[发明专利]自焙碳电极

说明书

技术领域

本发明涉及电热熔炼炉用的一种自焙电极。

背景技术

一般自焙电极通常有一个竖向配置的电极外套穿过炉顶或炉盖上的孔口延伸。电极外套的上端敞开着，以便可以往其中加入未经焙烧的碳质电极糊，电极糊被加热时软化、熔融，然后借助于电极加有工作电流部位的电极糊中产生的热量焙烧成固体的碳电极。电极随着自身在熔炉中的消耗而下降，于是在电极柱的顶上装上新的外套节，再另行加入未经焙烧的电极糊。

这种一般的电极配备有多条竖向的金属内肋条，固定在电极外套的内表面，这些肋条呈辐射状地朝电极中心延伸。新电极外套节装到电极柱顶上时，将肋条与下一节外套的肋条焊接起来，以获得在竖向连续延伸的肋条。肋条对焙烧过的电极起增强作用，并在焙烧的过程中将电流和热量径向引入电极糊中。为补充消耗掉的电极，借助于电极夹持滑送装置将电极往下送。

使用这种传统的电极时，电极外套和内肋条在电极在炉中消耗掉时熔化，于是外套和肋条中的金属含量转移到在熔炼出的产品中。由于电极外套和内肋条通常是钢制成的，因而这种传统的自焙电极不能用于制造硅或制造含硅量高的硅铁的电热熔炼炉，由于如此制取的成品中的铁含量高到不能容许的程度。

早在二十世纪二十年代就有人建议通过在未经焙烧的电极糊中插入预焙烧过的碳插入体往自焙电极中输热。因此例如，挪威专利45408中就公开了一种制造自焙电极的方法，该方法将预焙烧过的碳体放入电极的周边，用未经焙烧的碳糊保持就位。碳插入体不固定在电极外套上，而只用未经焙烧的电极糊保持就位，在电极是焙烧过时则用焙烧过的电极糊保持就位。为使碳插入体在焙烧电极糊之前，过程中和之后保持就位，需要在新一节外套装到电极柱顶上时用热液态电极糊灌满各外套，因为只有电极糊才能使碳插入体靠在外套内壁上保持就位。这种加入电极糊的方法是要不得的，因为电极糊中焦油/沥青粘结剂产生的有害健康的气体会从电极柱顶蒸发出去，危害操作人员的健康达到不能容许的程度。上述挪威专利中所述的碳插入体，其径向长度/厚度比小于1∶2，因而碳插入体往电极糊中良好传热的距离很短，难以使电极的中心部分完全焙烧。由于挪威专利45408的碳插入体不固定在外套上或在竖向上彼此加以固定，再加上径向长度/厚度比小于1∶2，这些碳插入体就不能以一般自焙电极中使用的内肋条同样的方式发挥作用。正是这些原因使挪威专利45408没有实用价值。

然而，过去几年来有人提出了一系列修改一般带内肋条的自焙电极的修改方案，以求避免炉中炼出的硅为外套和肋条中的铁所污染。

因而，挪威专利149451公开了一种自焙电极，电极糊装在无内肋条的外套中，在熔炼炉工作电流加到电极上的位置上方焙烧，在电极焙烧完之后但下送到工作电流加到电极上的位置之前将电极外套卸除。这样就制成了没有外套也没有内肋条的电极。这种电极已用在制造硅的熔炼炉中，但比起一般预焙电极来具有这样的缺点：必须装设昂贵的电极焙烧装置和从电极卸除外套的装置。

美国专利4,692,929公开了一种与生产硅的电炉配用的自焙电极。电极的永久金属外套不带内肋条，电极的支撑构件由碳纤维组成，电极糊在支撑构件周围焙烧，焙烧过的电极由支撑构件支撑着。这种电极有这样的缺点：为用碳纤维组成的支撑构件支撑电极，必须在电极顶部上方装设特殊的夹持装置。此外，要将电极随着其消耗下送滑入永久外套中有困难。

美国专利4,575,856中介绍了一种具有不带内肋条的永久外套的自焙电极，电极糊在中心的石墨核心体周围焙烧，由石墨核心体将电极固定住。这种电极具有美国专利4,692,929的电极同样的缺点，而且石墨核心体在电极受到径向力的作用时会断裂。

上述制造无内肋条的自焙电极的方法都有这样的缺点，即这些方法用来制造直径1.2米以上的电极时电极断裂的可能性大幅度增加。相反，一般使用的自焙电极，其直径高达2.0米。

发明内容

尽管有了上述生产自焙电极防止铁污染熔炼炉中熔炼出的产品的方法和设备，仍然还需要有一种能克服公知电极的缺点、简单而可靠的自焙碳电极。因此，本发明的目的是提供一种没有内钢肋条但克服了挪威专利45488中公开的那种电极的缺点的自焙电极。

因此，本发明涉及一种直接在自身消耗掉的熔炼炉中制造的自焙碳电极，该电极的外套由导电材料制成，具有多个呈辐射状的竖向内肋条，未经焙烧的碳糊加入外套中，碳糊借助于加到电极上的电流焙烧成固体电极，所述电极的特征在于，呈辐射状的竖向内肋条都由固定在外套内侧的碳板构成，碳板的径向长度/厚度比大于5∶1。