【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋰離子電池負極材料石墨化生產，尤其涉及一種石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極及其使用方法。
技術介紹
1、鋰離子電池負極材料生產過程是將可石墨化炭材料在高溫下進行改性，使碳原子在高溫下排列有序化的過程，目前生產上主要采用艾奇遜石墨化爐實現其升溫過程。
2、艾奇遜石墨化爐是一種工業高溫電阻爐，其主體結構由兩端爐頭電極和爐芯物料組成，外加電源通過爐頭電極實現輸入和輸出，爐芯物料在電流熱效應下生熱至3000℃進而完成石墨化。
3、爐頭電極自身具有電阻，艾奇遜石墨化爐在通電過程中，爐頭電極因電流熱效應使得自身溫度升高。由于外露在爐頭混凝土殼外部的爐頭電極與空氣接觸，高溫下的電極會被空氣中的氧氣所氧化侵蝕，因此，實際生產中必須要對爐頭電極進行冷卻降溫，以延長爐頭電極的使用壽命，通常要求外露部分爐頭電極的最高溫度不超過200℃。
4、如圖1-3所示，現行的艾奇遜石墨化爐爐頭電極5外露的一端內部開設有靶定螺栓孔5-1、水冷通道5-2、水冷裝置蓋板安放孔5-3，水冷通道5-2接近爐頭電極邊緣的一側開設有水冷裝置蓋板安放孔5-3，靶定螺栓孔5-1垂直于水冷通道5-2設置。水冷裝置蓋板安放孔5-3處安裝水冷裝置蓋板5-6，水冷裝置蓋板5-6上設有與水冷通道5-2連通的進水孔5-8、出水孔5-7，水冷裝置蓋板5-6上設有伸向水冷通道5-2內部的水冷裝置固定螺栓5-5，靶定螺栓孔5-1內設置水冷裝置靶定螺栓5-4，水冷裝置固定螺栓5-5與水冷裝置靶定螺栓5-4裝配連接，構成爐頭電極水冷裝置。
5、
技術實現思路
1、鑒于現有技術的上述缺點、不足，本專利技術提供一種石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極及其使用方法，在爐頭電極外部設置兩段式冷卻箱，采用氮氣等惰性氣體對爐頭電極進行保溫或降溫，解決了傳統水冷造成的靠近爐頭側物料溫度低的問題。
2、為了達到上述目的，本專利技術采用的主要技術方案包括：
3、一種石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極，包括爐頭電極，所述爐頭電極一端與爐芯相連，另一端為伸出混凝土殼的伸出端，所述爐頭電極遠離爐芯的一端開設有向爐芯方向凹陷的槽體，所述槽體內設有嵌入式銅電極板，還包括鋁制頂推電極，所述鋁制頂推電極接近爐頭電極的一端與爐頭電極的嵌入式銅電極板相匹配，還包括兩段式冷卻箱，所述兩段式冷卻箱包括兩相互連接且經內部箱板分隔的一級箱體、二級箱體，所述一級箱體遠離二級箱體的一側與混凝土殼相連，一級箱體覆蓋爐頭電極伸出端接近爐芯一側的部分，所述二級箱體覆蓋爐頭電極伸出端接近鋁制頂推電極一側的部分和鋁制頂推電極接近爐頭電極一側的部分，使鋁制頂推電極與嵌入式銅電極板連接部分處于二級箱體內，所述一級箱體底部與頂部分別設有一級箱體進氣孔、一級箱體出氣孔，所述二級箱體底部與頂部分別設有二級箱體進氣孔、二級箱體出氣孔，一級箱體與混凝土殼、爐頭電極密封連接，二級箱體與爐頭電極、鋁制頂推電極密封連接，生產時，一級箱體、二級箱體內部通入惰性氣體，采用惰性氣體對爐頭電極保溫、降溫。
4、進一步地，所述兩段式冷卻箱包括一開口朝向混凝土殼的外部箱體，所述外部箱體內部經內部箱板分隔成一級箱體、二級箱體，兩段式冷卻箱與混凝土殼固定密封連接。
5、進一步地，所述混凝土殼上開設有混凝土殼預留凹槽，所述混凝土殼預留凹槽位于混凝土殼與一級箱體的連接處，兩段式冷卻箱接近混凝土殼的一端裝配于混凝土殼預留凹槽內，所述混凝土殼預留凹槽內設有第一絕緣耐高溫密封件，所述第一絕緣耐高溫密封件用于對一級箱體和混凝土殼預留凹槽的連接處密封。
6、進一步地，所述兩段式冷卻箱接近混凝土殼的一側設有固定箱板，兩段式冷卻箱裝配于混凝土殼預留凹槽內后，兩段式冷卻箱的固定箱板通過箱體固定螺栓固定在混凝土殼上。
7、進一步地，所述爐頭電極接近鋁制頂推電極的一端為直徑階梯式減小的電極變徑段，內部箱板上開設有與電極變徑段尺寸相匹配的爐頭電極變徑段通過孔，所述電極變徑段的長度大于嵌入式銅電極板的深度，使電極變徑段貫穿爐頭電極變徑段通過孔安裝后，嵌入式銅電極板整體位于二級箱體內，所述爐頭電極與內部箱板連接位置經第二絕緣耐高溫密封件密封。
8、進一步地，所述鋁制頂推電極包括相互固定連接或一體成型的第一頂推電極段、第二頂推電極段，第一頂推電極段與嵌入式銅電極板相匹配，第一頂推電極段與嵌入式銅電極板接處后，第一頂推電極段與嵌入式銅電極板完全置于二級箱體內，所述第二頂推電極段沿垂直方向截面的面積大于第一頂推電極段沿垂直方向截面的面積，所述二級箱體遠離爐頭電極的一側壁上開設有鋁制頂推電極通過孔，所述鋁制頂推電極通過孔與第一頂推電極段相匹配，鋁制頂推電極與二級箱體連接位置經第三絕緣耐高溫密封件密封。
9、所述石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極使用方法，啟動生產時，鋁制頂推電極向爐頭電極方向移動，直至鋁制頂推電極與嵌入式銅電極板接通，進入通電生產狀態，一級箱體內通入惰性氣體，一級箱體內充滿惰性氣體后封閉，一級箱體內的惰性氣體在生產過程中為一級箱體內的爐頭電極保溫，二級箱體內通入惰性氣體，二級箱體內的惰性氣體在生產過程中為流動狀態，對二級箱體內的爐頭電極、鋁制頂推電極冷卻；生產結束后，停止向二級箱體內部通入惰性氣體，鋁制頂推電極與爐頭電極分離斷電，一級箱體內通入流動的用于冷卻爐頭電極的惰性氣體，直至一級箱體內部爐頭電極表面溫度降至預設溫度，停止向一級箱體內通入惰性氣體。
10、本專利技術的有益效果是：本專利技術提供的一種石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極及其使用方法，在爐頭電極外部設置兩段式冷卻箱，采用氮氣等惰性氣體對爐頭電極進行保溫或降溫，解決了傳統水冷造成的靠近爐頭側物料溫度低的問題，降低了冷卻所需的電耗，同時避免了污水的產生，對環境友好。
11、此外，本專利技術采用嵌入式銅電極板可優化爐頭電極與鋁母線的接觸性能，使送電結構極大簡化，降低接觸電阻。
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1.一種石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極，包括爐頭電極（5），所述爐頭電極（5）一端與爐芯（1）相連，另一端為伸出混凝土殼（4）的伸出端，其特征在于：所述爐頭電極（5）遠離爐芯（1）的一端開設有向爐芯（1）方向凹陷的槽體，所述槽體內設有嵌入式銅電極板（5-10），還包括鋁制頂推電極（7），所述鋁制頂推電極（7）接近爐頭電極（5）的一端與爐頭電極（5）的嵌入式銅電極板（5-10）相匹配，還包括兩段式冷卻箱（6），所述兩段式冷卻箱（6）包括兩相互連接且經內部箱板（6-2）分隔的一級箱體、二級箱體，所述一級箱體遠離二級箱體的一側與混凝土殼（4）相連，一級箱體覆蓋爐頭電極（5）伸出端接近爐芯一側的部分，所述二級箱體覆蓋爐頭電極（5）伸出端接近鋁制頂推電極（7）一側的部分和鋁制頂推電極（7）接近爐頭電極（5）一側的部分，使鋁制頂推電極（7）與嵌入式銅電極板（5-10）連接部分處于二級箱體內，所述一級箱體底部與頂部分別設有一級箱體進氣孔（9-2）、一級箱體出氣孔（9-1），所述二級箱體底部與頂部分別設有二級箱體進氣孔（10-2）、二級箱體出氣孔（10-1），一級箱體與混凝土殼（4）、爐頭電極（5
2.根據權利要求1所述的一種石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極，其特征在于：所述兩段式冷卻箱（6）包括一開口朝向混凝土殼（4）的外部箱體（6-1），所述外部箱體（6-1）內部經內部箱板（6-2）分隔成一級箱體、二級箱體，兩段式冷卻箱（6）與混凝土殼（4）固定密封連接。
3.根據權利要求1所述的一種石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極，其特征在于：所述混凝土殼（4）上開設有混凝土殼預留凹槽（12-1），所述混凝土殼預留凹槽（12-1）位于混凝土殼（4）與一級箱體的連接處，兩段式冷卻箱（6）接近混凝土殼（4）的一端裝配于混凝土殼預留凹槽（12-1）內，所述混凝土殼預留凹槽（12-1）內設有第一絕緣耐高溫密封件（12-2），所述第一絕緣耐高溫密封件（12-2）用于對一級箱體和混凝土殼預留凹槽（12-1）的連接處密封。
4.根據權利要求3所述的一種石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極，其特征在于：所述兩段式冷卻箱（6）接近混凝土殼（4）的一側設有固定箱板（6-3），兩段式冷卻箱（6）裝配于混凝土殼預留凹槽（12-1）內后，兩段式冷卻箱（6）的固定箱板（6-3）通過箱體固定螺栓（11）固定在混凝土殼（4）上。
5.根據權利要求1所述的一種石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極，其特征在于：所述爐頭電極（5）接近鋁制頂推電極（7）的一端為直徑階梯式減小的電極變徑段（5-9），內部箱板（6-2）上開設有與電極變徑段（5-9）尺寸相匹配的爐頭電極變徑段通過孔（6-21），所述電極變徑段（5-9）的長度大于嵌入式銅電極板（5-10）的深度，使電極變徑段（5-9）貫穿爐頭電極變徑段通過孔（6-21）安裝后，嵌入式銅電極板（5-10）整體位于二級箱體內，所述爐頭電極（5）與內部箱板（6-2）連接位置經第二絕緣耐高溫密封件（13）密封。
6.根據權利要求1所述的一種石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極，其特征在于：所述鋁制頂推電極（7）包括相互固定連接或一體成型的第一頂推電極段（7-1）、第二頂推電極段（7-2），第一頂推電極段（7-1）與嵌入式銅電極板（5-10）相匹配，第一頂推電極段（7-1）與嵌入式銅電極板（5-10）接通后，第一頂推電極段（7-1）與嵌入式銅電極板（5-10）完全置于二級箱體內，所述第二頂推電極段（7-2）沿垂直方向截面的面積大于第一頂推電極段（7-1）沿垂直方向截面的面積，所述二級箱體遠離爐頭電極（5）的一側壁上開設有鋁制頂推電極通過孔（6-12），所述鋁制頂推電極通過孔（6-12）與第一頂推電極段（7-1）相匹配，鋁制頂推電極（7）與二級箱體連接位置經第三絕緣耐高溫密封件（8）密封。
7.權利要求1-6任一項所述石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極使用方法，其特征在于：啟動生產時，鋁制頂推電極（7）向爐頭電極（5）方向移動，直至鋁制頂推電極（7）與嵌入式銅電極板（5-10）接通，進入通電生產狀態，一級箱體內通入惰性氣體，一級箱體內充滿惰性氣體后封閉，一級箱體內的惰性氣體在生產過程中為一級箱體內的爐頭電極（5）保溫，二級箱體內通入惰性氣體，二級箱體內的惰性氣體在生產過程中為流動狀態，對二級箱體內的爐頭電極（5）、鋁制頂推電極（7）冷卻；生產結束后，停止向二級箱體內部通入惰性氣體，鋁制頂推電極（7）與爐頭電極（5）分離斷電，一級箱體內通入流動的用于冷卻爐頭電極（5）的惰性氣...
【技術特征摘要】
1.一種石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極，包括爐頭電極（5），所述爐頭電極（5）一端與爐芯（1）相連，另一端為伸出混凝土殼（4）的伸出端，其特征在于：所述爐頭電極（5）遠離爐芯（1）的一端開設有向爐芯（1）方向凹陷的槽體，所述槽體內設有嵌入式銅電極板（5-10），還包括鋁制頂推電極（7），所述鋁制頂推電極（7）接近爐頭電極（5）的一端與爐頭電極（5）的嵌入式銅電極板（5-10）相匹配，還包括兩段式冷卻箱（6），所述兩段式冷卻箱（6）包括兩相互連接且經內部箱板（6-2）分隔的一級箱體、二級箱體，所述一級箱體遠離二級箱體的一側與混凝土殼（4）相連，一級箱體覆蓋爐頭電極（5）伸出端接近爐芯一側的部分，所述二級箱體覆蓋爐頭電極（5）伸出端接近鋁制頂推電極（7）一側的部分和鋁制頂推電極（7）接近爐頭電極（5）一側的部分，使鋁制頂推電極（7）與嵌入式銅電極板（5-10）連接部分處于二級箱體內，所述一級箱體底部與頂部分別設有一級箱體進氣孔（9-2）、一級箱體出氣孔（9-1），所述二級箱體底部與頂部分別設有二級箱體進氣孔（10-2）、二級箱體出氣孔（10-1），一級箱體與混凝土殼（4）、爐頭電極（5）密封連接，二級箱體與爐頭電極（5）、鋁制頂推電極（7）密封連接，生產時，一級箱體、二級箱體內部通入惰性氣體，采用惰性氣體對爐頭電極（5）保溫、降溫。
2.根據權利要求1所述的一種石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極，其特征在于：所述兩段式冷卻箱（6）包括一開口朝向混凝土殼（4）的外部箱體（6-1），所述外部箱體（6-1）內部經內部箱板（6-2）分隔成一級箱體、二級箱體，兩段式冷卻箱（6）與混凝土殼（4）固定密封連接。
3.根據權利要求1所述的一種石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極，其特征在于：所述混凝土殼（4）上開設有混凝土殼預留凹槽（12-1），所述混凝土殼預留凹槽（12-1）位于混凝土殼（4）與一級箱體的連接處，兩段式冷卻箱（6）接近混凝土殼（4）的一端裝配于混凝土殼預留凹槽（12-1）內，所述混凝土殼預留凹槽（12-1）內設有第一絕緣耐高溫密封件（12-2），所述第一絕緣耐高溫密封件（12-2）用于對一級箱體和混凝土殼預留凹槽（12-1）的連接處密封。
4.根據權利要求3所述的一種石墨化爐的兩段冷卻式爐頭電極，其特征在于：所述兩段式冷卻箱（6）接近混凝土殼（4）的一側設有固定箱板（6-3），兩段式冷卻...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉超，劉偉，李小坤，呂博，劉朝東，崔銀河，
申請(專利權)人：沈陽鋁鎂設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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