电极挤压机本体结构设计 开题报告

15MN电极挤压机本体结构设计

1选题背景及其意义

本课题来源于企业的委托，通过校外企业的委托任务，使我们能够将大学4年学习和企业工作联系起来。

电炉炼钢的迅速发展使优质电极的需求量与日剧增。电极是电炉的重要组成部分,它将电能输入到炉内并与炉料间产生高温电弧(温度可达300一600℃)。制造电极，是把含有少量灰分和硫磺的优质石油焦炭粉碎，煤沥青作为粘结剂与之搅拌，使其成型后烧结，在进行石墨化处理。对于搅拌物的成型方法有多种，炼钢用的电极是采用挤压方法。

电极在高温下工作受到炉气的氧化及塌料的撞击。冶炼过程要求电极具有良好的导电性,耐高温不易氧化与烧损,有足够的强度,不易折断及破碎,含磷、硫等杂质少。电炉用电极有石墨化电极和炭素电极两种。石墨化电极的各项技术指标均比炭素电极好,导电率约大3—4倍,故生产中多用石墨化电极。

电炉炼钢时用的电极的制造相当复杂，从石油焦炭的选定开始，需要粉碎、搅拌、成型、烧结和石墨化等工序，电极成型用的挤压机，根据成型技术及要求不同，也有很大的不同。电极挤压液压机，大致分为卧式和立式两种，考虑到成品细长和成品处理难易以及挤压机的设备条件，近年来大部分都是用的是卧式挤压机。又因为要求在长的挤压筒内挤压原料的力量要求大致一样，主柱塞必须有长的行程，因而使用了油压机。15MN 电极挤压机是专供炭素工业将从热状态下混捏后的原料糊经凉料后按所需小规格挤压成型的专用设备。

15MN电极挤压机本体结构简单，有卧式预压、卧式挤压的特点。15MN电极挤压机本体结构由前梁、后梁和水平方向张力柱组成一个水平的封闭受力框架。后横梁上装有一个挤压缸和二个侧工作缸，三只缸均与活动梁相连。先卧式预压，再卧式挤压成型小电极。电极挤压机是炭素厂最重要的设备，它的吨位和性能决定企业在行业中的地位。

2文献综述（国内外研究现状与发展趋势）

目前，世界上有20几个国家能生产石墨电极，主要有英、日、美、法、德等国。美国是世界上碳素工业最发达的国家，她所拥有的挤压设备无论在技术上，还是能力上都比较先进。早在1913年，美国便开始使用挤压机来生产1200200⨯Φ毫米的电极。

随着冶金、化工、国防等工业部门的发展,石墨电极的产量逐年增长。当今,世界上石墨电极年产量为130万吨,我国1990年产量估计达24万吨,主要应用于电炉炼钢工业。近10年来,美国、日本、英国、德国、法国、原苏联、奥地利、瑞士、意大利等国家都对电极挤压成型工艺和设备进行了不断研究与开发。综合起来,国内外电极挤压机技术发展主要有三个方面:

2.1设备吨位越来越合理化

早在50年代,为满足大型电弧炉的发展需要,国外电极挤压机就朝大型化(超过10MN)方向发展。美国国家炭素公司下属的尼阿加镶、哥伦比亚和克拉克斯泊尔工厂首先装127MN 挤压机来生产ϕ1125x2750mm 的炭素、或石墨电极。60年代,日本东海电极公司安装了由美国华生一斯蒂尔受公司设计、日本小松枷作所和佐世堡重工业株式会社生产制造的60MN 电极挤压机,日本神户制钢所为昭和电工公司大盯电极厂修改设计并制造了一台100MN 的炭素电极挤压机。苏联新西泊利亚叶夫列莫夫制造厂设计制造了63MN 电机挤压机。我国上海重型机器厂和第一重型机器厂分别研制了25MN 和50MN 级的电极挤压机。随着超高功率电极的开发与应用，国内外电极挤压机的挤压能力和生产规格都远远不及先前,不再追求超大型挤压机来生产超大规格的电极,而是注重研究与开发新技术和新工艺来生产大型优质电极。70年代末和80年代初,国内外电极挤压机逐渐趋于30MN—60MN,挤压生产直径1000mm 左右的电极。80年代中后期,挤压机基本上稳定在30MN 左右，生产直径为700mm 左右的电极。国内外大型电极挤压机技术参数见表2-1.

表2-180年代后国内外大型电极挤压机比较

2.2效率越来越高

随着电极品种、数量与质量要求日益增加与提高,国内外电极挤压机生产制造厂商都致力于挤压设备和辅助装置的高效性的研究。

2.2.1传动型式：

自60年代初日本首先将油泵直接传动应用于30MN级电极挤压机以来,国内外除超大型(50MN以上)电极挤压机仍保持蓄势器传动之外,基本上都采用油泵直接传动型式。该传动型式具有工作稳定、耐腐蚀、维护方便及效率高的特点。在设备液压系统中,国外采用电液伺服控制、组合集阀。为了降低噪声,甚至有的挤压机将传动泵浸没在油箱内的油液中。

2.2.2加热方法：

目前,国外电极挤压机的料空和型咀加热三种方法:蒸气、电气和热油加热。由于蒸气加热费时,且易腐蚀管道及漏损,电气加热和热油加热较为普遍应用。其中,电气加热可实现料室和型咀温度分区段单独调节,并可借助热电偶进行自动精确控制温度。

2.2.3料室结构：

电极挤压机的料室结构来分,有固定式单料室、旋转式单料室和替换式双料室之别。60年代前,国内外电极挤压机基本上都采用固定式单料室。为了提高电极制品的致密度

与提高电极生产率,在60~70年代中相继出现了替换式双料室和旋转式单料室。进入80年代,则以旋转式单料室应用最广泛。鉴于料室结构的差异,在应用过程各有利弊。如表2-2

表2-2三种不同型式料室结构的特点比较

2.3设备更加完善化

国内外电极挤压机生产制造厂商在满足炭素工业生产工艺要求、不断采用新技术、提高挤压设备和辅助装置工作效率、实现挤压过程自动化的同时,乃致力于研究以提高电极制品致密度、实现整个生产过程的飞续化与自动化。

2.3.1真空脱气处理

由焙烧石油焦和焦油沥青搅拌混合的电极糊料，虽然经过混捏后输送、凉料与排气，但加入料室时仍残留着气体，会使电极制品产生气孔而影响电极的密度。为此，美国、日本、德国、奥地利、英国、原苏联和中国的电极挤压机生产制造商在80年代先后研究与采用真空脱气处理工艺，对电极糊料的预压过程与挤压过程进行抽真空，以提高电极制品的致密度。

2.3.2改进咀型结构

在电极生产过程中，电极挤压成型的质量影响着电极制品的质量，而电极挤压成型质量又取决于咀型的形状。为此，国内外碳素行业和挤压设备制造厂商都将型咀形状作