一种利用各向同性焦制备石墨电极接头材料的方法技术

本发明专利技术涉及电极材料制备技术领域，更具体而言，涉及一种利用各向同性焦制备石墨电极接头材料的方法，骨料采用等方焦，粘接剂采用中温沥青，浸渍剂采用浸渍沥青；利用各向同性焦在各个方各向同性指物体的物理、化学等方面的性质不会因方向的不同而有所变化的特性，及具有“三高一低”，即高各向同性、高密度、高强度、低孔隙率、小孔隙特点。制备石墨电极接头材料具有体积密度大、电阻率低、机械强度高、灰份低、热膨胀系数低等特点。其体积密度≥1.75g/cm

A method of preparing graphite electrode joint material by isotropic coke

【技术实现步骤摘要】
一种利用各向同性焦制备石墨电极接头材料的方法
本专利技术涉及电极材料制备
，更具体而言，涉及一种利用各向同性焦制备石墨电极接头材料的方法。
技术介绍
石墨电极，是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体，根据其质量指标高低，可分为普通功率、高功率和超高功率。石墨电极接头，是指电极在炼炉上使用时依靠加工成公螺纹和相应尺寸的母螺纹将上下2-3根石墨电极连接起来实现连续使用。在电弧炼钢中，随着放电功率以及电极直径的增大，工作电流产生的热量会迅速增加，对接头连接的要求也更加严格。实现电极的理想连接，除了提高接头及接头孔的加工质量、改善接头材质外，对旋紧扭矩也有适当的要求，使得预紧力恰当，避免预紧力太大造成在工作中从接头部位断裂，或者预紧力太小导致电极在工作中脱落。在石墨电极接头连接螺纹孔加工时，对端面与螺纹轴线的垂直度有严格要求，端面要中凹0.05-0.1mm(根据电极材料的弹性模量确定)，电极的理想连接状态就是通过施加适当的预紧力，使得端面产生弹性压缩变形，克服中凹，实现全面贴合。同时，要控制预紧力的大小，既不能太大，超过接头的屈服强度，产生失效断裂；也不能太小，预紧力小，提供不了足够的正压力和螺纹之间的摩擦力，造成松动。石墨电极及接头生产时，主要以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体，根据其质量指标高低，可分为普通功率、高功率和超高功率。有利于提高产品合格率，充分利用向向同性焦的特性，且中温煤沥青在石墨化工序容易石墨化，其最终产品的理化指才能充分得到满足。石墨制品的制备工艺中，配方对石墨制品的性能参数影响较大，特别是对体积密度、气孔率和热膨胀系数的影响。一般来说，采用较细颗粒配方成型得到产品的体积密度大、气孔率较小、抗折抗压强优雅高，本专利技术在选料时选取高各向同性、高密度、高强度、低孔隙率、小孔隙的等方焦，又在配料时，采用超细磨粉、小颗粒配方，骨料的最大料径小于0.5mm。在此粒径范围内，颗粒粒径的分布直接影响颗粒的堆积方式，颗粒堆积越紧密，石墨制品的体积密度越大、气孔率越小，另外，在此粒径范围内，如保持粒度不变，平均粒度增加一倍，热膨胀率下降约7%。
技术实现思路
为了克服现有技术中所存在的不足，本专利技术提供了一种利用各向同性焦制备石墨电极接头材料的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种利用各向同性焦制备石墨电极接头材料的方法，包括以下步骤：S1、碾磨：将骨料置于球磨机中进行碾磨，温度140-160℃，碾磨时间为6-24小时，速度为300-600r/min；S2、混捏：将粘接剂分两次加入到骨料中进行混捏，混捏温度为150-170℃；S3、成型：将S2中混捏的糊料倒入成型机中进行挤压成型，挤压成型的捣固压力为8MPa，预压压力20MPa，预压时间4min，挤压压力5-7.5MPa，挤压速度长度为1800mm、150S，挤压成型机的出口温度110-120℃，挤压机的成型段温度155-160℃，挤出机的变型区温度120-130℃，挤压机的料室温度120-130℃，挤压机的柱塞头温度140-150℃，成型后的生坯的体积密度≥1.78g/cm3；S4、一次焙烧：将S3中成型后生坯装入焙烧炉中进行焙烧得到第一次坯体S5、浸渍：将S4中第一次坯体预热后浸渍，对浸渍罐进行抽真空后加压至1.5Mpa，以1.35Mpa保压50-60分钟、浸渍；S6、二次焙烧：将S5中浸渍后坯体进行焙烧，时间为300-330小时，温度为650-800℃；S7、石墨化：将S6中焙烧后坯体石墨化时间为450-500小时，温度为2850-3100℃；S8、将S7中石墨化后电机接头材料通电，在隔绝空气的条件下加热至750-900℃，电流强度为15A，维持8-10小时，增强导电性能，制得纯净石墨电极接头材料。进一步地，所述骨料采用等方焦，真密度≥2.13g/cm3，粉末电阻率≤55μΩm，灰分≤0.25%，孔隙为25-55nm；所述粘结剂采用中温煤沥青，软化点为83-86℃，结焦值为≥48%，灰分≤0.3%；所述浸渍剂采用浸渍沥青，软化点为83-86℃，结焦值为≥48%，喹啉不溶物≤0.25%。进一步地，所述等方焦和中温煤沥青的重量比为70:30-75:25%。进一步地，所述等方焦的粒径范围与含量为：0.335mm<粒径≤0.500mm15～20wt%；0.075mm<粒径≤0.335mm20～25wt%；0.010mm<粒径≤0.075mm15～20wt%；0<粒径<0.075mm45～50wt%。进一步地，所述S2中混捏过程中将粘接剂分两次加入，第一次加入的粘接剂重量为粘接剂总重量的75-85%，混捏时间为20-25分钟；第二次加入的粘接剂重量为粘接剂总重量的15-25%，第二次湿混的时间为20-25分钟。进一步地，所述S4中焙烧升温程序为：在150-350℃时，升温速率为1.2-1.6℃/h；在350-550℃时，升温速率为0.8-1℃/h；在550-850℃时，升温速率为1.2-1.4℃/h；在850-1150℃时，升温速率为2.2-2.9℃/h。进一步地，所述S5浸渍前对浸渍剂进行脱除水份和杂质处理，将浸渍剂加热到220-320℃，保温1-2.5小时，再将浸渍剂回温到180-200℃。进一步地，所述S5浸渍时第一次坯体的预热温度为360-380℃，浸渍后增重率13-14%。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术提供一种利用各向同性焦制备石墨电极接头材料的方法，骨料采用等方焦，粘接剂采用中温沥青，浸渍剂采用浸渍沥青；利用各向同性焦在各个方各向同性指物体的物理、化学等方面的性质不会因方向的不同而有所变化的特性，及具有“三高一低”，即高各向同性、高密度、高强度、低孔隙率、小孔隙特点。制备石墨电极接头材料具有体积密度大、电阻率低、机械强度高、灰份低、热膨胀系数低等特点。其体积密度≥1.75g/cm3，电阻率≤5.5μΩm，弹性模量≤16GPa，抗折强度≥14MPa，热膨胀系数≤2.2*10-6/℃，灰分≤0.25%。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种利用各向同性焦制备石墨电极接头材料的方法，包括以下步骤：S1、碾磨：将骨料置于球磨机中进行碾磨，温度140-160℃，碾磨时间为6-24小时，速度为300-600r/min；S2、混捏：将粘接剂分两次加入到骨料中进行混捏，混捏温度为150-170℃；粘接剂分两次加入，第一次加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用各向同性焦制备石墨电极接头材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、碾磨：将骨料置于球磨机中进行碾磨，温度140-160℃，碾磨时间为6-24小时，速度为300-600r/min；/nS2、混捏：将粘接剂分两次加入到骨料中进行混捏，混捏温度为150-170℃；/nS3、成型：将S2中混捏的糊料倒入成型机中进行挤压成型，挤压成型的捣固压力为8MPa，预压压力20MPa，预压时间4min，挤压压力5-7.5MPa，挤压速度长度为1800mm、150S，挤压成型机的出口温度110-120℃，挤压机的成型段温度155-160℃，挤出机的变型区温度120-130℃，挤压机的料室温度120-130℃，挤压机的柱塞头温度140-150℃，成型后的生坯的体积密度≥1.78g/cm

【技术特征摘要】
1.一种利用各向同性焦制备石墨电极接头材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、碾磨：将骨料置于球磨机中进行碾磨，温度140-160℃，碾磨时间为6-24小时，速度为300-600r/min；
S2、混捏：将粘接剂分两次加入到骨料中进行混捏，混捏温度为150-170℃；
S3、成型：将S2中混捏的糊料倒入成型机中进行挤压成型，挤压成型的捣固压力为8MPa，预压压力20MPa，预压时间4min，挤压压力5-7.5MPa，挤压速度长度为1800mm、150S，挤压成型机的出口温度110-120℃，挤压机的成型段温度155-160℃，挤出机的变型区温度120-130℃，挤压机的料室温度120-130℃，挤压机的柱塞头温度140-150℃，成型后的生坯的体积密度≥1.78g/cm3；
S4、一次焙烧：将S3中成型后生坯装入焙烧炉中进行焙烧得到第一次坯体
S5、浸渍：将S4中第一次坯体预热后浸渍，对浸渍罐进行抽真空后加压至1.5Mpa，以1.35Mpa保压50-60分钟、浸渍；
S6、二次焙烧：将S5中浸渍后坯体进行焙烧，时间为300-330小时，温度为650-800℃；
S7、石墨化：将S6中焙烧后坯体石墨化时间为450-500小时，温度为2850-3100℃；
S8、将S7中石墨化后电机接头材料通电，在隔绝空气的条件下加热至750-900℃，电流强度为15A、维持8-10小时，制得石墨电极接头材料。


2.根据权利要求1所述的一种利用各向同性焦制备石墨电极接头材料的方法，其特征在于：所述骨料采用等方焦，真密度≥2.13g/cm3，粉末电阻率≤55μΩm，灰分≤0.25%，孔隙为25-55nm；所述粘结剂采用中温煤沥青，软化点为83-86℃，结焦值为≥48%，灰分≤0.3%；所述浸渍剂采用浸渍沥青，软化点为83-86℃，结焦值为≥48%，喹啉不溶物≤0.25...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏健，张锦俊，闵洁，张培林，庞中海，武建军，刘伟凯，纪永良，徐保国，吕星薄，雷涛，霍有，张彦举，
申请(专利权)人：大同新成新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14