Grafita elektrodo estas alt-temperatur-rezista grafita konduktiva materialo produktita per naftoknedado, nadlokolao kiel agregaĵo kaj karbobitumo kiel ligilo, kiuj estas produktitaj per serio da procezoj kiel knedado, fandado, rostado, impregnado, grafitigado kaj mekanika prilaborado de materialoj.
La grafita elektrodo estas grava alt-temperatura konduktiva materialo por elektra ŝtalfabrikado. La grafita elektrodo estas uzata por enigi elektran energion al la elektra forno, kaj la alta temperaturo generita de la arko inter la elektroda fino kaj la ŝargo estas uzata kiel varmofonto por fandi la ŝargon por ŝtalfabrikado. Aliaj ercfornoj, kiuj fandas materialojn kiel flavan fosforon, industrian silicion kaj abraziaĵojn, ankaŭ uzas grafitajn elektrodojn kiel konduktivajn materialojn. La bonegaj kaj specialaj fizikaj kaj kemiaj ecoj de grafitaj elektrodoj estas ankaŭ vaste uzataj en aliaj industriaj sektoroj.
La krudmaterialoj por la produktado de grafitaj elektrodoj estas naftokolao, pinglokolao kaj karbogudropeĉo.
Petrola kolao estas flamiĝema solida produkto akirita per koaksado de karborestaĵoj kaj petrola peĉo. La koloro estas nigra kaj pora, la ĉefa elemento estas karbono, kaj la cindroenhavo estas tre malalta, ĝenerale sub 0.5%. Petrola kolao apartenas al la klaso de facile grafitigeblaj karbonoj. Petrola kolao havas vastan gamon da uzoj en la kemia kaj metalurgia industrioj. Ĝi estas la ĉefa kruda materialo por produkti artefaritajn grafitajn produktojn kaj karbonajn produktojn por elektroliza aluminio.
La naftokolao povas esti dividita en du tipojn: kruda kolao kaj kalcinita kolao laŭ la varmotraktada temperaturo. La unua naftokolao akirita per malfrua koaksado enhavas grandan kvanton da volatilaĵoj, kaj la mekanika forto estas malalta. La kalcinita kolao estas akirita per kalcinado de kruda kolao. Plej multaj rafinejoj en Ĉinio produktas nur kolaon, kaj kalcinadaj operacioj plejparte estas farataj en karbonaj plantoj.
Naftokolao povas esti dividita en altsulfuran kolaon (entenanta pli ol 1.5% da sulfuro), mezsulfuran kolaon (entenanta 0.5%-1.5% da sulfuro), kaj malaltsulfuran kolaon (entenanta malpli ol 0.5% da sulfuro). La produktado de grafitaj elektrodoj kaj aliaj artefaritaj grafitaj produktoj estas ĝenerale produktita uzante malaltsulfuran kolaon.
Pinglokolao estas speco de altkvalita kolao kun evidenta fibreca teksturo, tre malalta termika ekspansiokoeficiento kaj facila grafitiĝo. Kiam la kolao estas rompita, ĝi povas esti dividita en maldikajn striojn laŭ teksturo (la bildformato estas ĝenerale super 1.75). Anizotropa fibreca strukturo observeblas per polariga mikroskopo, kaj tial ĝi estas nomata pinglokolao.
La anizotropio de fizik-mekanikaj ecoj de pinglokolao estas tre evidenta. Ĝi havas bonan elektran kaj varmokonduktivecon paralelan al la longa akso de la partiklo, kaj la koeficiento de termika ekspansio estas malalta. Dum eltruda muldado, la longa akso de plej multaj partikloj estas aranĝita en la eltruda direkto. Tial, pinglokolao estas la ŝlosila krudmaterialo por fabrikado de alt-potencaj aŭ ultra-alt-potencaj grafitaj elektrodoj. La produktita grafita elektrodo havas malaltan rezistecon, malgrandan termikan ekspansiokoeficienton kaj bonan varmoŝokreziston.
Nadlokolao estas dividita en olebazitan nadlokolaon produktitan el naftorestaĵoj kaj karbobazitan nadlokolaon produktitan el rafinita karbopeĉo krudmaterialoj.
Karbogudro estas unu el la ĉefaj produktoj de profunda prilaborado de karbogudro. Ĝi estas miksaĵo de diversaj hidrokarbonoj, nigra je alta temperaturo, duonsolida aŭ solida je alta temperaturo, sen fiksa fandopunkto, moliĝanta post varmigo, kaj poste fandita, kun denseco de 1,25-1,35 g/cm3. Laŭ ĝia moliga punkto, ĝi estas dividita en malalttemperaturan, mezan kaj alttemperaturan asfalton. La rendimento de meza temperaturo estas 54-56% de karbogudro. La konsisto de karbogudro estas ekstreme komplika, kio rilatas al la ecoj de karbogudro kaj la enhavo de heteroatomoj, kaj ankaŭ estas influita de la sistemo de koaksado kaj la kondiĉoj de karbogudra prilaborado. Ekzistas multaj indikiloj por karakterizi karbogudran peĉon, kiel ekzemple bituma moliga punkto, toluenaj nesolveblaj substancoj (TI), kinolinaj nesolveblaj substancoj (QI), koaksaj valoroj kaj la reologio de karbopeĉo.
Karbogudro estas uzata kiel ligilo kaj impregnilo en la karbonindustrio, kaj ĝia efikeco havas grandan efikon sur la produktadprocezon kaj produktokvaliton de karbonproduktoj. La ligilo-asfalto ĝenerale uzas meztemperaturan aŭ meztemperaturan modifitan asfalton havantan moderan moligan punkton, altan koaksan valoron kaj altan β-rezinon. La impregnilo estas meztemperatura asfalto havanta malaltan moligan punkton, malaltan QI kaj bonajn reologiajn ecojn.
La sekva bildo montras la produktadprocezon de grafita elektrodo en karbonentrepreno.
Kalcinado: La karbona kruda materialo estas varmotraktita je alta temperaturo por forigi la humidon kaj volatilan materion en ĝi, kaj la produktada procezo korespondanta al plibonigo de la originala kuira efikeco nomiĝas kalcinado. Ĝenerale, la karbona kruda materialo estas kalcinata uzante gason kaj ĝiajn proprajn volatilaĵojn kiel varmofonton, kaj la maksimuma temperaturo estas 1250-1350 °C.
Kalcinado faras profundajn ŝanĝojn en la strukturo kaj fizik-kemiaj ecoj de karbonaj krudmaterialoj, ĉefe plibonigante la densecon, mekanikan forton kaj elektran konduktivecon de kolao, plibonigante la kemian stabilecon kaj oksidiĝan reziston de kolao, kaj metante fundamenton por la posta procezo.
Kalcinita ekipaĵo ĉefe inkluzivas tankan kalcinilon, rotacian fornon kaj elektran kalcinilon. La kvalito-kontrola indekso de kalcinado estas, ke la vera denseco de naftokolao ne estu malpli ol 2.07g/cm3, la rezisteco ne estu pli ol 550μΩ.m, la vera denseco de pinglokolao ne estu malpli ol 2.12g/cm3, kaj la rezisteco ne estu pli ol 500μΩ.m.
Krudmateriala dispremado kaj ingrediencoj
Antaŭ la arogado, la groca kalcinigita naftokolao kaj pinglokolao devas esti dispremitaj, muelitaj kaj kribritaj.
La meza dispremado kutime efektiviĝas per dispremada ekipaĵo de ĉirkaŭ 50 mm tra makzeldispremilo, marteldispremilo, ruldispremilo kaj similaj por plue dispremi la 0,5-20 mm grandan materialon bezonatan por la dozado.
Muelado estas procezo de muelado de karbona materialo al pulvora malgranda partiklo de 0,15 mm aŭ malpli kaj partikla grandeco de 0,075 mm aŭ malpli per pendotipa ringa rulmuelilo (Raymond-muelilo), pilmuelilo, aŭ similaĵo.
Kribrado estas procezo, en kiu vasta gamo da materialoj post dispremado estas dividita en plurajn partiklajn grandecintervalojn kun mallarĝa gamo da grandecoj tra serio de kribriloj kun unuformaj malfermaĵoj. Nuna elektrodproduktado kutime postulas 4-5 buletojn kaj 1-2 pulvorgradojn.
Ingrediencoj estas la produktadprocezoj por kalkuli, pezi kaj fokusigi la diversajn agregaĵojn de agregaĵoj kaj pulvoroj kaj ligiloj laŭ la postuloj de la formulo. La scienca taŭgeco de la formulo kaj la stabileco de la doza operacio estas inter la plej gravaj faktoroj, kiuj influas la kvalitan indekson kaj rendimenton de la produkto.
La formulo devas determini 5 aspektojn:
1Elektu la tipon de krudmaterialoj;
2 determini la proporcion de malsamaj specoj de krudmaterialoj;
3 determini la partiklan grandeckonsiston de la solida kruda materialo;
4 determinu la kvanton de ligilo;
5 Difinu la tipon kaj kvanton de aldonaĵoj.
Knedado: Miksi kaj kvantigi diversajn partiklograndecajn karbonatajn granulojn kaj pulvorojn kun certa kvanto da ligilo je certa temperaturo, kaj knedi la plastikecan paston en procezon nomatan knedado.
Kneda procezo: seka miksado (20-35 min) malseka miksado (40-55 min)
La rolo de knedado:
1 Kiam oni miksas seke, la diversaj krudmaterialoj estas unuforme miksitaj, kaj la solidaj karbonacaj materialoj de malsamaj partiklaj grandecoj estas unuforme miksitaj kaj plenigitaj por plibonigi la kompaktecon de la miksaĵo;
2 Post aldono de karbogudra peĉo, la seka materialo kaj la asfalto estas unuforme miksitaj. La likva asfalto unuforme kovras kaj malsekigas la surfacon de la granuloj por formi tavolon de asfalta liganta tavolo, kaj ĉiuj materialoj estas ligitaj unu al la alia por formi homogenan plastan ŝmiraĵon. Favorigas muldadon;
3 partoj de karbogudra peĉo penetras en la internan spacon de la karbona materialo, plue pliigante la densecon kaj kohezion de la pasto.
Muldado: La muldado de karbona materialo rilatas al la procezo de plasta deformado de la knedita karbona pasto sub la ekstera forto aplikata de la mulda ekipaĵo por fine formi verdan korpon (aŭ krudan produkton) havantan certan formon, grandecon, densecon kaj forton.
Tipoj de fandado, ekipaĵo kaj produktitaj produktoj:
Metodo de fandado
Komuna ekipaĵo
ĉefaj produktoj
Fandado
Vertikala hidraŭlika gazetaro
Elektra karbono, malaltkvalita fajnstruktura grafito
Premu
Horizontala hidraŭlika eltrudilo
Ŝraŭba eltrudilo
Grafita elektrodo, kvadrata elektrodo
Vibrada fandado
Vibrada muldmaŝino
Aluminia karbona briko, altforna karbona briko
Izostata premado
Izostata muldmaŝino
Izotropa grafito, anizotropa grafito
Premoperacio
1 malvarmiga materialo: diska malvarmiga materialo, cilindra malvarmiga materialo, miksaj kaj knedaj malvarmigaj materialoj, ktp.
Forigu la volatilaĵojn, malaltigu la temperaturon ĝis taŭga temperaturo (90-120 °C) por pliigi la adheron, tiel ke la blokeco de la pasto estu uniforma dum 20-30 minutoj.
2 Ŝarĝado: premu levigan deflektoron —– 2-3 fojojn tranĉante —-4-10MPa kompaktigo
3 antaŭpremo: premo 20-25MPa, tempo 3-5min, dum vakuado
4 eltrudado: premu la deflektoron —5-15MPa eltrudado — tranĉu — en la malvarmigan lavujon
Teknikaj parametroj de eltrudado: kunprema proporcio, temperaturo de la premĉambro kaj ajuto, malvarmiga temperaturo, antaŭŝarĝa premotempo, eltruda premo, eltruda rapido, temperaturo de la malvarmiga akvo
Verda korpo-inspektado: volumena denseco, aspekta frapetado, analizo
Kalcinado: Ĝi estas procezo, en kiu la verda korpo de karbona produkto estas plenigita en speciale desegnita hejtilo sub la protekto de la plenigaĵo por efektivigi alt-temperaturan varmotraktadon por karbonigi la karbopeĉon en la verda korpo. La bituma koakso formita post la karbonigo de la karbobitumo solidigas la karbonan agregaĵon kaj la pulvorajn partiklojn kune, kaj la kalcinita karbona produkto havas altan mekanikan forton, malaltan elektran rezistecon, bonan termikan stabilecon kaj kemian stabilecon.
Kalcinado estas unu el la ĉefaj procezoj en la produktado de karbonaj produktoj, kaj ankaŭ estas grava parto de la tri ĉefaj varmotraktadaj procezoj de grafitaj elektrodoj. La kalcinada produktadciklo estas longa (22-30 tagoj por bakado, 5-20 tagoj por fornoj por 2 bakado), kaj havas pli altan energikonsumon. La kvalito de verda rostado influas la kvaliton de la preta produkto kaj la produktokoston.
La verda karbopeĉo en la verda korpo estas koaksita dum la rostprocezo, kaj ĉirkaŭ 10% de la volatila materio estas eligita, kaj la volumeno estas produktita per 2-3% ŝrumpado, kaj la masperdo estas 8-10%. La fizikaj kaj kemiaj ecoj de la karbona peco ankaŭ ŝanĝiĝis signife. La poreco malpliiĝis de 1,70 g/cm³ al 1,60 g/cm³ kaj la rezisteco malpliiĝis de 10000 μΩ·m al 40-50 μΩ·m pro la pliiĝo de la poreco. La mekanika forto de la kalcinita peco ankaŭ estis granda. Por plibonigo.
La duaranga bakado estas procezo, en kiu la kalcinita produkto estas mergita kaj poste kalcinita por karbigi la peĉon mergitan en la porojn de la kalcinita produkto. Elektrodoj, kiuj postulas pli altan densecon (ĉiuj variaĵoj krom RP) kaj junto-blankaĵoj devas esti duoble bakitaj, kaj la junto-blankaĵoj ankaŭ estas submetitaj al tri-trempa kvar- aŭ du-trempa tri-bakado.
Ĉefa fornotipo de rostilo:
Kontinua funkciado — ringforno (kun kovrilo, sen kovrilo), tunelforno
Intermita operacio — inversa forno, subplanka rostilo, kestrolilo
Kalcinada kurbo kaj maksimuma temperaturo:
Unufoja rostado — 320, 360, 422, 480 horoj, 1250 °C
Dua rostado —-125, 240, 280 horoj, 700-800 °C
Inspektado de bakitaj produktoj: aspekta frapetado, elektra rezisteco, volumena denseco, kunprema forto, analizo de interna strukturo
Impregnado estas procezo, en kiu karbona materialo estas metita en premujon kaj la likva impregna peĉo estas mergita en la porojn de la produkta elektrodo sub certaj temperaturo- kaj premokondiĉoj. La celo estas redukti la porecon de la produkto, pliigi la densecon kaj mekanikan forton de la produkto, kaj plibonigi la elektran kaj varmokonduktivecon de la produkto.
La impregniga procezo kaj rilataj teknikaj parametroj estas: rostado de lignaĵo – surfaca purigado – antaŭvarmigo (260-380 °C, 6-10 horoj) – ŝarĝado de la impregniga tanko – vakuumado (8-9 KPa, 40-50 min) – injektado de bitumo (180-200 °C) – premadigo (1,2-1,5 MPa, 3-4 horoj) – reveno al asfalto – malvarmigo (ene aŭ ekstere de la tanko)
Inspektado de impregnitaj produktoj: pez-kresko-rapideco de impregniĝo G=(W2-W1)/W1×100%
Unu trempa pezgajnofteco ≥14%
Dua impregnita produkto pezgajnofteco ≥ 9%
Tri trempproduktoj havas pezgajnan indicon ≥ 5%
Grafitigo rilatas al alt-temperatura varmotraktada procezo, en kiu karbonprodukto estas varmigita ĝis temperaturo de 2300 °C aŭ pli en protekta medio en alt-temperatura elektra forno por konverti amorfan tavoligitan karbonstrukturon en tridimensian ordigitan grafitan kristalstrukturon.
La celo kaj efiko de grafitiĝo:
1 plibonigi la konduktivecon kaj varmokonduktivecon de la karbona materialo (la rezisteco estas reduktita je 4-5-oble, kaj la varmokonduktiveco estas pliigita je ĉirkaŭ 10-oble);
2 plibonigi la termikan ŝokreziston kaj kemian stabilecon de la karbona materialo (lineara ekspansiokoeficiento reduktita je 50-80%);
3 por plibonigi la karbonan materialon per lubrikeco kaj rezisto al abrazio;
4 Forigu malpuraĵojn, plibonigu la purecon de la karbona materialo (la cindroenhavo de la produkto reduktiĝas de 0,5-0,8% al ĉirkaŭ 0,3%).
La realigo de la grafitiga procezo:
La grafitiĝo de karbona materialo efektiviĝas je alta temperaturo de 2300-3000 °C, do ĝi povas esti realigita nur per elektra hejtado en la industrio, tio estas, la kurento rekte pasas tra la varmigita kalcinita produkto, kaj la kalcinita produkto ŝargita en la fornon estas generita per la elektra kurento je alta temperaturo. La konduktilo estas denove objekto, kiu estas varmigita ĝis alta temperaturo.
Fornoj nuntempe vaste uzataj inkluzivas Acheson-grafitigajn fornojn kaj internajn varmokaskadajn (LWG) fornojn. La unuaj havas grandan potencon, grandan temperaturdiferencon kaj altan energikonsumon. La dua havas mallongan varmigtempon, malaltan energikonsumon, unuforman elektran rezistecon kaj ne taŭgas por muntado.
La regado de la grafitiga procezo estas kontrolata per mezurado de la elektra potenckurbo, kiu taŭgas por la temperaturpliiĝo. La elektroproviztempo estas 50-80 horoj por la Acheson-forno kaj 9-15 horoj por la LWG-forno.
La energikonsumo de grafitigado estas tre granda, ĝenerale 3200-4800 kWh, kaj la procezkosto konsistigas ĉirkaŭ 20-35% de la totala produktokosto.
Inspektado de grafitigitaj produktoj: aspekta frapado, rezisteca testo
Maŝinado: La celo de mekanika maŝinado de karbonaj grafitaj materialoj estas atingi la bezonatan grandecon, formon, precizecon, ktp. per tranĉado por fari la elektrodan korpon kaj juntojn laŭ la uzkondiĉoj.
Grafita elektroda prilaborado estas dividita en du sendependajn prilaborajn procezojn: elektrodan korpon kaj junton.
La prilaborado de la korpo inkluzivas tri paŝojn: borado kaj malglata plata fina faco, ekstera cirklo kaj plata fina faco kaj frezado de fadeno. La prilaborado de konusa junto povas esti dividita en 6 procezojn: tranĉado, plata fina faco, aŭta konusa faco, frezado de fadeno, borado de boltoj kaj kanelado.
Konekto de elektrodaj juntoj: konusa artika konekto (tri bukoj kaj unu buko), cilindra artika konekto, tubera konekto (vira kaj ina konekto)
Kontrolo de maŝinprilabora precizeco: devio de la konuseco de la fadeno, paŝo de la fadeno, devio de granda diametro de la junto (truo), koaksialeco de la juntotruo, vertikaleco de la juntotruo, plateco de la fina faco de la elektrodo, kvarpunkta devio de la junto. Kontrolu per specialaj ringomezuriloj kaj platmezuriloj.
Inspektado de finitaj elektrodoj: precizeco, pezo, longo, diametro, volumena denseco, rezisteco, antaŭmuntada toleremo, ktp.
Afiŝtempo: 31-a de oktobro 2019