专利名称:在填充料和粘结剂混合物的测距压制结束时消除应力的方法和装置的制作方法本发明涉及在由填充料和粘结剂组成的靠振动夯实或捣紧成形的坯块的测距压制结束时侧向消除应力的一种方法和一种装置。更确切地说，它适用于(但不限于)生产由焦炭和/或无烟煤(填充料)与沥青(粘结剂)组成的用于电冶法的含碳坯块(例如电解制铝时用于电解槽中的阳极和阴极元件)。通过振动夯实或捣紧对坯块或成形件进行测距压制的方法包括把待成形物料放入带盖的模子中和对它施加一次或多次应力循环。这种应力是由一个重物(冲头或重盖)反复落在物料上来施加的。为便于理解本发明，应该指出，振动夯实是通过使用一个重盖并以几周到几十周的频率对模子施加振动来实现的，它有把盖抬起的作用，然后盖子在自重的作用下落在待压制的坯块上。捣紧包括借助于冲头对坯块施加反复的冲击，冲头周期地被抬起和落下。图1、2和3涉及先有技术。图4、5、6、7和8涉及本发明。所有附图都是示意的剖视图并涉及主应力从顶部到底部竖直地施加的具体情况，但不论模子在空间的位置如何都仍然适用。图1表示主应力Fa竖直地施加于模子(2)中的物料(1)上。模子侧壁(3)是固定的并在物料上施加一个与主应力成比例的反作用力Fl＝k×Fa下文中将用术语“侧向应力”来定义沿与竖直应力垂直或大体上垂直的方向作用的任何应力。在压制(它可能持续比方说几分钟)结束时，盖子(4)被移开，而已经积存了侧向应力的物料(1)这时将释放这些应力。模子的侧壁(3)是固定的，所以应力只能沿压制轴线的方向释放并可导致生成与压制轴线垂直的裂缝(6)。例如在模压用于电解制铝的阳极的过程中，当模子中的含碳电极糊超过某一临界温度时就出现这种情况。
本发明的目的是提供一种在测距压制坯块成形结束时侧向消除应力的方法，该坯块由填充料和粘结剂组成，并在一个有一个底和四个侧壁的刚性模子中对它施加单轴性的应力。在下文中，术语“压制”将表示在模子中使坯块成形的工序，而使用术语“底部”和“顶部”时则不必预先判定模子在空间的位置。
根据本发明，至少两个对置的侧壁变成活动的，以使它们可以相对于模压好的坯块(1)后移几毫米，但在整个压制期间则牢固定位。也可以使四个侧壁都活动。
压制是由振动夯实或由捣紧来实现的。
本发明的另一个目的是提供一种完成压制工序的装置，使该装置能保证活动壁在压制后作有限的后移(几毫米)，而在实际压制期间又可使它们(活动壁)牢固地堵住不动。
图4～8示意地说明在主应力为竖直时的具体情况下本发明的实施例。
图4示意地说明由盖子(4)或由一个或多个活塞(4，4A)施加的力Fa的作用下的压制。
在示意图4、5和6中，标号(4)表示振动夯实装置的盖子或冲头，而(4A)表示模子的固定底部。模子的壁(7)和(8)承受侧向推力而产生反作用力Fl。
在压制结束时，活动壁(7和/或8)移动几毫米，离开模压好的坯块的相应侧面，而且与先有技术中的做法相反，盖子(4)保持在坯块(1)上的位置(图5)，使应力得以侧向消除。盖子或一个或多个活塞使坯块受到50～2000kPa的残余应力，最好是在100和500kPa之间的残余应力。经过若干秒(例如1～20秒)之后盖子(4)被抬起(图6)。在打开壁(7)和/或(8)并移开盖子之后取出模压好的坯块。
图8示意地说明用来实现本发明的一种装置。壁(7)在压制期间靠楔块(9)保持不动，楔块本身支撑在一个刚性的固定柱(8)上。端部为头(11)的两根导向杆(10)固定在壁(7)上。头(11)与固定柱的外壁之间装有压缩弹簧(12)。
在压制结束时，楔块(9)被起重器(13)抬起。在弹簧(12)的作用下，头(11)被推向后并拉动壁(7)，使之后移几毫米，于是在它与压制好的含碳坯块(1)之间有几毫米的空隙，足以保证使应力消除。
此装置仅构成本发明的一个具体的非限制性的实施例，用以保证壁(7)的侧向放松并在压制期间使它牢固地保持不动。
根据本发明，一种振动夯实装置已配备了能离开坯块壁约5mm的两个活动侧壁，如同图8所示的装置。同理，两个门(8)在被抬起之前后移5mm，它们抬起时可取出阳极。于是，应力的消除发生在水平面内的两个方向上(主应力是竖直的)。
下表给出所得到的对比结果是否按本发 压制期间坯 与参照坯块 压制结束时明消除应力 块的温度 相比的含碳 裂缝的出现(℃) 坯块干密度＊情况的变化否 140 +0 否是 140 +0.003 否否 145 - 是是 145 +0.011 否否 150 - 是是 150 - 是＊干密度DS定义为与所测体积密度DA有下列关系DS＝DA×(沥青重量1%)由此可以得出结论，即采用根据本发明的应力侧向消除方法，就可在145℃下进行坯块的压制而不形成任何裂缝，而没有侧向消除时此温度为140℃。这导致含碳坯块的密度平均提高0.011的程度，使阳极质量明显提高，消除了因裂缝引起的报废。
虽然坯块在压制轴线方向上仍然承受残余应力(残余应力小于2000kPa)，但积存在模压好的成形坯块中的应力的侧向消除可以提高出现裂缝的温度。于是，在模压含碳坯块时可以在更高的温度(至少提高5℃)下搅拌和压制焦炭与沥青的混合物，从而改善坯块的特性。
按Hall-Heroult法电解制铝中使用的阳极构成本发明的一个最佳但非限制性的应用领域。


本发明涉及在成型结束时消除侧向应力的一种方法，此成型通过压制由填充料和粘结剂组成的坯块(如含碳电极糊)，在一个有一个底和四个侧壁的刚性模子中对坯块施加单轴性的主应力。根据本方法，在压制结束时沿压制轴线方向保持50～2000kPa(最好是100～500kPa)的残余应力。这时模子的至少两个侧壁移开几毫米，然后再消除主应力并取出模压好形的坯块。在侧壁移开之后残余应力被保持1～20秒时间。本发明还涉及实现此方法的一种装置。