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石墨材料较铜的密度要小,相同体积的石墨电极重量仅为铜电极的1/5。可见体积较大的电极使用石墨材料非常合适,地减轻了电火花加工机床主轴的载荷,电极不会因为重量大而导致装夹不便、加工中产生偏摆位移等问题,可见在大型模具加工中使用石墨电极很有意义。
石墨电极根据其质量指标高低,可分为普通功率、高功率和功率,功率石墨电极占比近年不断提升,2016 年占比已达 38%。石墨电极下游主要包括电弧炉炼钢、黄磷工业、磨料和工业硅等,其中电弧炉炼钢占比石墨电极需求一半以上。
石墨电有能承受大电流条件的特性,另外,在合适的粗加工设定条件下,含碳元素的钢工件在加工时产生的蚀除物和工作液在高温下产生的分解物中的碳颗粒,在极性效应的作用下,部分蚀除物、碳颗粒会粘附在电极表面形成一层保护层,了石墨电极在粗加工中的损耗极小,甚至是“零损耗”。
电火花加工中主要的电极损耗量来自于粗加工,精加工设定条件虽然损耗率较高,但因零件预留加工余量不多即加工蚀除量较少,其总体损耗量也较少。总体而言,石墨电极在大电流的粗加工中损耗会少于铜电极,在精加工中损耗可能会稍大于铜电极,二者的电极损耗情况相当。
石墨电极行业受宏观经济影响较大,具有较强的周期性特征。石墨电极行业与钢铁工业有着非常强的相关性;而钢铁工业的发展则与经济密切相关,属于强周期性行业,因此石墨电极行业也受经济周期的影响。
钢铁是石墨电极主要的下游应用。在电弧炉冶炼中石墨电极作为导电材料向电弧炉内输入电能,从而通过电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢,石墨电极是钢铁生产所需的重要耗材。目前我国已成为全球主要的石墨电极产销国之一,中国石墨电极已出口超过数十个国家和地区,由于价格合适、质量可靠,国际化经营已初具规模,具有较大的影响力。
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。
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。
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