复合环保电极、生产模具及这种电极的制造方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种复合环保电极、生产模具及这种电极的制造方法与应用，复合环保电极包括基体和设置在基体内的第一电极增强体和第二电极增强体；基体为合金材质，基体的材料与使用本复合环保电极的熔炼设备生产的合金材料相同；第一电极增强体包括轴向增强条和径向定位环，述轴向增强条的一端与基体的一个端面平齐，基体的一端设有靠接轴向增强条的长形槽孔；轴向增强条的另一端凸出于基体的另一个端面；第二电极增强体包括轴向增强件和径向定位条，轴向增强件的一端凸出于基体的一个端面，该端面为轴向增强条与基体平齐的端面。这种复合环保电极导电率较高，用户节电4

【技术实现步骤摘要】
复合环保电极、生产模具及这种电极的制造方法与应用


[0001]本专利技术涉及冶金
，涉及矿热炉、精炼炉用电极，具体涉及一种复合环保电极、生产模具及这种电极的制造方法与应用。

技术介绍

[0002]传统精炼炉是采用石墨电极，矿热炉主要采用自焙电极和炭素电极，基础材料主要是无烟煤、煅烧石油焦、沥青、焦末、石墨粉、炭素粉和返回料等为原料。
[0003]石墨电极的制作工艺为：石油焦（针状焦）煅烧—破碎、筛分及配料—加入沥青粘接剂混捏—成型—加入填充料冶金焦粒焙烧—在浸渍剂沥青中浸渍—再次焙烧—加入电阻料、保湿料，石墨化—机械加工—成品检验、包装。
[0004]炭素电极与石墨电极在生产工艺流程上的区别在于炭素电极不进行石墨化处理。
[0005]自焙电极采用电极糊为原料，在应用现场即矿热炉内进行焙烧成型。
[0006]炭素电极及石墨电极生产工艺存在的最大问题：1.以炭素材料为原料，制作过程消耗大量能源，排出大量二氧化碳，以石墨电极为例，每生产一吨排放二氧化碳3.663吨；2.从电极生产企业到用户运输距离长，物流成本高、消耗能源、对环境造成影响；3.使用过程大量挥发性有害气体（氮、氢、甲烷、硫化氢、二氧化碳等）无组织排放，对工作岗位职工的身体健康造成危害，同时对环境造成严重污染；4.电极本身存在较高浓度的磷、硫等有害元素，对矿热炉目标产品产生污染，影响产品质量；5.各生产企业普遍使用的自焙电极在使用中常常出现硬断和软断，对炉况顺行危害特别大，据工厂实践经验数据统计，如果每月发生二次中等电极事故，产品单位电耗将增加10
‑
30%，以一个年产10万吨锰硅合金企业为例，一年就增加能源消耗折10000
‑
30000吨标准煤；6.电阻率高电能损失大，碳素电极电阻率通常在（10
‑
90）
×
10
‑6Ω
·
m，电能在电极上的损耗通常达到5
‑
10%。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种复合环保电极、生产模具及这种电极的生产方法与应用，能满足锰硅合金、锰铁、铬铁和赤泥铁矿热的使用需要，起到替代传统石墨电极、自焙电极、炭素电极的作用，并能达到降低成本、提高产品质量和节能减排的效果。
[0008]实现本专利技术目的的技术方案是：一种复合环保电极，包括基体和设置在基体内的第一电极增强体和第二电极增强体；所述基体为合金材质，呈圆柱管形；所述基体的材料组分与使用本复合环保电极
的熔炼设备生产的合金材料组分相同；所述第一电极增强体包括：轴向增强条，所述轴向增强条呈柱状体形；多条轴向增强条呈轴向均布在基体内，轴向增强条的外侧与所述基体的外侧平齐；径向定位环，所述径向定位环呈环状体形，多个径向定位环在基体内呈轴向排列，径向定位环的平面与基体的轴线垂直；径向定位环与所述轴向增强条贴接并连为一体；所述轴向增强条的一端与基体的一个端面平齐，基体的一端设有靠接轴向增强条的长形槽孔；轴向增强条的另一端凸出于基体的另一个端面50
‑
100mm；槽孔的作用是让另一根电极的轴向增强条突出该电极端面部份插入槽孔中，使两根电极的轴向增强条靠在一起，再电焊把两根电极的轴向增强条焊牢，防止使用中两根电极相互脱离；所述第二电极增强体包括：轴向增强件，所述轴向增强件呈圆柱管状体形；轴向增强件的轴心与基体同心；圆柱管状体形的轴向增强件其中心通孔的作用是，在使用时通冷却介质，对电极进行冷却；径向定位条，所述径向定位条呈圆柱体形；每层径向定位条的数量与所述轴向增强条的数量相同，同一层中径向定位条在基体内呈径向放射状排列；同一层中每条径向定位条的一端与所述轴向增强件连为一体，径向定位条的另一端与相对应的轴向增强条连为一体；多层径向放射状径向定位条在基体内呈轴向排列；所述轴向增强件的一端凸出于基体的一个端面，该端面为轴向增强条与基体平齐的端面。
[0009]进一步地，包括碳纤维条，所述轴向增强条的表面缠绕有碳纤维条。
[0010]所述径向定位环的表面缠绕有碳纤维条。
[0011]所述径向定位条的表面缠绕有碳纤维条。
[0012]所述轴向增强件的表面缠绕有碳纤维条。
[0013]进一步地，所述轴向增强件凸出于基体端面一端的外侧设有外螺纹；轴向增强件另一端的内侧设有内螺纹，外螺纹和内螺纹的制式及公称尺寸相同。
[0014]制备上述的复合环保电极的生产模具，包括模身、底模和上模；所述模身呈空心圆柱体状，模身中间为圆柱通孔，所述圆柱通孔的直径与基体的直径一致，模身的长度与基体的长度一致，模身的重量为基体重量的5
‑
10倍，模身沿直径方向一分为二；所述底模呈圆柱状，其外轮廓尺寸大于模身圆柱通孔的尺寸，底模的厚度不小于50mm，在厚度方向开有数个可插入轴向增强条的盲孔，盲孔的数量与轴向增强条的数量相同，盲孔的直径大于轴向增强条的直径，盲孔的深度等于轴向增强条的长度减去模身的高度，在设有盲孔的底模的平面上设有底模凸台，所述底模凸台的尺寸略小于模身圆柱通孔的尺寸；所述上模外轮廓的尺寸与模身外径相匹配，上模的一个面上设有圆形的上模凸台，上模凸台的直径略小于模身圆柱通孔的直径，在上模凸台的圆周上布有与底模盲孔数量一致的固定棒，固定棒的直径大于轴向增强条的直径；上模的中心设有上模通孔，上模通孔的直径大于轴向增强件的外径而小于上模凸台的直径。
[0015]上述复合环保电极的制造方法，包括上述的生产模具，制造方法包括如下步骤：
S1，制取第一电极增强体：S1
‑
1，制取轴向增强条：将直径为10
‑
50mm的圆形金属棒材，切割成长度等于基体长度加上50mm
‑
200mm的金属棒，数量为M条，M取大于2的整数；S1
‑
2，制取径向定位环：用金属圆棒在圆形模具上弯制成圆环得到径向定位环，数量为N个，N取大于2的整数；S1
‑
3，焊制第一电极增强体：水平放置底模，底模有盲孔的一面朝上，把轴向增强条逐一插入到底模的盲孔中，再把1个径向定位环水平放置在底模的上表面，使径向定位环与底模二者同心，然后将轴向增强条和径向定位环固接为一体，依此类推，将其余的径向定位环逐一与轴向增强条固接为一体，相邻的径向定位环之间距离200
‑
500mm；S2，制取第二电极增强体：S2
‑
1，制取轴向增强件：取直径为50mm
‑
300mm的圆形金属管1条，切割成长度等于模身的长度与上模的长度之和再加上100
‑
200mm，在管内充填耐火料；S2
‑
2，制取径向定位条：将长金属棒切割成M条金属条作为径向定位条，径向定位条的长度等于径向定位环的外径减去轴向增强件外径之差值再除以；S2
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3，焊制第二电极增强体并与第一电极增强体焊接为一体：在S1制得的第一电极增强体中心垂直放入S2...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合环保电极，其特征在于，包括基体和设置在基体内的第一电极增强体和第二电极增强体；所述基体为合金材质，呈圆柱管形；所述基体的材料组分与使用本复合环保电极的熔炼设备生产的合金材料组分相同；所述第一电极增强体包括：轴向增强条，所述轴向增强条呈柱状体形；多条轴向增强条呈轴向均布在基体内，轴向增强条的外侧与所述基体的外侧平齐；径向定位环，所述径向定位环呈环状体形，多个径向定位环在基体内呈轴向排列，径向定位环的平面与基体的轴线垂直；径向定位环与所述轴向增强条贴接并连为一体；所述轴向增强条的一端与基体的一个端面平齐，基体的一端设有靠接轴向增强条的长形槽孔；轴向增强条的另一端凸出于基体的另一个端面；所述第二电极增强体包括：轴向增强件，所述轴向增强件呈圆柱管状体形；轴向增强件的轴心与基体同心；径向定位条，所述径向定位条呈圆柱体形；每层径向定位条的数量与所述轴向增强条的数量相同，同一层中径向定位条在基体内呈径向放射状排列；同一层中每条径向定位条的一端与所述轴向增强件连为一体，径向定位条的另一端与相对应的轴向增强条连为一体；多层径向放射状径向定位条在基体内呈轴向排列；所述轴向增强件的一端凸出于基体的一个端面，该端面为轴向增强条与基体平齐的端面。2.根据权利要求1所述的复合环保电极，其特征在于，包括碳纤维条，所述轴向增强条的表面缠绕有碳纤维条。3.根据权利要求1所述的复合环保电极，其特征在于，包括碳纤维条，所述径向定位环的表面缠绕有碳纤维条。4.根据权利要求1所述的复合环保电极，其特征在于，包括碳纤维条，所述轴向增强件的表面缠绕有碳纤维条。5.根据权利要求1所述的复合环保电极，其特征在于，包括碳纤维条，所述径向定位条的表面缠绕有碳纤维条。6.根据权利要求1所述的复合环保电极，其特征在于，所述轴向增强件凸出于基体端面一端的外侧设有外螺纹；轴向增强件另一端的内侧设有内螺纹，外螺纹和内螺纹的制式及公称尺寸相同。7.制备权利要求1
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6任一项所述的复合环保电极的生产模具，其特征在于，包括模身、底模和上模；所述模身呈空心圆柱体状，模身中间为圆柱通孔，所述圆柱通孔的直径与基体的直径一致，模身的长度与基体的长度一致，模身的重量为基体重量的5
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10倍，模身沿直径方向一分为二；所述底模呈圆柱状，其外轮廓尺寸大于模身圆柱通孔的尺寸，底模的厚度不小于50mm，在厚度方向开有数个可插入轴向增强条的盲孔，盲孔的数量与轴向增强条的数量相同，盲孔的直径大于轴向增强条的直径，盲孔的深度等于轴向增强条的长度减去模身的高度，在设有盲孔的底模的平面上设有底模凸台，所述底模凸台的尺寸略小于模身圆柱通孔的尺
寸；所述上模外轮廓的尺寸与模身外径相匹配，上模的一个面上设有圆形的上模凸台，上模凸台的直径略小于模身圆柱通孔的直径，在上模凸台的圆周上布有与底模盲孔数量一致的固定棒，固定棒的直径大于轴向增强条的直径；上模的中心设有上模通孔，上模通孔的直径大于轴向增强件的外径而小于上模凸台的直径。8.权利要求1
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6任一项所述的复合环保电极的制造方法，其特征在于，包括权利要求7所述的生产模具，所述制造方法包括如下步骤：S1，制取第一电极增强体：S1
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1，制取轴向增强条：将直径为10
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5...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙国剑，曾世林，刘祖波，曾世昭，
申请(专利权)人：广西星冶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：