随 着炼钢技术的发展和超高功率电弧炉的逐年不断增加，对炼钢电弧炉用导电材料超高功率石墨电极提出了更高的要求：高强度、低电阻率、良好的抗热震性能和适应 急冷急热的高强度冶炼条件。为此，均质化的超高功率石墨电极生产尤为重要。均质超高功率石墨电极主要表现在内部结构比较均匀，局部和整体的体积密度、电阻 率、强度、CTE等各种指标相差很小；各工序生产要协调、稳定⋯。混捏工序是均质超高功率石墨电极生产中不可忽视的一个重要环节，国内企业在糊料混捏上多 使用西格玛搅刀混捏机和圆筒(或圆盘)凉料的配置方式，这种方式存在如下不足：
1)干混、湿混在同一个混捏机内完成。混捏周期长，颗粒在搅刀与锅体的缝隙中，受到挤压与摩擦力作用，从而使颗粒破碎，特别是对使用大颗粒配方的产品，颗粒组成破坏较为严重。
2)混捏温度不容易控制。糊料经常出现糊温超标和夹干料现象。
3)圆筒(或圆盘)凉料，糊料容易结团，糊料团块内外的温度差较大。
目前，采用干料预先加热、强力混捏、快速水冷的技术正蓬勃发展。这种技术可改善糊料质量，促进产品内在质量的均质，提高生产效率，增加产量。某炭素公司2006年引进一套强力混捏机系统，包括干料加热、混捏机和圆盘给料机3个部分。
1干料加热器
1．1结构
干料加热器结构如图l所示。主要由隔热料箱、进料和排料机构、加热电极板、配电系统、称量系统、自动控制系统组成。
干 料加热器是一种电阻式加热器，干料装入料箱内，通过料箱对应两侧的导电电极给物料通入电流，依靠干料自身的电阻发热把干料加热到规定的温度，焦层内的温度 偏差大约在50℃以内，一般焦的平均加热温度不超过200℃。设计上可根据装料的多少确定设置的加热电极数，同时还要充分考虑
加热电极的上下层间距布置，以使电流平均分配和焦层内温度偏差最小。干料加热器一般可在十几分钟之内加热完干料。
1．2 能量计算
干料加热器的输入能量，包括基础能量和补偿能量两部分，基础能量依据下式计算：
E=∑c‘m{(t设一￡室)／3600 (1 E----电能，kW·h；c----配料各组分的比热，J／(kg·K)；mi——配料各组分的重量，kg；t设——设定的混捏温度，℃；￡宣——配料各组分的测室温度，℃。
补 偿能量是考虑到冷锅以及生产过程中热损失等的影响对加热体系进行的热量补偿。值得注意的是：对于间歇生产或生产中衔接不太顺畅时，必须考虑能量补偿的多 少，尤其对冷锅时的能量补偿更为重要，这就需要操作员在长期生产中进行摸索，找到一个经验值，进行手动输入。一般在连续性生产中，依据程序的自动计算就能 很好地达到能量补充的效果，批次问混捏温差能稳定地控制在2～3℃内，能很好地保证批次的混捏糊料温度均一。
预热的作用在于排除物料中的水 分，降低颗粒表面剩余张力和范德华力，让干料具有一定的温度，便于黏结剂沥青更好地浸润、渗透，使颗粒表面拥有一个合理状态的吸附层。使用电阻式加热方 式，物料本身作为发热体，有利于这一条件的形成。尤其对于大规格超高功率石墨电极，目前聋600mm以上的电极一般使用的最大颗粒在20 mm以上．这一加热方式更有利于保证颗粒内外温度的均匀，为糊料混捏创造更有利的条件。
2强力混捏机
2．1结构
强 力混捏机由混捏盘、转子、多功能工具、测温系统、喷水冷却系统、润滑系统、空气循环管路系统、自动控制系统组成，如图2所示。加热好的干料排入混捏机，靠 转子、混捏盘、多功能工具的转动来完成混捏。多功能工具设计为挡流板、底／壁刮刀和卸料工具。转子根据安装的桨叶形状不同和桨叶安装的方式不同分为鼓形转 子和星形转子。两个转子为偏心安装，星形转子偏向混捏盘中心安装。Dw29／4型混捏机的参数如下：
星形转子：55 kW，转速90 r／min，5层桨叶。
鼓形转子：130 kw，变频调速，8层桨叶。
混捏盘：40 kW，转速10 r／min。
2．2混捏
预 热好的干料由加热器排入混捏机，混捏时，星形转子和转盘顺时针方向转动，鼓形转子逆时针旋转，多功能工具沿底盘由外向内不断把物料推人圆盘中间。多功能工 具分离物料和改变物流的运动方向，圆盘转动则带动物料做水平和垂直方向的运动，高速旋转的转子主要作用于圆盘和多功能工具。这样在混捏机内物料呈沸腾状， 形成了水平和上下方向的混捏。由于混捏盘的转动，避免了混捏时产生的死角，使物料更大限度地得到混捏。一个混捏周期要经过干混、湿混和冷却过程，一般控制 在15—20 min。对于不同的糊料，根据自己的需要设定混捏周期。
混捏的核心问题是把糊料各组分混捏均匀，还要使黏结剂沥青在焦炭颗粒 表面的吸附层达到一个理想状态。实际生产中，对比分析了中600 mm和西700 mm电极糊料在不同的混捏时间和不同混捏温度下的挥发分含量”】，发现挥发分含量在o．2％内变化的糊料，压型时表现出的挤压压力稳定，制品成品率达到 96％以上。从生制品断面显微照片图3可看到小颗粒填充大颗粒间隙非常理想，制品孔隙极小，结构均匀密实。压出的咖600 mm和咖700姗电极生制品的体积密度在1．76一1．77 g／cm3。制品沿轴向进行解剖，发现内部颗粒长度沿轴向排列一致性趋向明显，无其他内部缺陷。
2．3糊料冷却
混捏完成后要对糊料进行冷却，冷却的温度要事先由操作人员输入到计算机内，当混捏时间完成后，即开始喷水进行冷却。喷水量可依据热平衡方程Q艘=Q唆计算。
糊料放出的热量Q放
Q放=cml(t设一t冷)
(2)c1——糊料的比热，J／(kg·K)；m1——糊料的重量，kg；f设——设定的混捏温度，℃；t冷——糊料冷却要求温度，℃。
2)冷却水吸收的热量
Q吸=c2m2(t冷一t0)+m2qv
c2——水的比热，J／(kgK)；m2——用水量，kg；to——冷却水的温度，可设定为恒温20℃；qv——水的汽化热，J／kg。
由(2)、(3)可得，m2=cl ml(t设一t冷)／【(c2(t冷一t0)+qv】
(4)生产中为保证冷却的准确，还要在上式的计算结果上加一个校正系数k,k一般取1．2一1．3。
3圆盘给料机
圆 盘给料机由料斗、圆盘、卸料工具和搅拌臂、底刮板、盘驱动、加热单元、称重单元等组成，见图4。圆盘给料机的料斗壁及盘底采用电加热方式，加热温度根据要 求进行设定，偏差±5℃。卸料工具分布在圆盘上，通过支撑臂固定在外部设备框架上，搅拌臂安装在卸料工具上，当卸料时，圆盘转动带动搅拌臂旋转把糊料打 松，然后沿着卸料工具达到盘边的输送点上。卸料工具上的底刮板把盘底和盘边的料刮到下料口完成卸料作业。这种设备最大的优点一是保温作用，特别是对于两锅 糊料用于一次挤压的生产，能保证两锅糊料温度均匀；二是使糊料活性进一步稳定，糊料质量进一步得到均衡，利于挤压成型；三是带有称重功能，可实现定量向压 机供料。
4注意事项
1)加热器内物料尽可能粒度均匀，保证干料加热温度均匀，而且装料量和相应加热电极的数量要
合理选择，避免顶层料过厚或过薄。
2)喷水冷却时一般分3—5次完成即可。喷水方式和混捏机的转速对最终出糊的糊料质量十分重
要，如果选择不当，混出的糊料会出现结球现象。
3)要保证红外线测温仪的准确性，因为加热、
混捏、冷却过程的能量计算都依据这台仪器测量给出的数据，在生产中要经常对它进行维护和保养。
4)使用强力混捏机后在黏结剂沥青量的选择上要与西格玛搅刀混捏机有所区别。
5)经常检查系统风量，定期清理收尘管道，避免管路堵塞，影响挥发分和水分的排除。
5结语
强 力混捏系统采用了电加热干料、多向混捏、机内喷水冷却及保温醒糊功能，整个过程全部PLC智能控制，大大减少了人为因素的影响，保证了混捏工序的稳定，提 高了混捏糊的均质性，同时混捏周期较短，避免了高温下黏结剂沥青受到氧化而缩聚、分解造成的轻质馏分的大量减少。强力混捏有利于改善糊料的质量，提高后工 序产品的质量。某炭素有限公司运行一年多，使用效果很好，生产的Φ500—700姗超高功率石墨电极的抗折强度10．6～13．5 MPa，电阻率4．45～5．19μΩ·m，体积密度1．70～1．73 g／cm3，热膨胀系数(1．36一1．44)×l0一6／℃。在80～150 t大型电弧炉上的消耗指标都达到了世界先进水平。
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文章由石墨电极，石墨粉生产厂家聚兴碳素（juxingtansu.cn)微信公众平台（juxingcarbon)整理发布
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