石墨電極是一種耐高溫的石墨導(dǎo)電材料,是指以石油焦、瀝青焦為骨料,煤瀝青為黏結(jié)劑,經(jīng)過原料煅燒、破碎磨粉、配料、混捏、成型、焙燒、浸漬、石墨化和機械加工而制成的一種耐高溫石墨質(zhì)導(dǎo)電材料,稱為人造石墨電極(簡稱石墨電極),以區(qū)別于采用天然石墨為原料制備的天然石墨電極。石墨電極可傳導(dǎo)電流及發(fā)電,從而熔化高爐中的廢鐵或其他原材料以生產(chǎn)鋼鐵及其他金屬產(chǎn)品,主要用于鋼鐵生產(chǎn)。石墨電極是一種電阻率低并耐受電弧爐內(nèi)熱梯度的材料。石墨電極生產(chǎn)的主要特點是生產(chǎn)周期較長(通常持續(xù)三至五個月)、電能消耗大及生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜。
電極焙燒的溫度制度:
1.選擇測溫點是要素
選擇曲線運行控制測溫點應(yīng)選火道煙氣溫度敏感的點,但對于敞開式環(huán)式焙燒爐來說就是熱煙氣在火道內(nèi)下去,再返上來的轉(zhuǎn)彎的位置。也有人將熱電偶插在緊靠火道個火孔外側(cè)的料室中。依據(jù)選擇的測溫點來確定升溫曲線。
2.制定曲線應(yīng)注意幾點
(1)根據(jù)產(chǎn)品在焙燒過程不同溫度階段的物理化學(xué)反應(yīng)制定曲線。
(2)根據(jù)毛坯的種類和規(guī)格、成型方式制定曲線。
毛坯的直徑愈大,其升溫速度要慢些;大規(guī)格的擠壓毛坯要比同規(guī)格振動毛坯要慢些;生坯體積密度高的要比體積密度低的慢一些;細顆粒結(jié)構(gòu)的要比粗顆粒結(jié)構(gòu)的慢一些;浸后產(chǎn)品升溫速度可以快些。
(3)根據(jù)爐子的結(jié)構(gòu)制定曲線。
每臺爐子溫度場分布的不同,爐室工作區(qū)的上下高度上、前后和左右都存在著溫度差。這溫差實際上在整個加熱過程都在持續(xù)著,僅在恒溫階段才能逐漸縮小。制定曲線考慮爐子本身結(jié)構(gòu)特點。
(4)根據(jù)填充料的種類和燃料種類特性制定曲線。
3.電極毛坯焙燒冷卻也是溫度制度中一個關(guān)鍵階段
國外的焙燒曲線降溫是曲線的一個組成部分,而我們國內(nèi)的曲線大多都沒有降溫,只是要求出爐溫度不能300℃。實際中往往做不到,毛坯出爐時溫度達到600℃以上,電極心部溫度還在700-800℃以上。因毛坯與外部介質(zhì)之間存在溫差,所以會同時出現(xiàn)不同值的體積變化和不同速度的收縮。這就會造成熱應(yīng)力的產(chǎn)生,此應(yīng)力值與溫差成正比。當產(chǎn)生的應(yīng)力超過毛坯材料的斷裂強度時,便會發(fā)生結(jié)構(gòu)的局部破裂或整個毛坯斷裂。有的毛坯高溫出爐后檢查時雖沒有看到裂紋,但由于制品內(nèi)部已有裂紋,在石墨化工序就會表現(xiàn)出來。因此焙燒工序的冷卻重視。
二次焙燒是焙燒品浸漬后進行再次焙燒,使浸入焙燒品孔隙中的瀝青炭化的工藝過程。生產(chǎn)體積密度要求較高的電極(除RP以外的所有品種)和接頭坯料需進行二焙,接頭坯料還需進行三浸四焙或二浸三焙?! ?br />
焙燒爐主要爐型:連續(xù)作業(yè)----環(huán)式爐(帶蓋、不帶蓋)、隧道窯間歇作業(yè)----倒焰窯、車底式焙燒爐、箱式焙燒爐?! ?br />
焙燒曲線及高溫度:一次焙燒----320、360、422、480小時,1250℃二次焙燒----125、240、280小時,700-800℃。
焙燒品的檢查:外觀敲擊、電阻率、體積密度、抗壓強度、內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖析。
浸漬是將炭材料置于壓力容器中,在一定的溫度和壓力條件下將液態(tài)浸漬劑瀝青浸入滲透到制品電極孔隙中的工藝過程。目的是降低制品氣孔率,增加制品體積密度和機械強度,改善制品的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能。
浸漬的工藝流程及相關(guān)技術(shù)參數(shù)是:焙燒坯——表面清理——預(yù)熱(260-380℃,6-10小時)——裝入浸漬罐——抽真空(8-9KPa,40-50min)——注瀝青(180-200℃)——加壓(1.2-1.5MPa,3-4小時)——返瀝青——冷卻(罐內(nèi)或罐外)
石墨電極加工分為電極本體和接頭兩個立加工過程?! ?br />
本體加工包括鏜孔與粗平端面、車外圓與精平端面和銑螺紋3道工序,圓錐形接頭的加工可分為6道工序:切斷、平端面、車錐面、銑螺紋、鉆孔安栓和開槽。
電極接頭連接方式:圓錐形接頭連接(一吋三扣和一吋四扣)、圓柱形接頭連接、凹凸連接(公母扣連接)
加工精度的控制:螺紋錐度偏差、螺紋螺距、接頭(孔)大徑偏差、接頭孔同軸度、接頭孔垂直度、電極端面平整度、接頭四點偏差等。用環(huán)規(guī)和板規(guī)等檢查?! ?br />
成品電極的檢查:精度、重量、長度、直徑、體積密度、電阻率、預(yù)裝配合精度等。