[發(fā)明專利]一種碳素空心電極

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810094233.7
• 申請(qǐng)日: 2008-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101282601A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張振海;劉恒;黃毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京民海艷科技有限公司
• 主分類號(hào): H05B7/085
• 分類號(hào): H05B7/085;C08L95/00;C08K5/09;C01B33/02;C08K3/04
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種冶煉電爐加熱器放電加熱的耗材，尤其是一種碳素電極原料及其結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

由于碳素的耐高溫性能和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，與自動(dòng)化供電系統(tǒng)配套，產(chǎn)生電。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于國(guó)防、機(jī)械、冶金、輕化、陶瓷、半導(dǎo)體、分析化驗(yàn)、科學(xué)研究等領(lǐng)域，成為各種電爐電窯的電加熱元件。

直流電爐、等離子電爐、低頻交流電爐是近20年發(fā)展起來(lái)的新型電爐，具有功率密度高、電極消耗少、冶煉電耗低、功率因數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。因此硅鐵、金屬硅電爐、冶煉爐以及各類加熱設(shè)備，使用碳素棒加熱既方便，又安全可靠。CZ法爐內(nèi)工作溫度在1600-2300℃，直接法基本特點(diǎn)是用一個(gè)高純石英坩堝盛裝熔融硅。基本過(guò)程是將高純多晶硅塊和微量的摻雜劑放置在石英坩堝內(nèi)，石英坩堝置于石墨坩堝內(nèi)，外置石墨加熱器，碳素棒作為加熱器電極通電產(chǎn)生高溫的電弧，為冶煉提供熱量，石英坩堝盛裝熔融硅在真空或高純惰性氣環(huán)境下加熱熔化，控制適當(dāng)溫度，熔融結(jié)晶凝固成單晶硅。

鐵合金電爐冶煉就是通過(guò)電極，將經(jīng)過(guò)爐用變壓器把電網(wǎng)用電變?yōu)榈碗妷骸⒋箅娏鞯碾娔茌斔偷綘t內(nèi)，并通過(guò)電極電弧和爐料電阻、熔爐爐渣和的金屬的電阻，把電能轉(zhuǎn)變成熱能，以滿足冶煉所需的高溫和補(bǔ)充化學(xué)反應(yīng)所需的熱量。，鐵合金電爐冶煉就是通過(guò)電極，將經(jīng)過(guò)爐用變壓器把電網(wǎng)用電變?yōu)榈碗妷骸⒋箅娏鞯碾娔茌斔偷綘t內(nèi)，并通過(guò)電極電弧和爐料電阻、熔爐爐渣和的金屬的電阻，把電能轉(zhuǎn)變成熱能，以滿足冶煉所需的高溫和補(bǔ)充化學(xué)反應(yīng)所需的熱量。

碳素棒為非金屬電熱元件，碳素石墨加熱器一般使用的是高純石墨，要求三高，即高純度、高強(qiáng)度、高密度，要求純度非常高，并且不允許含有金屬雜質(zhì)，價(jià)格高、資源珍貴。埋弧電爐是電爐的一種，在正常的熔煉過(guò)程中電弧始終埋在爐料之中。爐料連續(xù)或間斷地由加料系統(tǒng)送入爐膛內(nèi)，電極端為爐料所掩埋。反應(yīng)區(qū)主要集中在電極周圍的高溫帶。現(xiàn)在各種電爐用的石墨加熱器使用這種碳素棒均為實(shí)芯石墨碳素棒，通電后電弧集中產(chǎn)生于碳素棒底部，熱量過(guò)于集中，在產(chǎn)生電弧的同時(shí)，受到電弧的向上反彈力，碳素棒難以深插電爐內(nèi)，對(duì)于爐內(nèi)整體加熱不利，熱利用率不高，能耗高，現(xiàn)在產(chǎn)生一噸單晶硅消耗的石墨碳素棒為80～130公斤，生產(chǎn)成本大。并且目前使用的碳電極的因?yàn)槌煞衷螂娮杪矢撸拐劭箟盒圆粡?qiáng)，灰分大，廢料多。當(dāng)在生產(chǎn)單晶硅時(shí)，硅冶煉爐中的電弧集中應(yīng)區(qū)，常會(huì)發(fā)生充分過(guò)度反應(yīng)，原料局部供應(yīng)不及時(shí)，而造成資源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種以碳素為主要成分的電極導(dǎo)電材料，這種材料主要應(yīng)用于工業(yè)硅的生產(chǎn)，解決了當(dāng)在生產(chǎn)工業(yè)硅時(shí)，硅冶煉爐中的電弧集中應(yīng)區(qū)原料局部供應(yīng)不及時(shí)，浪費(fèi)資源的問(wèn)題，可以及時(shí)補(bǔ)充硅原料，生產(chǎn)率大大提高，制成的電極還具有電阻率低、體積密度大，抗折、抗壓強(qiáng)度高，熱膨脹系數(shù)小，灰分少的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還針對(duì)現(xiàn)有碳素棒難以深插電爐內(nèi)，放電弧位置過(guò)于集中，耗電量大的問(wèn)題，在相同的碳素體積情況下，具有較高的表面比，工作面積大，放電面積大，產(chǎn)生熱效率高，可以更節(jié)約耗材碳素電極的使用量，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單巧妙，能耗小，產(chǎn)熱量高，熱利用率高，爐內(nèi)缺碳時(shí)及時(shí)吹碳、多碳時(shí)及時(shí)減碳、吹料，添加方便，可以連續(xù)作業(yè)的碳素空心電極。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種以碳素為主要成分的電極材料，包括焦碳、石墨碎、無(wú)煙石墨煤、石墨焦、氧化硅、硬脂酸、煅燒石油焦、改質(zhì)瀝青經(jīng)物理混合而成，

所述的焦碳為針狀焦，粒度為0～50mm，石墨粒度為0～80mm，無(wú)煙石墨煤粒度為0～50mm，石墨焦粒度為0～50mm，氧化硅粒度為0.1mm～0.3mm，煅燒石油焦粒度為0～50mm，

各組分的重量百分比為：

焦碳???????????????????8～10％，

石墨碎?????????????????20～35％，

無(wú)煙石墨焦?????????????15～20％，

冶金石墨焦?????????????9～20％，

氧化硅?????????????????1.2～1.8％，

硬脂酸?????????????????0.3～1％，

煅燒石油焦?????????????8～20％，

改質(zhì)瀝青???????????????15～20％。

由上述電極材碳素料制成的一種碳素空心電極，包括電極主體和石墨電極接頭，所述的電極主體和電極接頭皆為空心筒狀，所述的電極主體上下兩端部具有螺紋，電極接頭上也設(shè)有螺紋；所述的電極接頭小于電極主體，電極接頭與電極主體通過(guò)螺紋連接。