[发明专利]自烘烤碳电极的制造方法及制造设备

说明书

技术领域

本发明涉及电熔炼炉中用的自烘烤碳电极的制造方法。还涉及制造该电极用的设备。

背景技术

常规的自烘烤电极包括垂直排列的、通常用钢制成的，并穿过炉顶或炉盖中的开口的电极套筒。电极套筒的上端打开，以便加入未烘烤的含碳的电极浆料，由电极中加电流的区域产生的热量加热电极浆料，使浆料热软化并熔化，之后烘烤成固体碳电极。随着炉内电极被消耗而降低，在电极柱的顶部插入新的电极套筒，再加入未烘烤的电极浆料。

这种常规的电极设置有内部的固定到电极套内表面的垂直金属肋条，该肋条朝电极中心径向延伸。新的电极套部分插在电极柱顶时，肋条焊到电极套下面的肋条上，以构成按垂直方向的连续肋条。肋条用于加强烘烤电极，使在烘烤工艺中电流和热径向传入电极浆料。为了补偿电极的消耗，用电极夹持和滑动装置使电极在炉内向下降低。

使用这种常规电极时，电极在炉内被消耗时，电极套和内肋熔化。电极套和肋条的金属成分转移到熔炉中制成的产品中。电极套和内肋条通常用钢构成时，这种常规的自烘烤电极不能用于生产硅或含硅量高的铁-硅制品的电熔炉中，因为会使制成品中的铁含量高到不能允许的程度。

为了避免电极套和钢肋中的铁对硅制品污染，多年来，对上述常规的带电板套和钢肋的自烘烤电极提出了许多改进。因此，在挪威专利149451中公开的自烘烤电极中，在无内垂直肋条的电极套中包含有以焦油为基的粘接剂的电极浆料，在向电极加工作电流的区域上烘烤，在电极烘烤之后而电极到达加工作电流的电极区之前，除去电极套。按此方式，能制成无电极套和肋条的电极。这种电极已用到生产硅的熔炼炉中，但它与常规的预先烘烤电极相比，其缺点是，它必须用价格昂贵的设备，使烘烤中的电极加热到700至1000℃，以烘烤电极。而且，由于在烘烤中挥发含多芳香碳氢化合物(PAH)的气体，设备不得不装有收集和消毁PAH化合物的装置。最后还要设置电极烘烤后除去电极套的装置。

美国专利4692929公开了能制造硅产品的自烘烤电极。电极包括无内肋条的永久金属套和用于支承包括碳纤维的电极的支承结构，电极浆料在支承结构上烘烤，支承结构夹持烘烤过的电极。该电极的缺点是，为了用碳纤维制成的支承结构夹持电极，电极的顶上应设置夹持分开装置。

美国专利4575856公开了一种自烘烤电极，它有永久电极套，无内肋，电极浆料在中心石墨芯周围烘烤电极固定在石墨芯上。该电极与美国专利4692929所公开的电极有相同的缺点。此外，当电极受到水平力作用时，石墨芯会损坏。

上述的制造无内金属肋的自烘烤电极的各种方法均有缺点，它们不能在不显著增大电极破损的危险情况下用于制造直径在1.2米以上的电极。反之，常规自烘烤电极的直径可到2.0米。

上述的碳电极的各种制造方法中，采用含固体碳颗粒材料的最好是含无烟煤和焦油为基的含碳电极浆料。该电极浆料在室温是固体。加热时，由于在50-150°的温度范围以焦油为基的粘接剂开始熔化，浆料在该温度开始软化。进一步加热到500℃，浆料开始烘烤，在温度达到800℃以上时，完全烘烤成固体含碳体。

发明公开

尽管有了上述能防止铁对熔炼炉中制成的产品污染的自烘烤电极制造方法和设备，为克服已知方法的缺陷，有必要提供制造自烘烤碳电极的可靠方法和设备。

本发明的目的是，提供与其中消耗电极的熔炼炉直接相关的自烘烤碳电极的连续制造方法，其特征是，第一未烘烤的含碳电极浆料块加到电极上端设置的固化室中，固化室的顶和底均打开，其内截面与要生产的电极截面相当，所述第一未烘烤含碳浆料块的直径小于固化室的内径，第二颗粒状未烘烤的含碳电极浆料加到固化室与第一未烘烤的含碳电极块之间的环形套筒中，所述第二电极浆料包含能在比第一含碳电极浆料的固化温度低的温度下固化的粘接剂，用固化室上设置的加热装置加热并固化第二含碳电极浆料，由此，使第二含碳电极浆料形成环绕第一含碳电极浆料的中心块的固化壳，还在于用给电极加电流区域中产生的热量使第一含碳电极浆料的中心未烘烤块与固化外壳一起烘烤成固体碳电极。

为在固化室与第一未烘烤电极浆料之间形成环形套筒，最好提供第一未烘烤电极浆料的圆柱形块，但也可使用横截面不是圆形而是诸如椭圆形-正方形或矩形的第一未烘烤电极浆料块。

按优选实施例，该第一含碳电极浆料块含以焦油为基的粘接剂，而第二含碳电极浆料含其固化温度低于500℃的以树脂为基的粘接剂。使第二含碳浆料加热到固化温度，含以焦油为基的粘接剂的第一电极浆料将保持基本不受损害。