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2021-01-05 點擊量：1965
石墨電極是選用石油焦、針狀焦為骨料，煤瀝青為粘結劑，經過混捏、成型、焙燒、浸漬、石墨化、機械加工等一 系列工藝進程出產出來的一種耐高溫石墨質導電資料。
石墨電極是電爐煉鋼的重要高溫導電資料，經過石墨電極向電爐輸入電能，利用電極端部和爐料之間引發電弧發生的高溫作為熱源，使爐料熔化進行煉鋼。其他一些鍛煉黃磷、工業硅、磨料等資料的礦熱爐也用石墨電極作為導電資料。利用石墨電極優秀而特殊的物理化學功能，在其他工業部門也有廣泛的用處。
出產石墨電極的質料有石油焦、針狀焦和煤瀝青
石油焦是石油渣油、石油瀝青經焦化后得到的可燃固體產品。色黑多孔，首要元素為碳，灰分含量很低，一般在0.5%以下。石油焦屬于易石墨化炭一類，石油焦在化工、冶金等職業中有廣泛的用處，是出產人工石墨制品及電解鋁用炭素制品的首要質料。
石油焦按熱處理溫度區分可分為生焦和煅燒焦兩種，前者由推遲焦化所得的石油焦，含有大量的蒸發分，機械強度低，煅燒焦是生焦經煅燒而得。我國多數煉油廠只出發生焦，煅燒作業多在炭素廠內進行。
石油焦按硫分的凹凸區分，可分為高硫焦（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)三種，石墨電極及其它人工石墨制品出產一般運用低硫焦出產。
針狀焦是外觀具有明顯纖維狀紋路、熱膨脹系數特別低和很簡單石墨化的一種優質焦炭，焦塊決裂時能按紋路分裂成細長條狀顆粒（長寬比一般在1.75以上），在偏光顯微鏡下可觀察到各向異性 的纖維狀結構，因而稱之為針狀焦。
針狀焦物理機械性質的各向異性十分明顯, 平行于顆粒長軸方向具有杰出的導電導熱功能，熱膨脹系數較低，在揉捏成型時，大部分顆粒的長軸按擠出方向排列。因而，針狀焦是制造高功率或超高功率石墨電極的關鍵質料，制成的石墨電極電阻率較低，熱膨脹系數小，抗熱震功能好。
針狀焦分為以石油渣油為質料出產的油系針狀焦和以精制煤瀝青質料出產的煤系針狀焦。
煤瀝青是煤焦油深加工的首要產品之一。為多種碳氫化合物的混合物，常溫下為黑色高粘度半固體或固體，無固定的熔點，受熱后軟化，繼而熔化，密度為1.25－1.35g/cm3。按其軟化點凹凸分為低溫、中溫和高溫瀝青三種。中溫瀝青產率為煤焦油的54－56％。煤瀝青的組成極為雜亂，與煤焦油的性質及雜原子的含量有關，又受煉焦工藝制度和煤焦油加工條件的影響。表征煤瀝青特性的指標很多，如瀝青軟化點、甲苯不溶物（TI）、喹啉不溶物（QI）、結焦值和煤瀝青流變性等。
煤瀝青在炭素工業中作為粘結劑和浸漬劑運用，其功能對炭素制品出產工藝和產品質量影響極大。粘結劑瀝青一般運用軟化點適中、結焦值高、β樹脂高的中溫或中溫改質瀝青，浸漬劑要運用軟化點較低、 QI低、流變功能好的中溫瀝青。
下圖為炭素企業石墨電極出產工藝流程圖
煅燒：炭質質料在高溫下進行熱處理，排出所含的水分和蒸發份，并相應進步質料理化功能的出產工序稱為煅燒。一般炭質質料選用燃氣及自身蒸發份作為熱源進行煅燒，最高溫度為1250- 1350℃。
煅燒使炭質質料的組織結構和物理化學功能發生深入變化，首要體現在進步了焦炭的密度、機械強度和導電性，進步了焦炭的化學穩定性和抗氧化功能，為后序工序奠定了根底。
煅燒的設備首要有罐式煅燒爐、回轉窯和電煅燒爐。煅燒質量控制指標是石油焦真密度不小于2.07g/cm3，電阻率不大于550μΩ.m,針狀焦真密度不小于2.12g/cm3，電阻率不大于500μΩ.m。
質料的破碎處理和配料
在配料之前，須對大塊煅后石油焦和針狀焦進行中碎、磨粉、篩分處理。
中碎通常是將50mm左右的物料經過顎式破碎機、錘式破碎機、對輥破碎機等破碎設備進一步破碎到配料所需的0.5-20mm的粒度料。
磨粉是經過懸棍式環輥磨粉機（雷蒙磨）、球磨機等設備將炭質質料磨細到0.15mm或0.075mm粒徑以下的粉末狀小顆粒的進程。
篩分是經過具有均勻開孔的一系列篩子，將破碎后尺度規模較寬的物料分紅尺度規模較窄的幾種顆粒粒級的進程，現行電極出產通常需求4-5個顆粒料粒級和1-2個粉料粒級。
配料是按配方要求，對各種粒度的骨料和粉料、粘 結劑分別核算、稱量和聚集的出產進程。配方的科學性適宜性和配料操作的穩定性是影響產品質量指標和運用功能的最重要因素之一。
配方需確認5方面內容：
①挑選質料的品種；
②確認不同品種質料的比例；
③確認固體質料粒度組成；
④確認粘結劑的用量；
⑤確認添加劑的品種和用量。
混捏：在一定溫度下將定量的各種粒度炭質顆粒料和粉料與定量的粘結劑攪拌混合均勻，捏合成可塑性糊料的工藝進程稱為混捏。
混捏的進程：干混（20-35 min）濕混（40-55 min）
混捏的效果：
①干混時使各種質料混合均勻，一起使不同粒度大小的固體炭質物料均勻地混合和填充，進步混合料的密實度；
②加入煤瀝青后使干料和瀝青混合均勻，液態瀝青均勻涂布和浸潤顆粒外表，構成一層瀝青粘結層，把所有物料相互粘結在一起，從而構成均質的可塑性糊料，有利于成型；
③部分煤瀝青浸透到炭質物料內部空隙，進一步進步了糊料的密度和粘結性。
成型：炭資料的成型是指混捏好的炭質糊料在成型設備施加的外部效果力下發生塑性變形，終究構成具有一定形狀、尺度、密度和強度的生坯（或稱生制品）的工藝進程。
成型的品種、設備及所出產產品：
成型方法
常用設備
首要產品
模壓
立式液壓機
電碳、低檔次細結構石墨
揉捏
臥式液壓揉捏機
螺桿揉捏機
石墨電極、方電極
振動成型
振動成型機
鋁用碳磚、高爐碳磚
等靜壓
等靜壓成型機
各向同性石墨、異性石墨
揉捏的操作
①涼料：圓盤涼料、圓筒涼料、混捏式涼料等方法
排出蒸發份、降低至適宜溫度（90-120℃）增加粘結力，使糊料塊度均勻利于成型20-30 min
②裝料：壓機升擋板----分2-3次下料----4-10MPa壓實
③預壓：壓力20-25MPa，時刻3-5min，一起抽真空
④揉捏：壓機降擋板----5-15MPa揉捏----剪切----翻入冷卻水槽
揉捏的技術參數：壓縮比、壓機料室及嘴型溫度、涼料溫度、預壓壓力時刻、揉捏壓力、揉捏速度、冷卻水溫度
生坯的查看：體積密度、外觀敲擊、分析
焙燒：是炭制品生坯在填充料維護下、裝入專門設計的加熱爐內進行高溫熱處理, 使生坯中的煤瀝青炭化的工藝進程。煤瀝青炭化后構成的瀝青焦將炭質骨料和粉料顆粒固結在一起, 焙燒后的炭制品具有較高的機械強度、較低的電阻率、較好的熱穩定性和化學穩定性。
焙燒是炭素制品出產的首要工序之一, 也是石墨電極出產三大熱處理進程中的重要一環, 焙燒出產周期較長（一焙22-30天，二焙依爐型5-20天）, 而且能耗較高。生坯焙燒的質量對成品質量和出產成本都有一定影響。
生坯內煤瀝青在焙燒進程中焦化，排出10%左右的蒸發份，一起體積發生2-3%的收縮，質量丟失8-10%。炭坯的理化功能也發生了顯著變化，因為氣孔率增加體積密度由1.70g/cm3降為1.60g/cm3，電阻率10000μΩ.m左右降至40-50μΩ.m，焙燒坯的機械強度也大為進步。
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進程。出產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。
焙燒爐首要爐型：
連續作業----環式爐（帶蓋、不帶蓋）、隧道窯
間歇作業----倒焰窯、車底式焙燒爐、箱式焙燒爐
焙燒曲線及最高溫度：
一次焙燒----320、360、422、480小時，1250 ℃
二次焙燒----125、240 、280 小時，700-800 ℃
焙燒品的查看：外觀敲擊、電阻率、體積密度、抗壓強度、內部結構分析
浸漬是將炭資料置于壓力容器中，在一定的溫度和壓力條件下將液態浸漬劑瀝青浸入滲透到制品電極孔隙中的工藝進程。意圖是降低制品氣孔率，增加制品體積密度和機械強度，改善制品的導電和導熱功能。
浸漬的工藝流程及相關技術參數是：焙燒坯——外表清理——預熱（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（罐內或罐外）
浸漬品的查看：浸漬增重率G=(W2-W1)/W1×100%
一次浸漬品增重率≥14%
二次浸漬品增重率≥9%
三次浸漬品增重率≥5%
石墨化是指在高溫電爐內維護介質中把炭制品加熱到2300 ℃以上,使無定形亂層結構炭轉化成三維有序石墨晶質結構的高溫熱處理進程。
石墨化的意圖和效果：
①進步炭資料的導電、導熱性（電阻率降低4-5倍，導熱性進步約10倍）；
②進步炭資料的抗熱振功能和化學穩定性（線膨脹系數降低50-80%）；
③使炭資料具有潤滑性和抗磨性；
④排出雜質，進步炭資料的純度（制品的灰分由0.5-0.8%降到0.3%左右）。
石墨化進程的完成：
炭資料的石墨化是在2300-3000 ℃高溫下進行的，故工業上只有經過電加熱方法才能完成，即電流直接經過被加熱的焙燒品，這時裝入爐內的焙燒品既是經過電流發生高溫的導體，又是被加熱到高溫的目標。
目前廣泛選用的爐型有艾奇遜（Acheson）石墨化爐和內熱串接(LWG)爐。前者產量大、溫差大、電耗較高，后者加熱時刻短、電耗低、電阻率均勻但欠好裝接頭。
石墨化工藝進程的控制是經過測溫確認與升溫情況相適應的電功率曲線進行控制，通電時刻艾奇遜爐50-80小時，LWG爐9-15小時。
石墨化的電耗很大，一般為3200-4800KWh，工序成本約占整個出產成本的20-35%
石墨化品的查看：外觀敲擊、電阻率測驗
機械加工：炭石墨資料機械加工的意圖是依托切削加工來到達所需求的尺度、形狀、精度等，制成符合運用要求電極本體和接頭。
石墨電極加工分為電極本體和接頭兩個獨立加工進程。
本體加工包含鏜孔與粗平端面、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。
電極接頭銜接方法：圓錐形接頭銜接（一吋三扣和一吋四扣）、圓柱形接頭銜接、凹凸銜接（公母扣銜接）
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。用專用環規和板規等查看。
成品電極的查看：精度、分量、長度、直徑、體積密度、電阻率、預裝合作精度等。