石墨电极的端面密封件制造技术

提供一种电极接头（５０），接头包括两个连接的石墨电极（５０ａ，５０ｂ）并具有插在电极间的密封件（１０），密封件由氧化速度等于或小于电极氧化速度的材料组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及石墨电极的端面密封件，和制备本专利技术的端面密封件的方法。更特别地，本专利技术涉及有利地由膨胀石墨颗粒形成的用在石墨电极端面处保护电极接头表面不被氧化的密封件。
技术介绍
钢铁工业中使用石墨电极在电热炉中融化用于形成钢铁的金属和其它成分。通过使电流经过多个电极，通常是三个，并在电极和金属之间形成电弧来产生融化金属需要的热。经常使用超过100000安培的电流。产生的高温融化金属和其它成分。通常，炼钢炉中使用的电极各自由电极柱组成，即一系列的单个电极被连接形成单一柱。按照这种方式，电极在热过程中被消耗，替换电极可被连接到柱上以保持伸到炉内的柱长度。通常，电极通过销(有时也称为螺纹接头)被连接成柱，销起连接邻接电极的端的作用。典型地，销采取相对外螺纹段的形式，电极的至少一端包括能与销的外螺纹段配合的内螺纹段。因此，当销的相对外螺纹段的每一个被拧紧到两个电极的端中的内螺纹段内时，这些电极就被连接成电极柱。通常，邻接电极的连接端和其中间的销在本领域中被称为接头。或者，可形成具有加工到一个端内的外螺纹突起或端头(stub)和加工到另一个端内的内螺纹承窝的电极，从而可通过将一个电极的外端头拧紧到第二个电极的内承窝中连接电极，这样形成电极柱。这种实施方案中的两个邻接电极的连接端在本领域中也被称为接头。考虑到电极和接头(实际上电极柱作为一个整体)经受的极端热应力，必须小心平衡机械/热因素如强度、热膨胀和抗裂性，以避免电极柱或单个电极的损坏或毁坏。例如，电极的纵向(即沿电极/电极柱的长度)热膨胀会迫使接头分离，尤其在电极纵向热膨胀速度与销不同时，这降低了电极柱传导电流的有效性。可能希望电极的横向(即跨越电极/电极柱的直径)热膨胀能超过销横向热膨胀一定的量，以在销和电极之间形成牢固连接；但是，如果电极的横向热膨胀大大超过销的横向热膨胀，则可能导致电极损坏或接头分离。同样，这会导致降低的电极柱效率，或甚至毁坏柱，如果损坏严重到电极柱在接头部分失效的话。另外，电极柱受到的热和机械应力的另一结果是在两个邻接电极间的电极接头中形成间隙。此外，销和内承窝或外端头和内承窝的设计会造成接头中两个邻接电极间有意存在间隙。当在接头中形成间隙时，不管是有意地还是无意地，都会发生销或外端头的螺纹和其它接头表面的氧化，这导致材料损失和称为“颈缩”的现象。当足够多的材料被从接头表面氧化掉从而使两个端面间的接头变窄并因此削弱时发生颈缩。颈缩降低了电极柱传导电流的有效性，降低了接头的机械强度，并最终会导致接头失效和电极柱的灾难性损失。例如，当颈缩发生到显著程度时，炉中正在使用的电极柱通常经历的振动会在销或外端头或销或承窝啮合的内电极中导致裂纹和破裂，以及接头分离和受影响接头下面的电极柱损失。在美国专利No.3540764中，Paus和Revilock建议使用布置在邻近电极的端面间的膨胀石墨垫片以增加导电性和接头的耐热应力性。但是，Paus和Revilock垫片的性质和它的布置使得在接头中产生间隙(而以其它方式可能不能出现所述间隙)，从而造成接头松动和失效可能性。因此，需要一种可用于减少石墨电极接头表面部分处氧化而不会明显降低电极性能的密封件。还非常希望不使用大量昂贵材料就获得这些性能益处。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是提供石墨电极端面密封件。本专利技术的另一个方面是提供能减少或消除电极接头表面氧化的石墨电极端面密封件。本专利技术的又一个方面是提供能产生强度和稳定性提高的电极柱接头的石墨电极端面密封件。本专利技术的还一方面是与本领域常规石墨电极接头相比具有提高的耐氧化性的石墨电极接头。当阅读下面的说明书时，这些方面和其它方面对技术人员将变得明显，并通过提供包括两个连接的石墨电极且在电极间插有密封件的电极接头来实现这些方面，密封件包括可压缩材料，尤其是剥离石墨的压缩颗粒。密封件材料优选包括氧化速度等于或小于电极氧化速度的材料。在优选实施方案中，密封件的电导率在电极间延伸的方向上大于它在垂直于该方向的方向上。为了实现这种密封件电导率，密封件应有利地包括剥离石墨压缩颗粒的螺旋形卷绕片。形成接头的两个连接电极可各自包括在其中加工的内螺纹承窝，并还包括销，销包括能啮合电极的内螺纹承窝以形成接头的相对外螺纹段。或者，一个电极可包括外螺纹端头，另一个电极可包括内螺纹承窝，其中外螺纹端头啮合内螺纹承窝形成接头。优选地，为了形成本专利技术的密封件，提供剥离石墨压缩颗粒的片，然后卷绕(例如围绕直径等于密封件内部开孔的承枕(bolster))形成适合于在电极接头中的电极之间使用的螺旋形卷绕密封件。密封件应具有一般等于电极接头外径的外径和内部开孔，并可以但不是必需地在剥离石墨压缩颗粒的螺旋形卷绕片的层之间夹有粘合剂。除了由可压缩材料如剥离石墨压缩颗粒的螺旋形卷绕片形成外，本专利技术的密封件还可经过成形以便提高它的可压缩性，如通过模塑。例如，片可被模塑以便在沿密封件位于其中间的电极中的一个或两个的端面平面观察时呈凹形。在凹陷任何一端处的锥形“臂”之间的空间提供更大的可压缩性可能性。另外，可在凹形空间中放置捣固糊、胶合剂或其它油灰类材料，以进一步抑制氧化。可提高螺旋形卷绕剥离石墨片可压缩性的另一方法是通过形成密封件的“波纹”或“起皱”表面，也通过模塑。当然，密封件的凹形或起皱表面当然为对接各自电极端面的表面中的一个或二个。应认识到，上述一般描述和下面的详细描述都提供了本专利技术的实施方案，并用于提供对本专利技术的理解和所要求的特性和特征的总看法和框架。包括附图以提供对本专利技术的进一步理解，并被引入和构成说明书的一部分。附示了本专利技术的各种实施方案，并和说明书一起用于描述本专利技术的原理和实施。附图说明图1为按照本专利技术的石墨电极端面密封件的侧透视图。图2为得到图1的端面密封件的螺旋形卷绕柔性石墨结构的侧透视图。图3为其上具有按照本专利技术的端面密封件的外螺纹石墨电极的部分侧透视图。图4为其内具有拧入的销且其上具有根据本专利技术的端面密封件的石墨电极的部分侧透视图。图5为其中具有根据本专利技术的端面密封件的电极接头的侧平面图。图6为根据本专利技术的石墨电极用端面密封件的一种实施方案的侧截面图。图7为根据本专利技术的石墨电极用端面密封件的另一种实施方案的侧截面图。实施本专利技术的最佳方式可通过首先将包括煅烧焦炭、沥青和任选地中间相沥青或PAN基碳纤维的颗粒部分混合成原料混合物来制造石墨电极。更具体地说，将粉碎的分级的研磨的煅烧石油焦炭与煤焦油沥青粘合剂混合形成混合物。按照制品的最终用途选择煅烧焦炭的粒度，这在本领域技术范围内。通常，在用于加工钢铁的石墨电极中，在混合物中使用平均直径最大约25毫米(mm)的颗粒。颗粒部分优选包括含焦炭粉的小粒度填料。可结合到小粒度填料中的其它添加剂包括抑制膨胀(由焦炭颗粒内部硫从它与碳的结合中释放引起)的铁氧化物、有助于混合物挤出的焦炭粉或油或其它润滑剂。在制备颗粒部分、沥青粘合剂等的混合物后，通过利用冲模挤出形成(或成形)或在常规成形模具中模塑形成称为生料的本体。不管挤出还是模塑，都在接近沥青软化点的温度通常约100℃或更高下进行成形。冲模或模具能形成大致最终形状和大小的制品，但通常需要成品的加工，至少提供结构如螺纹。生料的大小可变化；对于电极，直径可在约220mm和700mm之间变化。在挤出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极接头，包括两个连接的石墨电极，并在电极间具有插入的密封件，该密封件包括氧化速度能使电极接头的表面氧化速度被降低的材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B鲍曼，TP维尔斯，TW韦伯，JJ帕夫利辛，
申请(专利权)人：尤卡碳工业有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]