一种增强人造石墨接头的制备方法技术

本发明专利技术属于石墨电极技术领域，具体涉及一种增强人造石墨接头的制备方法，该方法的主要步骤为取料、加热、混捏、挤压、焙烧、石墨化。采用本发明专利技术方法最终制得的产品人造石墨接头具有抗弯强度高、抗压强度高、电阻率低、热膨胀系数低的特点，大大降低了超高功率电弧炉炼钢中石墨接头的折断造成的炼钢事故，降低了用户的生产成本。

A method to enhance artificial graphite joint

The invention belongs to the technical field of graphite electrode, in particular relates to a preparation method of reinforced artificial graphite joint. The main steps of the method are material taking, heating, kneading, extrusion, roasting and graphitization. The artificial graphite joint manufactured by the method of the invention has the characteristics of high bending strength, high compressive strength, low resistivity and low thermal expansion coefficient, which greatly reduces the steel-making accident caused by the breaking of the graphite joint in ultra-high power electric arc furnace steelmaking and reduces the production cost of the users.

【技术实现步骤摘要】
一种增强人造石墨接头的制备方法
本专利技术属于石墨电极
，具体涉及一种增强人造石墨接头的制备方法。
技术介绍
传统的人造石墨接头由针状焦、石油焦、煤沥青为原料经过配料、混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化、机加工形成，供炼钢电弧炉作为导电材料。石墨接头的抗折强度是衡量导电电极柱质量的关键指标，炼钢中出现的石墨导电柱的折断问题，其80%以上是由于石墨接头的强度低造成的。抗折强度低的石墨接头在炼钢中容易折断，造成炼钢事故，影响钢厂生产，增加钢厂成本。传统的石墨接头材料组成：焦炭质量百分比大约为80%，煤沥青质量百分比大约为20%制备的材料力学性能较小，在大电流冶炼的电弧炉上使用时，容易因石墨接头的机械强度不足造成石墨导电柱折断，造成炼钢事故。而且，传统的生产工艺方法是采用多次浸渍和焙烧工艺，周期长，成本高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种增强人造石墨接头的制备方法，该方法制得的石墨接头强度高、导电性好。本专利技术所采用的技术方案为：增强人造石墨接头的制备方法，包括以下步骤：包括以下步骤：1）按比例取各原料；2）将针状焦破碎、筛分、磨粉；3）将沥青基碳纤维用分散剂分散处理，形成均匀分散的碳纤维预制料；4）将针状焦和碳纤维预制料混合加热至180～200℃；5）将步骤4）加热后的原料送入混捏机，加入改质沥青、晶胀抑制剂、增塑剂进行混捏制得糊料；6）将步骤5）制得的糊料送入挤压机成型，制得成型品；7）将步骤6）制得的压型品装入匣钵，进行焙烧得到一烧品；8）将步骤7）得到的一烧品进行外壳清理，然后进行浸渍得到浸渍品；9）将步骤8）的浸渍品进行焙烧得到二烧品；10）将步骤9）的二烧品首尾相连进行石墨化得到石墨化品；11）对将步骤10）的石墨化品进行加工，制得规定要求的石墨接头。所述步骤5）中混捏温度控制在160～180℃，混捏时间30～50分钟。所述步骤6）中成型压力1800～2000吨，成型温度125～135℃，压型品密度1.85～1.88g/cm3。所述步骤7）中焙烧时升温速度控制在2～10℃/h，升温至1000℃，然后逐步降温冷却至250℃出炉。所述步骤8）中浸渍温度300～350℃，浸渍压力1.5MPa。所述步骤9）中升温速度控制在5～15℃/h，升温至1000℃，然后逐步降温冷却至250℃出炉。所述步骤10）中石墨化温度3000～3100℃，然后逐步降温冷却至250℃出炉。所述步骤1）中原料的质量份数组成为：针状焦73～79份、改质沥青21～27份、增塑剂0.4～0.6份、晶胀抑制剂0.5～0.8份和沥青基碳纤维，沥青基碳纤维的用量为其他原料总和的2-5wt%。所述沥青基碳纤维的要求为：长度4～6mm、密度1.95～2.0g/cm3、模量160～190GPa、抗拉强度2200～2400MPa。所述增塑剂为硬脂酸或油酸，所述晶胀抑制剂为氧化铁粉或铬氧化物。碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维，其微观结构类似人造石墨，具有质量轻、强度高、耐高温、导电、抗疲劳、抗蠕变等特点，本专利技术的研发人员在研究过程中发现沥青基碳纤维与碳基体具有良好的相容性能和界面结合性能，可显著增强碳素材料的强度性能，最终制得的产品人造石墨接头具有抗弯强度高、抗压强度高、电阻率低、热膨胀系数低的特点，大大降低了超高功率电弧炉炼钢中石墨接头的折断造成的炼钢事故，降低了用户的生产成本。在制备时，采用短流程的车底式焙烧和内热串接石墨化工艺，大大减少了多次浸渍和重复再烧的工作已，缩短了生产周期，降低了制作成本。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例来说明本专利技术的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本专利技术，并不以任何方式限制本专利技术的范围。实施例1：一种增强人造石墨接头，由下述质量份数的原料制成：针状焦73份、改质沥青26份、沥青基碳纤维5份、增塑剂0.4份、晶胀抑制剂0.8份。所述沥青基碳纤维的要求为：长度4～6mm、密度1.95～2.0g/cm3、模量160～190GPa、抗拉强度2200～2400MPa。所述增塑剂为硬脂酸，所述晶胀抑制剂为氧化铁粉。制备时包括以下步骤：1）按比例取各原料；2）将针状焦破碎、筛分、磨粉，由30wt%颗粒料（0.5-2mm）和70wt%粉料（0-0.075mm）组成；3）将沥青基碳纤维用分散剂分散处理，形成均匀分散的碳纤维预制料；4）将针状焦和碳纤维预制料混合加热至180℃；5）将步骤4）加热后的原料送入混捏机，依次加入改质沥青、晶胀抑制剂、增塑剂进行混捏，混捏温度控制在160℃，混捏时间50分钟，制得糊料；6）将步骤5）制得的糊料送入挤压机成型，成型压力1800吨，成型温度125℃，制得成型品，压型品密度1.85g/cm3；7）将步骤6）制得的压型品装入匣钵，送入车底式焙烧炉进行焙烧，升温速度控制在2℃/h，升温至1000℃，然后逐步降温（10℃/h）冷却至250℃出炉，得到一烧品；8）将步骤7）得到的一烧品进行外壳清理，然后进行浸渍，浸渍温度300℃，浸渍压力1.5MPa，得到浸渍品；9）将步骤（8）的浸渍品送入车底式焙烧炉进行焙烧，升温速度控制在5℃/h，升温至1000℃，然后逐步降温冷却至250℃出炉，得到二烧品；10）将步骤9）的二烧品首尾相连装入串接石墨化炉进行石墨化得到石墨化品；11）对将步骤10）的石墨化品进行加工，石墨化温度3000℃，然后逐步降温冷却至250℃出炉，制得规定要求的石墨接头。实施例2：一种增强人造石墨接头，由下述质量份数的原料制成：针状焦79份、改质沥青21份、沥青基碳纤维2.5份、增塑剂0.4份、晶胀抑制剂0.5份。制备时包括以下步骤：1）按比例取各原料；2）将针状焦破碎、筛分、磨粉，由40wt%颗粒料（0.5-2mm）和60wt%粉料（0-0.075mm）组成；3）将沥青基碳纤维用分散剂分散处理，形成均匀分散的碳纤维预制料；4）将针状焦和碳纤维预制料混合加热至190℃；5）将步骤4）加热后的原料送入混捏机，依次加入改质沥青、晶胀抑制剂、增塑剂进行混捏，混捏温度控制在170℃，混捏时间40分钟，制得糊料；6）将步骤5）制得的糊料送入挤压机成型，成型压力1900吨，成型温度130℃，制得成型品，压型品密度1.86g/cm3；7）将步骤6）制得的压型品装入匣钵，送入车底式焙烧炉进行焙烧，升温速度控制在6℃/h，升温至1000℃，然后逐步降温冷却至250℃出炉，得到一烧品；8）将步骤7）得到的一烧品进行外壳清理，然后进行浸渍，浸渍温度320℃，浸渍压力1.5MPa，得到浸渍品；9）将步骤（8）的浸渍品送入车底式焙烧炉进行焙烧，升温速度控制在10℃/h，升温至1000℃，然后逐步降温冷却至250℃出炉，得到二烧品；10）将步骤9）的二烧品首尾相连装入串接石墨化炉进行石墨化得到石墨化品；11）对将步骤10）的石墨化品进行加工，石墨化温度3050℃，然后逐步降温（12℃/h）冷却至250℃出炉，制得规定要求的石墨接头。实施例3：一种增强人造石墨接头，由下述质量份数的原料制成：针状焦76份、改质沥青23份、沥青基碳纤维3.5份、增塑剂0.5份、晶胀抑制剂0.7份。制备时包括以下步骤：1）按比例取各原料；2）将针状焦破碎、筛分、磨粉，由45w本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强人造石墨接头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）按比例取各原料；2）将针状焦破碎、筛分、磨粉；3）将沥青基碳纤维用分散剂分散处理，形成均匀分散的碳纤维预制料；4）将针状焦和碳纤维预制料混合加热至180～200℃；5）将步骤4）加热后的原料送入混捏机，加入改质沥青、晶胀抑制剂、增塑剂进行混捏制得糊料；6）将步骤5）制得的糊料送入挤压机成型，制得成型品；7）将步骤6）制得的压型品装入匣钵，进行焙烧得到一烧品；8）将步骤7）得到的一烧品进行外壳清理，然后进行浸渍得到浸渍品；9）将步骤8）的浸渍品进行焙烧得到二烧品；10）将步骤9）的二烧品首尾相连进行石墨化得到石墨化品；11）对将步骤10）的石墨化品进行加工，制得规定要求的石墨接头。

【技术特征摘要】
1.一种增强人造石墨接头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）按比例取各原料；2）将针状焦破碎、筛分、磨粉；3）将沥青基碳纤维用分散剂分散处理，形成均匀分散的碳纤维预制料；4）将针状焦和碳纤维预制料混合加热至180～200℃；5）将步骤4）加热后的原料送入混捏机，加入改质沥青、晶胀抑制剂、增塑剂进行混捏制得糊料；6）将步骤5）制得的糊料送入挤压机成型，制得成型品；7）将步骤6）制得的压型品装入匣钵，进行焙烧得到一烧品；8）将步骤7）得到的一烧品进行外壳清理，然后进行浸渍得到浸渍品；9）将步骤8）的浸渍品进行焙烧得到二烧品；10）将步骤9）的二烧品首尾相连进行石墨化得到石墨化品；11）对将步骤10）的石墨化品进行加工，制得规定要求的石墨接头。2.根据权利要求1所述的增强人造石墨接头的制备方法，其特征在于：所述步骤5）中混捏温度控制在160～180℃，混捏时间30～50分钟。3.根据权利要求1所述的增强人造石墨接头的制备方法，其特征在于：所述步骤6）中成型压力1800～2000吨，成型温度125～135℃，压型品密度1.85～1.88g/cm3。4.根据权利要求1所述的增强人造石墨接头的...

【专利技术属性】
技术研发人员：路培中，冯俊杰，杜爱芳，刘运平，郑建华，陈文来，吕红兵，
申请(专利权)人：中国平煤神马集团开封炭素有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41