Grafietelektrode is 'n hoë temperatuurbestande grafietgeleidende materiaal wat vervaardig word deur petroleumknie, naaldkooks as aggregaat en steenkoolbitumen as bindmiddel, wat geproduseer word deur 'n reeks prosesse soos knie, vorm, rooster, impregnering, grafitisering en meganiese verwerking van die materiaal.
Die grafietelektrode is 'n belangrike hoëtemperatuur-geleidende materiaal vir elektriese staalvervaardiging. Die grafietelektrode word gebruik om elektriese energie in die elektriese oond in te voer, en die hoë temperatuur wat deur die boog tussen die elektrode-einde en die lading gegenereer word, word as 'n hittebron gebruik om die lading vir staalvervaardiging te smelt. Ander ertsoonde wat materiale soos geel fosfor, industriële silikon en skuurmiddels smelt, gebruik ook grafietelektrodes as geleidende materiale. Die uitstekende en spesiale fisiese en chemiese eienskappe van grafietelektrodes word ook wyd gebruik in ander industriële sektore.
Die grondstowwe vir die produksie van grafietelektrodes is petroleumkooks, naaldkooks en koolteerpek.
Petroleumkooks is 'n vlambare vaste produk wat verkry word deur steenkoolresidu en petroleumpek te kook. Die kleur is swart en poreus, die hoofelement is koolstof, en die asinhoud is baie laag, gewoonlik onder 0.5%. Petroleumkooks behoort tot die klas van maklik grafietmaakbare koolstof. Petroleumkooks het 'n wye reeks gebruike in die chemiese en metallurgiese nywerhede. Dit is die hoofgrondstof vir die vervaardiging van kunsmatige grafietprodukte en koolstofprodukte vir elektrolitiese aluminium.
Petroleumkooks kan in twee tipes verdeel word: rou kooks en gekalsineerde kooks volgens die hittebehandelingstemperatuur. Die petroleumkooks wat deur vertraagde kooks verkry word, bevat 'n groot hoeveelheid vlugtige stowwe, en die meganiese sterkte is laag. Die gekalsineerde kooks word verkry deur die kalsinering van rou kooks. Die meeste raffinaderye in China produseer slegs kooks, en kalsineringsbewerkings word meestal in koolstofaanlegte uitgevoer.
Petroleumkooks kan verdeel word in hoëswaelkooks (wat meer as 1.5% swael bevat), mediumswaelkooks (wat 0.5%-1.5% swael bevat), en laeswaelkooks (wat minder as 0.5% swael bevat). Die produksie van grafietelektrodes en ander kunsmatige grafietprodukte word gewoonlik met laeswaelkooks vervaardig.
Naaldkooks is 'n soort hoëgehalte-kooks met 'n duidelike veselagtige tekstuur, 'n baie lae termiese uitbreidingskoëffisiënt en maklike grafitisering. Wanneer die kooks gebreek word, kan dit in dun repies verdeel word volgens tekstuur (die aspekverhouding is gewoonlik bo 1.75). 'n Anisotropiese veselagtige struktuur kan onder 'n polariserende mikroskoop waargeneem word en word daarom naaldkooks genoem.
Die anisotropie van fisies-meganiese eienskappe van naaldkooks is baie duidelik. Dit het goeie elektriese en termiese geleidingsvermoë parallel met die langasrigting van die deeltjie, en die termiese uitsettingskoëffisiënt is laag. Wanneer ekstrusiegietwerk gedoen word, word die langas van die meeste deeltjies in die ekstrusierigting gerangskik. Daarom is naaldkooks die belangrikste grondstof vir die vervaardiging van hoë-krag of ultra-hoë-krag grafietelektrodes. Die vervaardigde grafietelektrode het lae weerstand, 'n klein termiese uitsettingskoëffisiënt en goeie termiese skokweerstand.
Naaldkooks word verdeel in olie-gebaseerde naaldkooks wat uit petroleumresidu geproduseer word en steenkool-gebaseerde naaldkooks wat uit geraffineerde steenkoolpek-grondstowwe geproduseer word.
Steenkoolteer is een van die hoofprodukte van diep verwerking van steenkoolteer. Dit is 'n mengsel van verskeie koolwaterstowwe, swart by hoë temperatuur, semi-vaste of vaste by hoë temperatuur, geen vaste smeltpunt nie, versag na verhitting en dan gesmelt, met 'n digtheid van 1.25-1.35 g/cm3. Volgens die versagtingspunt word dit verdeel in lae temperatuur, medium temperatuur en hoë temperatuur asfalt. Die medium temperatuur asfalt opbrengs is 54-56% van steenkoolteer. Die samestelling van steenkoolteer is uiters ingewikkeld, wat verband hou met die eienskappe van steenkoolteer en die inhoud van heteroatome, en word ook beïnvloed deur die kookprosesstelsel en steenkoolteer verwerkingstoestande. Daar is baie aanwysers vir die karakterisering van steenkoolteerpek, soos bitumen versagtingspunt, tolueen onoplosbare stowwe (TI), kinolien onoplosbare stowwe (QI), kookswaardes en steenkoolpekreologie.
Steenkoolteer word as 'n bindmiddel en impregneermiddel in die koolstofbedryf gebruik, en die werkverrigting daarvan het 'n groot impak op die produksieproses en produkkwaliteit van koolstofprodukte. Die bindmiddelasfalt gebruik gewoonlik 'n mediumtemperatuur- of mediumtemperatuur-gemodifiseerde asfalt met 'n matige versagtingspunt, 'n hoë kookswaarde en 'n hoë β-hars. Die impregneermiddel is 'n mediumtemperatuurasfalt met 'n lae versagtingspunt, 'n lae kwaliteitsinhoud en goeie reologiese eienskappe.
Die volgende prentjie toon die produksieproses van grafietelektrode in 'n koolstofonderneming.
Kalsinering: Die koolstofhoudende grondstof word hittebehandel teen 'n hoë temperatuur om die vog en vlugtige stowwe daarin te verwyder, en die produksieproses wat ooreenstem met die verbetering van die oorspronklike kookprestasie word kalsinering genoem. Oor die algemeen word die koolstofhoudende grondstof gekalsineer deur gas en sy eie vlugtige stowwe as hittebron te gebruik, en die maksimum temperatuur is 1250-1350 °C.
Kalsinering bring diepgaande veranderinge in die struktuur en fisies-chemiese eienskappe van koolstofhoudende grondstowwe teweeg, hoofsaaklik in die verbetering van die digtheid, meganiese sterkte en elektriese geleidingsvermoë van kooks, die verbetering van die chemiese stabiliteit en oksidasieweerstand van kooks, en lê 'n fondament vir die daaropvolgende proses.
Gekalsineerde toerusting sluit hoofsaaklik tenkkalsineerders, roterende oonds en elektriese kalsineerders in. Die kwaliteitskontrole-indeks van kalsinering is dat die ware digtheid van petroleumkooks nie minder as 2.07g/cm3 is nie, die weerstand nie meer as 550μΩ.m is nie, die ware digtheid van naaldkooks nie minder as 2.12g/cm3 is nie, en die weerstand nie meer as 500μΩ.m is nie.
Rou materiaal vergruis en bestanddele
Voor die mengsel moet die gekalsineerde petroleumkooks en naaldkooks in grootmaat vergruis, gemaal en gesif word.
Die medium vergruising word gewoonlik uitgevoer deur vergruisingstoerusting van ongeveer 50 mm deur 'n kaakbreker, 'n hamerbreker, 'n rolbreker en dies meer om die 0.5-20 mm-grootte materiaal wat vir die mengsel benodig word, verder te vergruis.
Maal is 'n proses waar 'n koolstofhoudende materiaal tot 'n poeieragtige klein deeltjie van 0.15 mm of minder en 'n deeltjiegrootte van 0.075 mm of minder gemaal word deur middel van 'n suspensietipe ringrolmeul (Raymond-meul), 'n balmeul, of soortgelyke.
Sifting is 'n proses waarin 'n wye reeks materiale na 'n vergruising in verskeie deeltjiegrootte-reekse met 'n nou reeks groottes verdeel word deur 'n reeks siwwe met eenvormige openinge. Huidige elektrodeproduksie benodig gewoonlik 4-5 korrels en 1-2 poeiergrade.
Bestanddele is die produksieprosesse vir die berekening, weeg en fokus van die verskillende aggregate van aggregate en poeiers en bindmiddels volgens die formuleringsvereistes. Die wetenskaplike geskiktheid van die formulering en die stabiliteit van die bondelbewerking is van die belangrikste faktore wat die kwaliteitsindeks en prestasie van die produk beïnvloed.
Die formule moet 5 aspekte bepaal:
1Kies die tipe grondstowwe;
2 bepaal die verhouding van verskillende tipes grondstowwe;
3 bepaling van die deeltjiegrootte-samestelling van die vaste grondstof;
4 bepaal die hoeveelheid bindmiddel;
5 Bepaal die tipe en hoeveelheid bymiddels.
Knie: Meng en kwantifiseer koolstofhoudende korrels en poeiers van verskillende deeltjiegroottes met 'n sekere hoeveelheid bindmiddel by 'n sekere temperatuur, en knie die plastisiteitspasta in 'n proses wat knie genoem word.
Knieproses: droë meng (20-35 min) nat meng (40-55 min)
Die rol van knieding:
1 Wanneer dit droog gemeng word, word die verskillende grondstowwe eenvormig gemeng, en die vaste koolstofhoudende materiale van verskillende deeltjiegroottes word eenvormig gemeng en gevul om die kompaktheid van die mengsel te verbeter;
2 Nadat koolteerpek bygevoeg is, word die droë materiaal en die asfalt eenvormig gemeng. Die vloeibare asfalt bedek en benat die oppervlak van die korrels eenvormig om 'n laag asfaltbindingslaag te vorm, en al die materiale word aan mekaar gebind om 'n homogene plastiese smeer te vorm. Bevorderlik vir gietvorming;
3 dele koolteerpek dring die binneste ruimte van die koolstofhoudende materiaal binne, wat die digtheid en kohesiwiteit van die pasta verder verhoog.
Gietvorming: Die vorming van koolstofmateriaal verwys na die proses waar die gekniede koolstofpasta plasties vervorm word onder die eksterne krag wat deur die giettoerusting toegepas word om uiteindelik 'n groen liggaam (of rou produk) te vorm met 'n sekere vorm, grootte, digtheid en sterkte.
Tipes gietwerk, toerusting en produkte wat vervaardig word:
Gietmetode
Algemene toerusting
hoofprodukte
Gietwerk
Vertikale hidrouliese pers
Elektriese koolstof, laegraadse fynstruktuurgrafiet
Druk
Horisontale hidrouliese ekstruder
Skroef-ekstruder
Grafietelektrode, vierkantige elektrode
Vibrasievorming
Vibrasie gietmasjien
Aluminium koolstof baksteen, hoogoond koolstof baksteen
Isostatiese persing
Isostatiese gietmasjien
Isotropiese grafiet, anisotropiese grafiet
Drukbewerking
1 koel materiaal: skyfverkoelingsmateriaal, silinderverkoelingsmateriaal, meng- en knie-verkoelingsmateriaal, ens.
Verwyder die vlugtige stowwe, verminder die temperatuur tot 'n geskikte (90-120 °C) om die adhesie te verhoog, sodat die blokkerigheid van die pasta vir 20-30 minute eenvormig is.
2 Laai: druk ligbaffle —– 2-3 keer sny —- 4-10MPa verdigting
3 voordruk: druk 20-25MPa, tyd 3-5min, terwyl stofsuig
4 ekstrusie: druk die afskorting — 5-15MPa ekstrusie — sny — in die verkoelingsbak af
Tegniese parameters van ekstrusie: kompressieverhouding, perskamer- en spuitstuktemperatuur, verkoelingstemperatuur, voorbelastingsdruktyd, ekstrusiedruk, ekstrusiespoed, verkoelingswatertemperatuur
Groen liggaamsinspeksie: massadigtheid, voorkomsaftapping, analise
Kalsinering: Dit is 'n proses waarin die koolstofproduk se groen liggaam in 'n spesiaal ontwerpte verhittingsoond onder die beskerming van die vulstof gevul word om hoëtemperatuur-hittebehandeling uit te voer om die steenkoolpek in die groen liggaam te karboniseer. Die bitumenkooks wat gevorm word na die karbonisering van die steenkoolbitumen stol die koolstofhoudende aggregaat en die poeierdeeltjies saam, en die gekalsineerde koolstofproduk het hoë meganiese sterkte, lae elektriese weerstand, goeie termiese stabiliteit en chemiese stabiliteit.
Kalsinering is een van die hoofprosesse in die produksie van koolstofprodukte, en is ook 'n belangrike deel van die drie hoof hittebehandelingsprosesse van grafietelektrodeproduksie. Die kalsineringsproduksiesiklus is lank (22-30 dae vir bak, 5-20 dae vir oonde vir 2 bak), en hoër energieverbruik. Die kwaliteit van groenbraai het 'n impak op die kwaliteit van die finale produk en die produksiekoste.
Die groen steenkoolpek in die groen liggaam word tydens die roosterproses gekook, en ongeveer 10% van die vlugtige materiaal word vrygestel, en die volume word geproduseer deur 2-3% krimping, en die massaverlies is 8-10%. Die fisiese en chemiese eienskappe van die koolstofstaaf het ook aansienlik verander. Die porositeit het afgeneem van 1.70 g/cm3 tot 1.60 g/cm3 en die weerstand het afgeneem van 10000 μΩ·m tot 40-50 μΩ·m as gevolg van die toename in porositeit. Die meganiese sterkte van die gekalsineerde staaf was ook groot. Vir verbetering.
Die sekondêre bakproses is 'n proses waarin die gekalsineerde produk ondergedompel en dan gekalsineer word om die pik wat in die porieë van die gekalsineerde produk gedompel is, te karboniseer. Elektrodes wat hoër bulkdigtheid benodig (alle variëteite behalwe RP) en lasstukke moet bibak word, en die lasstukke word ook onderwerp aan 'n drie-dompel vier-bak of twee-dompel drie-bak.
Hoof oond tipe rooster:
Deurlopende werking - ringoond (met deksel, sonder deksel), tonnelooond
Onderbroke werking—-omgekeerde oond, ondervloerse braaier, boksbraaier
Kalsinasiekurwe en maksimum temperatuur:
Eenmalige roostering—-320, 360, 422, 480 uur, 1250 °C
Sekondêre roostering—-125, 240, 280 uur, 700-800 °C
Inspeksie van gebakte produkte: voorkoms, tapvorming, elektriese weerstand, massadigtheid, druksterkte, interne struktuuranalise
Impregnering is 'n proses waarin 'n koolstofmateriaal in 'n drukvat geplaas word en die vloeibare impregneermiddelpek onder sekere temperatuur- en druktoestande in die porieë van die produkelektrode gedompel word. Die doel is om die porositeit van die produk te verminder, die volumedigtheid en meganiese sterkte van die produk te verhoog, en die elektriese en termiese geleidingsvermoë van die produk te verbeter.
Die impregneringsproses en verwante tegniese parameters is: rooster van die billet – oppervlakreiniging – voorverhitting (260-380 °C, 6-10 uur) – laai van die impregneringstenk – stofsuig (8-9 kPa, 40-50 min) – Inspuiting van bitumen (180-200 °C) – Druksetting (1.2-1.5 MPa, 3-4 uur) – Terugkeer na asfalt – Verkoeling (binne of buite die tenk)
Inspeksie van geïmpregneerde produkte: gewigstoename tydens impregnering G=(W2-W1)/W1×100%
Een dip gewigstoename koers ≥14%
Sekondêre geïmpregneerde produk gewigstoename ≥ 9%
Drie doopprodukte gewigstoenamekoers ≥ 5%
Grafitisasie verwys na 'n hoëtemperatuur-hittebehandelingsproses waarin 'n koolstofproduk verhit word tot 'n temperatuur van 2300 °C of meer in 'n beskermende medium in 'n hoëtemperatuur-elektriese oond om 'n amorfe gelaagde koolstofstruktuur in 'n driedimensionele geordende grafietkristalstruktuur te omskep.
Die doel en effek van grafitisering:
1 verbeter die geleidingsvermoë en termiese geleidingsvermoë van die koolstofmateriaal (die weerstand word met 4-5 keer verminder, en die termiese geleidingsvermoë word met ongeveer 10 keer verhoog);
2 verbeter die termiese skokweerstand en chemiese stabiliteit van die koolstofmateriaal (lineêre uitbreidingskoëffisiënt verminder met 50-80%);
3 om die koolstofmateriaal smeer- en skuurbestandheid te maak;
4 Uitlaat onsuiwerhede, verbeter die suiwerheid van die koolstofmateriaal (die asinhoud van die produk word verminder van 0.5-0.8% tot ongeveer 0.3%).
Die realisering van die grafitiseringsproses:
Die grafitisering van koolstofmateriaal word uitgevoer teen 'n hoë temperatuur van 2300-3000 °C, dus kan dit slegs deur elektriese verhitting in die industrie bewerkstellig word, dit wil sê, die stroom gaan direk deur die verhitte gekalsineerde produk, en die gekalsineerde produk wat in die oond gelaai word, word opgewek deur die elektriese stroom teen 'n hoë temperatuur. Die geleier is weer 'n voorwerp wat tot 'n hoë temperatuur verhit word.
Oonde wat tans wyd gebruik word, sluit in Acheson-grafitisasie-oonde en interne hittekaskade-oonde (LWG). Eersgenoemde het 'n groot uitset, 'n groot temperatuurverskil en 'n hoë kragverbruik. Laasgenoemde het 'n kort verhittingstyd, lae kragverbruik, eenvormige elektriese weerstand en is nie geskik vir pas nie.
Die beheer van die grafitisasieproses word beheer deur die elektriese kragkurwe te meet wat geskik is vir die temperatuurstygingstoestand. Die kragtoevoertyd is 50-80 uur vir die Acheson-oond en 9-15 uur vir die LWG-oond.
Die kragverbruik van grafitisasie is baie groot, gewoonlik 3200-4800 kWh, en die proseskoste maak ongeveer 20-35% van die totale produksiekoste uit.
Inspeksie van grafietprodukte: voorkoms-tapping, weerstandstoets
Bewerking: Die doel van meganiese bewerking van koolstofgrafietmateriale is om die vereiste grootte, vorm, presisie, ens. te bereik deur te sny om die elektrodeliggaam en verbindings te maak in ooreenstemming met die gebruiksvereistes.
Grafietelektrodeverwerking word in twee onafhanklike verwerkingsprosesse verdeel: elektrodeliggaam en voeg.
Die liggaamsverwerking sluit drie stappe in: boor en growwe plat eindvlak, buitenste sirkel en plat eindvlak en freesdraad. Die verwerking van die koniese verbinding kan in 6 prosesse verdeel word: sny, plat eindvlak, motorkeëlvlak, freesdraad, boorbout en gleuf.
Verbinding van elektrodeverbindings: koniese verbinding (drie gespe en een gesp), silindriese verbinding, stampverbinding (manlike en vroulike verbinding)
Beheer van masjineringsakkuraatheid: draadtapsafwyking, draadsteek, las (gat) grootdiameterafwyking, lasgatkoaksialiteit, lasgatvertikaleheid, elektrode-eindevlakvlakte, lasvierpuntafwyking. Kontroleer met spesiale ringmeters en plaatmeters.
Inspeksie van voltooide elektrodes: akkuraatheid, gewig, lengte, deursnee, volumedigtheid, weerstand, voormonteringstoleransie, ens.
Plasingstyd: 31 Okt 2019