长度后自动出料，达到出料长度后剪刀架前进剪切，接料车接到物料后退至后限位，料车翻转完成出料成型。
焙烧：将炭制品生坯在填充料保护下、装入专门设计的加热炉内进行高温热处理,使生坯中的煤沥青炭化的工艺过程。煤沥青炭化后形成的沥青焦将炭质骨料和粉料颗粒固结在一起,焙烧后的炭制品具有较高的机械强度、较低的电阻率、较好的热稳定性和化学稳定性。
①焙烧生产周期为22-36天,生坯焙烧的质量对成品质量和生产成本都有一定影响。
②生坯内煤沥青在焙烧过程中焦化，排出10％左右的挥发份，同时体积产生2-3％的收缩，质量减少8-10％。炭坯的理化性能也发生了显著变化，由于气孔率增加体积密度由1.80g/cm3降为1.74g/cm3，电阻率降至14-18Ω.m，焙烧坯的机械强度也大为提高。焙烧坯的抗压强度和抗折强度分别为，抗压强度30Mpa，抗折强度13.5Mpa，较原来有较大提高。
最终制备的超长再生石墨电极的长度长达4.9米，使用寿命超长，具体数据如下：
由上表可见，现有的再生石墨电极导电性能较差且长度不足，使用寿命较短，无法长久支撑大型熔炼石英石炉的消耗。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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