石墨电极,主要以石油焦、针状焦为原料,煤沥青作结合剂,经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成,是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体,根据其质量指标高低,可分为普通功率、高功率和功率。
石墨电极焙烧品,包括制造功率石墨电极,高功率石墨电极和普通功率石墨电极的炭素焙烧品。生产的石墨电极焙烧品的生产工艺为挤压成型,其质量优于YB-TO99-1977标准,其大特点是体积密度大,抗压强度高,电阴率低,易石墨化。石墨成品率高,在全国有较高的声誉。
煅烧:什么是煅烧?什么原料需要煅烧?
在孤立空气条件下高温(1200≤1500°C)热处理炭原料的过程称为煅烧。煅烧是炭素生产中的道热处理工艺。煅烧使各种含碳原料的结构和物理化学性质发生了一系列的变化。无烟煤和石油焦都含有一定量的挥发分,需要煅烧。沥青质焦炭和冶金焦炭的结焦温度相对较高(1000℃以上),相当于碳化厂煅烧炉的温度。它不能再煅烧,只需要干燥水分。但如果在煅烧前将沥青焦和石油焦混合,则应与石油焦一起送至煅烧炉。天然石墨和炭黑不需要煅烧。
焙烧的目的在于:主要研究结果如下:
(1)以煤沥青为粘结剂的产品经焙烧后挥发分的排放量约为10%。因此,焙烧产率一般低于90%。
(2) 结焦原料按一定的工艺条件焙烧,结合剂结焦,在集料颗粒间形成焦炭网络,使不同粒径的集料牢固连接在一起,使产品具有一定的理化性能。在相同条件下,焦烧率越高,产品质量越好。中温沥青的残余碳含量一般在50%左右.
(3)固定几何形式 生制品在焙烧过程中,发生软化,粘结剂迁移现象。随着温度的升高,形成焦化网,使制品僵化。因此,温度再升高,其形状也不改变。
(4)降低电阻率 在焙烧过程中,由于挥发分的排除,沥青焦化形成焦炭网格,沥青发生分解和聚合反应,生成大的六角炭环平面网等原因,电阻率大幅度下降。生制品电阻率大约10000×10-6Ω〃m,经过焙烧后降至40--50×10-6Ω〃m ,称为良导体。
(5)体积进一步收缩 焙烧后制品直径收缩1%左右,长度收缩2%左右,体积收缩为2-3%。
石墨化:何谓石墨化?石墨化的目的是什么?
石墨化是把焙烧制品臵于石墨化炉内保护介质中加热到高温,使六角碳原子平面网格从二维空间的无序重叠转变为三维空间的有序重叠,且具有石墨结构的高温热处理过程。其目的是:
(1)提高产品的热、电传导性。
(2)提高产品的耐热冲击性和化学稳定性。
(3)提高产品的润滑性、抗磨性。
(4)排除杂质,提高产品强度。
石墨电极是一种耐高温的石墨导电材料,是指以石油焦、沥青焦为骨料,煤沥青为黏结剂,经过原料煅烧、破碎磨粉、配料、混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化和机械加工而制成的一种耐高温石墨质导电材料,称为人造石墨电极(简称石墨电极),以区别于采用天然石墨为原料制备的天然石墨电极。石墨电极可传导电流及发电,从而熔化高炉中的废铁或其他原材料以生产钢铁及其他金属产品,主要用于钢铁生产。石墨电极是一种电阻率低并耐受电弧炉内热梯度的材料。石墨电极生产的主要特点是生产周期较长(通常持续三至五个月)、电能消耗大及生产工艺流程复杂。
应用领域:
(1)用于电弧炼钢炉;电炉炼钢是石墨电极的使用大户。我国电炉钢产量约占粗钢产量的18%左右,炼钢用石墨电极占石墨电极总用量的70%~80%。电炉炼钢是利用石墨电极向炉内导入电流,利用电极端部和炉料之间引发电弧所产生的高温热源来进行冶炼。
(2)用于矿热电炉;矿热电炉主要用于生产工业硅和黄磷等,其特点是导电电极的下部埋在炉料中,在料层内形成电弧,并利用炉料自身的电阻所发出的热能来加热炉料,其中要求电流密度较高的矿热电炉需用石墨电极,例如每生产1t硅需消耗石墨电极约100kg,每生产1t黄磷需消耗石墨电极约40kg。
(3)用于电阻炉;生产石墨制品的石墨化炉、熔化玻璃的熔窑和生产碳化硅用的电炉等都属于电阻炉,炉内所装物料既是发热电阻又是被加热对象,通常,导电用的石墨电极嵌入电阻炉端部的炉头墙中,用于此处的石墨电极不连续消耗。
(4)用于制备异型石墨产品;石墨电极的毛坯还用于加工成各种坩埚、模具、舟皿和发热体等异型石墨产品。例如,在石英玻璃行业,每生产1t电熔管,需用石墨电极坯料10t;每生产1t石英砖,需消耗石墨电极坯料100kg。
石墨电极是电炉炼钢的重要高温导电材料,通过石墨电极向电炉输入电能,利用电极端部和炉料之间引发电弧产生的高温作为热源,使炉料熔化进行炼钢。其他一些冶炼黄磷、工业硅、磨料等材料的矿热炉也用石墨电极作为导电材料。利用石墨电极优良而特殊的物理化学性能,在其他工业部门也有广泛的用途。
石墨电极加工分为电极本体和接头两个立加工过程。
本体加工包括镗孔与粗平端面、车外圆与精平端面和铣螺纹3道工序,圆锥形接头的加工可分为6道工序:切断、平端面、车锥面、铣螺纹、钻孔安栓和开槽。
电极接头连接方式:圆锥形接头连接(一吋三扣和一吋四扣)、圆柱形接头连接、凹凸连接(公母扣连接)
加工精度的控制:螺纹锥度偏差、螺纹螺距、接头(孔)大径偏差、接头孔同轴度、接头孔垂直度、电极端面平整度、接头四点偏差等。用环规和板规等检查。
成品电极的检查:精度、重量、长度、直径、体积密度、电阻率、预装配合精度等。