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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。
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:什么是煅烧?烘焙的目的是什么?
焙烧是压型后的生制品在加热炉内的保护介质中,在隔绝空气的条件下,按一定的升温速度进行加热的热处理过程。
浸渍:为什么要对炭素制品进行浸渍?经压成型后的生制品孔度很低。但是生制品在焙烧后,由于煤沥青在焙烧过程中一部分分解成气体逸出,另一部分焦化为沥青焦。生成沥青焦的体积远远小于煤沥青原来占有的体积,虽然在焙烧过程中稍有收缩,但仍在产品内部形成许多不规则的并且孔径大小不等的微小气孔。由于大量气孔的存在必然会对产品的理化性能产生一定的影响。在一定的温度下的氧化速度加快,耐腐蚀也变坏,气体和液体更容易渗透。
浸渍是一种减少产品孔度,提高密度,增加抗压强度,降低成品电阻率,改变产品的理化性能的工艺过程。
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。
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。
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