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。
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。
电极焙烧的温度制度:
1.选择测温点是要素
选择曲线运行控制测温点应选火道烟气温度敏感的点,但对于敞开式环式焙烧炉来说就是热烟气在火道内下去,再返上来的转弯的位置。也有人将热电偶插在紧靠火道个火孔外侧的料室中。依据选择的测温点来确定升温曲线。
2.制定曲线应注意几点
(1)根据产品在焙烧过程不同温度阶段的物理化学反应制定曲线。
(2)根据毛坯的种类和规格、成型方式制定曲线。
毛坯的直径愈大,其升温速度要慢些;大规格的挤压毛坯要比同规格振动毛坯要慢些;生坯体积密度高的要比体积密度低的慢一些;细颗粒结构的要比粗颗粒结构的慢一些;浸后产品升温速度可以快些。
(3)根据炉子的结构制定曲线。
每台炉子温度场分布的不同,炉室工作区的上下高度上、前后和左右都存在着温度差。这温差实际上在整个加热过程都在持续着,仅在恒温阶段才能逐渐缩小。制定曲线考虑炉子本身结构特点。
(4)根据填充料的种类和燃料种类特性制定曲线。
3.电极毛坯焙烧冷却也是温度制度中一个关键阶段
国外的焙烧曲线降温是曲线的一个组成部分,而我们国内的曲线大多都没有降温,只是要求出炉温度不能300℃。实际中往往做不到,毛坯出炉时温度达到600℃以上,电极心部温度还在700-800℃以上。因毛坯与外部介质之间存在温差,所以会同时出现不同值的体积变化和不同速度的收缩。这就会造成热应力的产生,此应力值与温差成正比。当产生的应力超过毛坯材料的断裂强度时,便会发生结构的局部破裂或整个毛坯断裂。有的毛坯高温出炉后检查时虽没有看到裂纹,但由于制品内部已有裂纹,在石墨化工序就会表现出来。因此焙烧工序的冷却重视。
煅烧:炭质原料在高温下进行热处理,排出所含的水分和挥发份,并相应提高原料理化性能的生产工序称为煅烧。一般炭质原料采用燃气及自身挥发份作为热源进行煅烧,高温度为1250-1350℃。
煅烧使炭质原料的组织结构和物理化学性能发生深刻变化,主要体现在提高了焦炭的密度、机械强度和导电性,提高了焦炭的化学稳定性和抗氧化性能,为后序工序奠定了基础。