专利名称：一种石墨电极原料与工艺研究系列装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冶金行业非金属材料试验领域，具体讲涉及到一种有关石墨电极 原料评价与工艺研究的系列试验设备的有效组合。
背景技术：
石墨电极是以石油焦或针状焦为骨料，煤浙青作粘结剂，经煅烧、配料、混捏、压 型、焙烧、浸渍、二烧、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 行加热熔化的导电材料。根据电弧炉对石墨电极所通过电流密度的不同要求，石墨电极可 分为普通功率、高功率、超高功率三种。但随着电弧炉强化冶炼，以及环保节能方面的要求， 高功率和超高功率石墨电极的比例越来越大，而且石墨电极的规格也向Φ 550mm及以上大 规格、超大规格方向发展。由于石墨电极工艺复杂、工序长、原料产地多、品种多，因而技术 难度大，而且越是大规格、高功率、超高功率的石墨电极，技术难度越大。对于一种新的原 料，如果在大生产工序中进行试验评价，时间长、费用高，风险非常大，而且如果原料数量 少，就不能进行大生产实验；对于生产过程中的工艺参数进行调整和优化研究，也同样因为 工序成本高，具有很大风险。对于石墨电极生产企业来说，在实验室里设计装备一整套的原 料性能评价与工艺研究的试验线是非常必要的。可以对进厂原料和国内外资源型原料性能 进行评价，给生产技术部门选择合适的原料和工艺条件提供依据，给原料采购部门采购原 料提供依据；对炭素工艺过程进行模拟研究，使生产工艺能够得到持续地改进和完善。国内一些炭素企业利用化验室里的一些简单破碎和筛分设备，再购进简单的混捏 设备，利用自制手摇螺旋挤压机或实验室模压机，利用大生产的焙烧和石墨化设备进行石 墨电极的原料性能评价与工艺研究实验。但这种试验过程不系统，各种工艺参数的提取非 常困难，不能完整反映实际情况，而且利用大生产炉窑，时间长，费用高，无法有效控制试验 参数，实验效果不好。
实用新型内容本实用新型的目的就是克服以上所述技术上之不足，提供一种能模拟大型石墨电 极原料工艺生产流程及其设备的一种石墨电极原料与工艺研究系列装置。本新型的目的是这样实现的一种石墨电极原料与工艺研究系列装置，包括煅烧 和焙烧两用电阻炉1、粗碎用颚式破碎机2、细碎用对辊破碎机3、磨粉用球磨机4、筛分用试 验振动筛5、配料用电子天平6、混捏锅7、成型用小挤压机8、自动石墨化炉9、检测配套设 备10构成；其中粗碎用颚式破碎机2、细碎用对辊破碎机3、磨粉用球磨机4、筛分用试验振 动筛5由工作平台11连接设置在①号房间；配料用电子天平6、混捏锅7、成型用小挤压机 8由工作平台11连接设置在②号房间；煅烧和焙烧两用电阻炉1、自动石墨化炉9由工作平 台11连接设置在③号房间；检测配套设备10单独设置在④号房间。上述混捏锅7中安装有转矩传感器和扭矩仪，实现对混捏锅搅拌轴负载转矩、转 速的实时测量。[0007]上述采自混捏锅内的温度参数经计算机软件处理后，得到转矩、转速、功率、温度随时间的变化曲线图表，可对糊料塑性进行研究。上述成型小挤压机能提供有关型嘴曲线、挤压压力、温度分布数据。上述自动石墨化炉具有智能控温系统，自动完成测温控温过程，系统可按给定升 温曲线升温。上述①、②、③、④号房间根据工艺要求通过开启工作间门连通在一起，可以按照 设备性能要求关闭工作间门形成各自独立的工作间。利用本实用新型的试验系列装置按照大生产的焙烧和石墨化设备进行石墨电极 的原料性能评价与工艺研究试验，结果表明，对石墨电极工艺进行研究的有益效果是1、设备�。ひ詹问菀卓刂疲ひ詹问恼攵孕郧浚诟纳拼笮蜕�2、试验过程全部在实验室工作间进行，试验快捷、迅速方便、节省成本；3、利用自行设计的小挤压机，进行有关型嘴曲线、挤压压力、温度分布等方面的研 究；安装的转矩传感器和扭矩仪能对糊料塑性进行系列研究；4、对炭素工艺全流程进行模拟生产研究，使大生产工艺能够得到持续地改进和完 善；对进厂原料和国内外资源型原料性能进行评价，给生产技术部门选择合适的原料和工 艺条件、给原料采购部门采购原料提供了可靠依据。
图1是本实用新型所述的设置示意图；图2是本实用新型实施例所述的试验流程示意图。
具体实施方式
根据图1、图2及实施例对本实用新型做进一步说明。一种石墨电极原料与工艺研究系列装置，所述煅烧和焙烧两用电阻炉属自行设计 制作小型煅烧和焙烧两用电阻炉，炉膛尺寸350 X 350 X 400mm，用硅碳棒做发热元件，最高 使用温度1350°C，升温过程用PID调节器进行智能化控制，与自动石墨化炉设置在3号工 作间的工作平台上。所述粗碎用颚式破碎机选用XPC100X125型颚式破碎机，给料口尺寸 125 X 100mm，最大给料粒度80mm，出料粒度1 6mm，细碎用对辊破碎机选用ΧΡ2Φ200Χ75 型对辊破碎机，给料口尺寸75 X 13mm,最大给料粒度13mm，出料粒度0. 1 3mm。磨粉用球磨 机QM-10-A型球磨机，磨筒体积10L，最大进料粒度50mm，出料粒度最小可达325目(45 μ m) 以下，筛分用试验振动筛选用Φ200X 50型试验振动筛，试验筛规格lmm、0. 5mm、0. 075mm ； 根据原料与工艺要求将上述设备设置在①号工作房间的工作平台上。所谓的工作平台由钢 筋水泥构成与所述的设备安装基脚连接成一体。配料用电子天平为YPlOKN型电子天平，称量范围10kg，精度lg，混捏锅选用 NH(Z)-IO型混捏锅，有效容积10L，能在线实时测温。在混捏锅电动机和减速机之间，安装 有NJ0D20型转矩传感器和NC-3A型扭矩仪，实现对混捏锅搅拌轴负载转矩、转速的实时测 量，并在软件中和采自混捏锅内的温度参数一起经计算机处理，得到转矩、转速、功率、温度 随时间的变化曲线图表，可对糊料塑性进行研究。所述的成型用小挤压机属自行设计制造的小挤压机，料室直径100mm，料室长度 300mm，挤出嘴直径20mm和50mm两种，挤出嘴变径段长度127. 1mm，变径段为一段圆�。刖�222mm，挤出嘴直线段长度72. 9mm，捣实压力20 24MPa，挤出压力3 7MPa，挤出速度 0 12mm/s，料室段温度90 130°C，挤出嘴变径段温度110 165°C，挤出嘴直线段温度 165 230 。挤出嘴是通过螺纹和料室进行连接的，可以根据需要设计不同曲线变径段的挤出 嘴，方便的进行更换。研究不同的型嘴曲线，对挤出制品性能的影响。配料用电子天平、混 捏锅、成型用小挤压机设置在②号房间的工作平台1上。检测配套设备包括有液压万能试验机、动弹仪、电阻率测试仪、热膨胀仪等仪器， 测试样制品的体积密度、抗折强度、抗压强度、弹性模量、电阻率、热膨胀系数、灰分等，根据 仪器对工作环境的要求单独设置在④号房间。所述的自动石墨化炉为自行设计小型立式石墨化电阻炉，最高使用温度可达 2800°C。炉子总体呈立式结构，炉膛尺寸为Φ300Χ400πιπι，采用石墨套做电阻发热体，发热 体周围用300 400mm的炭黑层做保温，最外面是冷却水套。变压器功率330kVA，可控硅整 流为直流电源，母线为带水套可以冷却的铜母线。采用数显化智能控温系统，全自动高精度 完成测温控温过程，系统可按给定升温曲线升温。炉内工作气氛为氮气或惰性气体，温度均 勻度彡士 10°C，远红外线光学测温仪测温，测温精度0. 2 0. 75%。所述的①、②、③、④号房间根据工艺要求通过开启工作间门12连通在一起，可以 按照设备性能要求关闭工作间门12形成各自独立的工作间。这样的设计与设置既满足了 全流程工艺试验又可以单独部分实验并能按设备性能不同要求，将不同设备分类设置在不 同的工作间，使用方便，实验成本低廉。图2是使用本实用新型所述的试验流程的实施例。 例如取生石油焦或针状焦6 10kg，首先在③号房间电阻炉中煅烧后通过工作间门进入 ①号房间进行粗碎、细碎、磨粉，筛分后再通过工作间门进入②号房间按配方称重配料；配 料干料加入混捏锅中进行干混，20分钟温度达到100°C后加入2kg煤浙青进行湿混，湿混 30分钟，温度达到140 150°C后出锅凉料，凉料至110°C左右后装入小挤压机中挤压成 Φ20Χ300πιπι或Φ50X400mm的小棒试样。小棒试样通过工作间门进入③号房间在电阻炉 中焙烧后，再在小型立式石墨化电阻炉中石墨化，然后通过工作间门进入④号房间进行测 试评价。
权利要求一种石墨电极原料与工艺研究系列装置，其特征是包括煅烧和焙烧两用电阻炉(1)、粗碎用颚式破碎机(2)、细碎用对辊破碎机(3)、磨粉用球磨机(4)、筛分用试验振动筛(5)、配料用电子天平(6)、混捏锅(7)、成型用小挤压机(8)、自动石墨化炉(9)和检测配套设备(10)构成；其中粗碎用颚式破碎机(2)、细碎用对辊破碎机(3)、磨粉用球磨机(4)、筛分用试验振动筛(5)由工作平台(11)连接设置在①号房间；配料用电子天平(6)、混捏锅(7)、成型用小挤压机(8)由工作平台(11)连接设置在②号房间；煅烧和焙烧两用电阻炉(1)、自动石墨化炉(9)由工作平台(11)连接设置在③号房间；检测配套设备(10)单独设置在④号房间。
2.根据权利要求1所述一种石墨电极原料与工艺研究系列装置，其特征是所述的混 捏锅(7)中安装有转矩传感器和扭矩仪，实现对混捏锅搅拌轴负载转矩、转速的实时测量。
3.根据权利要求1所述一种石墨电极原料与工艺研究系列装置，其特征是所述的①、 ②、③、④号房间由工作间门(12)连通在一起，可以按照设备性能要求关闭或开启工作间 门(12)，以形成各自独立的工作间。
专利摘要一种石墨电极原料与工艺研究系列装置，包括煅烧和焙烧两用电阻炉、颚式破碎机、对辊破碎机、球磨机、试验振动筛、电子天平、混捏锅、小挤压机、自动石墨化炉和检测设备构成；其中颚式破碎机、对辊破碎机、球磨机、试验振动筛由工作平台连接设置在①号房间；电子天平、混捏锅、小挤压机由工作平台连接设置在②号房间；煅烧和焙烧两用电阻炉、自动石墨化炉由工作平台连接设置在③号房间；检测设备设置在④号房间；上述的①、②、③、④号房间根据工艺要求通过开启工作间门连通在一起，或按照设备性能要求关闭工作间门，以形成各自独立的工作间。
文档编号G01N33/00GK201555835SQ20092017697
公开日2010年8月18日 申请日期2009年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者何永康, 周涛, 孙培阳, 张军华, 李虎生, 马历乔 申请人:四川广汉士达炭素股份有限公司
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