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石墨电极的出产工艺流程和质量目标的及耗费原理
发布时间:2022-06-12 16:38:54 来源:米乐游戏下载中心
 
 

  石墨电极的出产工艺流程和质量目标的及耗费原理-目录一、石墨电极的质料及制作工艺二、石墨电极的质量目标三、电炉炼钢简介及石墨电极的耗费机理石墨电极的质料及制作工艺石墨电极是选用石油焦、针状焦为骨料,煤沥青为粘结剂,经过混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化、机械加工等一系列工艺进程出产出来的一种耐高温石墨质导电材料。石墨电极是电炉炼钢的重要高温导电材料,经过石墨电极向电炉输入电能,运用电极点部和炉料之间引发电弧发生的高温作为热源,使炉料熔化进行炼钢。其他一些锻炼黄磷、工业硅、磨料等材料的矿热炉也用石墨电极作为导电材料。运用石墨电极优秀而特别的物理化学功能,在其他工业部门也有广泛

  -目录一、石墨电极的质料及制作工艺二、石墨电极的质量目标三、电炉炼钢简介及石墨电极的耗费机理石墨电极的质料及制作工艺石墨电极是选用石油焦、针状焦为骨料,煤沥青为粘结剂,经过混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化、机械加工等一系列工艺进程出产出来的一种耐高温石墨质导电材料。石墨电极是电炉炼钢的重要高温导电材料,经过石墨电极向电炉输入电能,运用电极点部和炉料之间引发电弧发生的高温作为热源,使炉料熔化进行炼钢。其他一些锻炼黄磷、工业硅、磨料等材料的矿热炉也用石墨电极作为导电材料。运用石墨电极优秀而特别的物理化学功能,在其他工业部门也有广泛的用处。出产石墨电极的质料有石油焦、针状焦和煤沥青石油焦是石油渣油、石油沥青经焦化后得到的可燃固体产品。色黑多孔,首要元素为碳,灰分含量很低,一般在0.5%以下。石油焦归于易石墨化炭一类,石油焦在化工、冶金等职业中有广泛的用处,是出产人工石墨制品及电解铝用炭素制品的首要质料。石油焦按热处理温度区别可分为生焦和煅烧焦两种,前者由推迟焦化所得的石油焦,含有许多的蒸发分,机械强度低,煅烧焦是生焦经煅烧而得。我国大都炼油厂只出发生焦,煅烧作业多在炭素厂内进行。石油焦按硫分的凹凸区别,可分为高硫焦(含硫1.5%以上)、中硫焦(含硫0.5%-1.5%)、和低硫焦(含硫0.5%以下)三种,石墨电极及其它人工石墨制品出产一般运用低硫焦出产。针状焦是外观具有显着纤维状纹路、热胀大系数特别低和很简略石墨化的一种优质焦炭,焦块决裂时能按纹路分裂成细长条状颗粒(长宽比一般在1.75以上),在偏光显微镜下可调查到各向异性的纤维状结构,因而称之为针状焦。针状焦物理机械性质的各向异性非常显着,平行于颗粒长轴方向具有杰出的导电导热功能,热胀大系数较低,在揉捏成型时,大部分颗粒的长轴按挤出方向摆放。因而,针状焦是制作高功率或超高功率石墨电极的要害质料,制成的石墨电极电阻率较低,热胀大系数小,抗热震功能好。针状焦分为以石油渣油为质料出产的油系针状焦和以精制煤沥青质料出产的煤系针状焦。煤沥青是煤焦油深加工的首要产品之一。为多种碳氢化合物的混合物,常温下为黑色高粘度半固体或固体,无固定的熔点,受热后软化,继而熔化,密度为1.25-1.35g/cm3。按其软化点凹凸分为低温、中温文高温沥青三种。中温沥青产率为煤焦油的54-56%。煤沥青的组成极为杂乱,与煤焦油的性质及杂原子的含量有关,又受炼焦工艺准则和煤焦油加工条件的影响。表征煤沥青特性的目标许多,如沥青软化点、甲苯不溶物(TI)、喹啉不溶物(QI)、结焦值和煤沥青流变性等。煤沥青在炭素工业中作为粘结剂和浸渍剂运用,其功能对炭素制品出产工艺和产品质量影响极大。粘结剂沥青一般运用软化点适中、结焦值高、β树脂高的中温或中温改质沥青,浸渍剂要运用软化点较低、

  QI低、流变功能好的中温沥青。下图为炭素企业石墨电极出产工艺流程图收购流程图破产重整程序流程图档案管理流程图财政报销流程图作业流程图模板煅烧:炭质质料在高温下进行热处理,排出所含的水分和蒸发份,并相应进步质料理化功能的出产工序称为煅烧。一般炭质质料选用燃气及本身蒸发份作为热源进行煅烧,最高温度为1250-1350℃。煅烧使炭质质料的安排结构和物理化学功能发生深入改变,首要体现在进步了焦炭的密度、机械强度和导电性,进步了焦炭的化学稳定性和抗氧化功能,为后序工序奠定了根底。煅烧的设备首要有罐式煅烧炉、回转窑和电煅烧炉。煅烧质量操控目标是石油焦线μΩ.m,针状焦线μΩ.m。质料的破碎处理和配料在配料之前,须对大块煅后石油焦和针状焦进行中碎、磨粉、筛分处理。中碎一般是将50mm左右的物料经过颚式破碎机、锤式破碎机、对辊破碎机等破碎设备进一步破碎到配料所需的0.5-20mm的粒度料。磨粉是经过悬棍式环辊磨粉机(雷蒙磨)、球磨机等设备将炭质质料磨细到0.15mm或0.075mm粒径以下的粉末状小颗粒的进程。筛分是经过具有均匀开孔的一系列筛子,将破碎后尺度规模较宽的物料分红尺度规模较窄的几种颗粒粒级的进程,现行电极出产一般需求4-5个颗粒料粒级和1-2个粉料粒级。配料是按配方要求,对各种粒度的骨料和粉料、粘结剂别离核算、称量和聚集的出产进程。配方的科学性适合性和配料操作的稳定性是影响产品质量目标和运用功能的最重要要素之一。配方需确认5方面内容:①挑选质料的种类;②确认不同种类质料的份额;③确认固体质料粒度组成;④确认粘结剂的用量;⑤确认添加剂的种类和用量。回来料的回用(生碎、石墨碎、焙烧碎)配方底子原则:球体最严密堆积原理电极配方中最大颗粒尺度的确认大颗粒配方混捏:在必定温度下将定量的各种粒度炭质颗粒料和粉料与定量的粘结剂拌和混合均匀,捏组成可塑性糊料的工艺进程称为混捏。混捏的进程:干混(20-35min)湿混(40-55min)混捏的效果:①干混时使各种质料混合均匀,一起使不同粒度巨细的固体炭质物料均匀地混合和填充,进步混合料的密实度;②参加煤沥青后使干料和沥青混合均匀,液态沥青均匀涂布和滋润颗粒外表,构成一层沥青粘结层,把一切物料相互粘结在一起,从而构成均质的可塑性糊料,有利于成型;③部分煤沥青渗透到炭质物料内部空地,进一步进步了糊料的密度和粘结性。成型:炭材料的成型是指混捏好的炭质糊料在成型设备施加的外部效果力下发生塑性变形,终究构成具有必定形状、尺度、密度和强度的生坯(或称生制品)的工艺进程。成型的种类、设备及所出产产品:成型办法常用设备首要产品模压立式液压机电碳、低层次细结构石墨揉捏卧式液压揉捏机螺杆揉捏机石墨电极、方电极振荡成型振荡成型机铝用碳砖、高炉碳砖

  等静压等静压成型机各向同性石墨、异性石墨揉捏的操作①凉料:圆盘凉料、圆筒凉料、混捏式凉料等办法排出蒸发份、下降至适合温度(90-120℃)添加粘结力,使糊料块度均匀利于成型20-30min②装料:压机升挡板----分2-3次下料----4-10MPa压实③预压:压力20-25MPa,时刻3-5min,一起抽真空④揉捏:压机降挡板----5-15MPa揉捏----剪切----翻入冷却水槽揉捏的技术参数:压缩比、压机料室及嘴型温度、凉料温度、预压压力时刻、揉捏压力、揉捏速度、冷却水温度生坯的查看:体积密度、外观敲击、分析焙烧:是炭制品生坯在填充料维护下、装入专门规划的加热炉内进行高温热处理,使生坯中的煤沥青炭化的工艺进程。煤沥青炭化后构成的沥青焦将炭质骨料和粉料颗粒固结在一起,焙烧后的炭制品具有较高的机械强度、较低的电阻率、较好的热稳定性和化学稳定性。焙烧是炭素制品出产的首要工序之一,也是石墨电极出产三大热处理进程中的重要一环,焙烧出产周期较长(一焙22-30天,二焙依炉型5-20天),并且能耗较高。生坯焙烧的质量对制品质量和出产本钱都有必定影响。生坯内煤沥青在焙烧进程中焦化,排出10%左右的蒸发份,一起体积发生2-3%的缩短,质量丢失8-10%。炭坯的理化功能也发生了明显改变,由于气孔率添加体积密度由1.70g/cm3降为1.60g/cm3,电阻率10000μΩ.m左右降至40-50μΩ.m,焙烧坯的机械强度也大为进步。二次焙烧是焙烧品浸渍后进行再次焙烧,使浸入焙烧品孔隙中的沥青炭化的工艺进程。出产体积密度要求较高的电极(除RP以外的一切种类)和接头坯料需进行二焙,接头坯料还需进行三浸四焙或二浸三焙。焙烧炉首要炉型:接连作业----环式炉(带盖、不带盖)、隧道窑间歇作业----倒焰窑、车底式焙烧炉、箱式焙烧炉焙烧曲线及最高温度:一次焙烧----320、360、422、480小时,1250℃二次焙烧----125、240、280小时,700-800℃焙烧品的查看:外观敲击、电阻率、体积密度、抗压强度、内部结构分析浸渍是将炭材料置于压力容器中,在必定的温度和压力条件下将液态浸渍剂沥青浸入渗透到制品电极孔隙中的工艺进程。意图是下降制品气孔率,添加制品体积密度和机械强度,改进制品的导电和导热功能。浸渍的工艺流程及相关技术参数是:焙烧坯——外表整理——预热(260-380℃,6-10小时)——装入浸渍罐——抽线℃)——加压(1.2-1.5MPa,3-4小时)——返沥青——冷却(罐内或罐外)浸渍品的查看:浸渍增重率G=(W2-W1)/W1×100%一次浸渍品增重率≥14%二次浸渍品增重率≥9%三次浸渍品增重率≥5%石墨化是指在高温电炉

  内维护介质中把炭制品加热到2300℃以上,使无定形乱层结构炭转化成三维有序石墨晶质结构的高温热处理进程。平面六角网格层状结构石墨化的意图和效果:①进步炭材料的导电、导热性(电阻率下降4-5倍,导热性进步约10倍);②进步炭材料的抗热振功能和化学稳定性(线%);③使炭材料具有润滑性和抗磨性;④排出杂质,进步炭材料的纯度(制品的灰分由0.5-0.8%降到0.3%左右)。石墨化进程的完成:炭材料的石墨化是在2300-3000℃高温下进行的,故工业上只要经过电加热办法才干完成,即电流直接经过被加热的焙烧品,这时装入炉内的焙烧品既是经过电流发生高温的导体,又是被加热到高温的目标。现在广泛选用的炉型有艾奇逊(Acheson)石墨化炉和内热串接(LWG)炉。前者产量大、温差大、电耗较高,后者加热时刻短、电耗低、电阻率均匀但欠好装接头。石墨化工艺进程的操控是经过测温确认与升温状况相习惯的电功率曲线进行操控,通电时刻艾奇逊炉50-80小时,LWG炉9-15小时。石墨化的电耗很大,一般为3200-4800KWh,工序本钱约占整个出产本钱的20-35%石墨化品的查看:外观敲击、电阻率测验机械加工:炭石墨材料机械加工的意图是依托切削加工来抵达所需求的尺度、形状、精度等,制成契合运用要求电极本体和接头。石墨电极加工分为电极本体和接头两个独立加工进程。本体加工包含镗孔与粗平端面、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:堵截、平端面、车锥面、铣螺纹、钻孔安栓和开槽。电极接头衔接办法:圆锥形接头衔接(一吋三扣和一吋四扣)、圆柱形接头衔接、凹凸衔接(公母扣衔接)加工精度的操控:螺纹锥度误差、螺纹螺距、接头(孔)大径误差、接头孔同轴度、接头孔笔直度、电极点面平整度、接头四点误差等。用专用环规和板规等查看。制品电极的查看:精度、分量、长度、直径、体积密度、电阻率、预装合作精度等。石墨电极的质量目标反映石墨电极质量和运用功能的目标首要有:体积密度db、电阻率ρ、抗折强度σ、弹性模量E、热胀大系数α和灰分A%。依据这几项目标的差异以及质料和制作工艺的不同,国家规范(YB/T4088/89/90-2000)中将石墨电极分为一般功率石墨电极(RP)、高功率石墨电极(HP)、超高功率石墨电极(UHP)三种。后石墨电极出产厂依据用户运用需求添加了高体密石墨电极(HD)和准超高石墨电极(SHP)两种。在国家规范根底上,各企业有自己的企业规范,客户订购时也会提出自己的质量规范。下表为方大炭素的RP、HP及UHP电极内控质量规范标准一般功率高功率超高功率≤φ300≥φ350≤φ400≥φ450≤φ400≥φ450电阻率μΩ·m不大于电极8.56.55.5接头6.55.54.5体积密度g/cm3不小于电极

  1.531.521.621.621.671.66接头1.691.731.75抗折强度Mpa不小于电极8.57.010.59.811.0接头15.016.020.0弹性摸量Gpa不大于电极9.312.014.0接头14.016.018.0热胀大系数10-61/℃不大于电极2.92.41.5接头2.82.21.4体积密度是石墨电极试样的质量与其体积的比值,单位g/cm3,体积密度越大阐明电极越密实,与强度、抗氧化功能是正相关,一般来说,同种类电极体积密度越大,其电阻率也越低。进步体积密度的途径是:调整配方、添加小粒级料和粉料用量,用真密度高的焦,运用结焦值高的沥青和添加浸渍次数等。电阻率是来衡量电极的导电才能的参数,是指电流经过导体时,导体对电流阻力的一种性质,数值上等于长度为1m、截面积为1m2的导体在必定温度条件下的电阻值,单位μΩ·m。电阻率越低,电极在运用中导电性越好、耗费就越低。下降电阻率的途径有:运用优质质料,进步制品体积密度,进步石墨化温度等。抗折强度是表征石墨材料的力学功能的参数,也叫抗弯强度,是指当外力与物体轴线相笔直,物体受外力效果后先呈曲折到折断瞬间的极限反抗才能,单位为MPa。石墨材料的强度有个与其他金属非金属明显不同的特色,其强度随温度升高而增大,在2000-2500℃到达最高,为常温的1.8-2倍,之后有所下降。强度高的电极、接头,在运用中越不易折断。进步抗折强度的途径是:减小配方中焦炭的粒度,进步炭质质料强度,进步制品的体积密度,削减制品内部缺点等。弹性模量是力学功能的一个重要方面,是衡量材料弹性形变才能的目标,指材料在弹性变形规模内,应力和应变的比值,单位为GPa。弹性模量越大,要发生必定弹性变形所需的应力越大,简略讲,弹性模量越大材料越脆,弹性模量越小材料越柔。弹性模量的凹凸对电极运用起一个综合性的效果,制品的体积密度越高越密实,弹性模量越大,但制品的抗热振功能越差,越易发生开裂掉块。在出产中,往往经过配方粒级的调整、制品体积密度的凹凸把握一个比较习惯运用要求的弹性模量值。热胀大系数是指材料受热后胀大程度的衡量,即当温度升高1℃时,引起单位的固体材料试样在某一特定方向上的胀大份额常数,称为沿该方向的线/℃。在没有特别注明之处,热胀大系数均指线胀大系数,石墨电极轴向和径向线胀大系数差异很大,径向要比轴向大0.8-1倍,石墨电极质量目标中的热胀大系数是指轴向热胀大系数。石墨电极的热胀大系数是非常重要的热学参数,数值越低,标明制品的热稳定性越强,抗氧化性越高,体现在运用上反映出折断越少,耗费越低。下降热胀大系数的途径:首要由质料固有功能决议运用质量好的质料,配方运用粒度较大配方或添加大颗粒用量(但会使制品密度和强度下降)。灰分是指制品中除

  碳石墨之外的其他固体元素含量。石墨电极中的灰分首要受所用质料的灰分巨细影响,石油焦针状焦灰分较低,所以石墨电极灰分一般不超越0.5%,灰分含量在1%以内对炼钢无显着影响,但灰分中的杂质元素会下降电极的抗氧化功能。抗热振因子是表征抗热振功能的参数,抗热振功能是材料本身的一种特性,它表述的是接受急冷急热的一种功能,换句话说,是材料在必定的温度梯度之下抗碎裂的一种功能,是影响电极运用的一个很重要的综合性的要素。K——抗热震因子,w/m;σ——抗拉强度,MPa;E——弹性模量,MPa;λ——热导率,w/m·k;α——热胀大系数,1/KK为一相对值,该值越大,抗热振功能就越强。石墨电极的K值与其在电弧炉中的体现有着较高的相关性,即较高的K值,对应于电极较低的破碎和开裂。电炉炼钢简介近现代炼钢办法首要有转炉炼钢法、平炉炼钢法和电炉炼钢法。平炉炼钢法已底子被筛选,电炉炼钢法与转炉炼钢法最底子的不同在于,电炉炼钢法是以电能作为热源,而电弧炉炼钢是应用得最为遍及的电炉炼钢办法。咱们一般所说的电炉炼钢,首要是指电弧炉炼钢,由于其他类型的电炉如感应电炉、电渣炉等所炼的钢数量较少。电弧炉炼钢是靠电极和炉料间放电发生的电弧,使电能在弧光中转变为热能,并凭借辐射和电弧的直接效果加热并熔化金属和炉渣,锻炼出各种成分的钢和合金的一种炼钢办法。石墨电极的耗费机理石墨电极在电炉炼钢中的耗费量首要与电极本身质量有关,也与炼钢的炉况(如炉子新旧、有无机械故障、是否接连出产等)和炼钢操作(如锻炼钢种、吹氧时刻、炉料状况等)联络很大。这儿只讨论石墨电极本身的耗费状况,其耗费机理有以下几方面:端部耗费包含电弧高温引起的石墨材料进步以及电极点部与钢水及炉渣发生化学反响的丢失。端部高温进步速率首要取决于经过电极的电流密度,其次与电极侧部氧化后的直径巨细有关,端部耗费还与是否用电极刺进钢水增炭有关。侧部氧化电极的化学成分是碳,碳在必定条件下与空气、水蒸气、二氧化碳都会发生氧化反响,电极侧部氧化量与单位氧化速率和露出面积有关。一般状况下,电极侧部氧化量要占电极总耗费量的50%左右。近年来为了进步电炉锻炼速度,更添加了吹氧操作的频次,导致电极的氧化丢失添加。在炼钢进程中常常调查电极躯干的发红程度和下端的锥度是衡量电极抗氧化才能的直观办法。残端丢失电极接连运用到上下两根电极衔接处时,一小段电极或接头(即残体)因本体的氧化变细或裂纹的贯穿而发生脱离。残端丢失的巨细与接头形状扣型、电极内部结构、电极柱的振荡、碰击有关。外表脱落及掉块在锻炼进程中急冷急热,电极本身的抗热振功能差导致的成果。电极折断包含电极躯干折断和接头折断。电极折断与石墨电极和接头的本身质量、加工合作有关,也与炼钢操作有关,发生原因往往是钢厂与电极出产厂争议的焦点。--s-

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