Grafít rafskaut er leiðandi grafít efni sem þolir háan hita og er framleitt með jarðolíuhnoðun, nálarkók sem samanlagðri blöndu og kolsbitúmeni sem bindiefni, sem eru framleidd með röð ferla eins og hnoðun, mótun, ristun, gegndreypingu, grafítvæðingu og vélrænni vinnslu.
Grafít rafskautið er mikilvægt leiðandi efni sem tekst vel við háan hita fyrir rafmagnsstálframleiðslu. Grafít rafskautið er notað til að senda raforku inn í rafmagnsofninn og háhitinn sem myndast við boga milli rafskautsenda og hleðslunnar er notaður sem hitagjafi til að bræða hleðsluna fyrir stálframleiðslu. Aðrir málmgrýtisofnar sem bræða efni eins og gult fosfór, iðnaðarsílikon og slípiefni nota einnig grafít rafskaut sem leiðandi efni. Framúrskarandi og sérstakir eðlis- og efnafræðilegir eiginleikar grafít rafskautanna eru einnig mikið notaðir í öðrum iðnaðargeirum.
Hráefnin til framleiðslu á grafítrafskautum eru jarðolíukók, nálarkók og koltjörubik.
Jarðolíukók er eldfimt fast efni sem fæst við kókunarvinnslu á kolaleifum og jarðolíubiki. Liturinn er svartur og gegndræpur, aðalefnið er kolefni og öskuinnihaldið er mjög lágt, almennt undir 0,5%. Jarðolíukók tilheyrir flokki kolefna sem auðvelt er að grafítera. Jarðolíukók hefur fjölbreytta notkun í efna- og málmiðnaði. Það er aðalhráefnið til framleiðslu á gervigrafitvörum og kolefnisvörum fyrir rafgreiningu álís.
Jarðolíukóki má skipta í tvo flokka: hrákók og brennt kók eftir hitameðferðarhita. Jarðolíukók, sem fæst með seinkuðu kóksun, inniheldur mikið magn af rokgjörnum efnum og hefur lágan vélrænan styrk. Brennt kók fæst með brennslu hrákóks. Flestar olíuhreinsunarstöðvar í Kína framleiða eingöngu kók og brennsluaðgerðir eru að mestu leyti framkvæmdar í kolefnisverksmiðjum.
Jarðolíukók má skipta í kók með háu brennisteinsinnihaldi (inniheldur meira en 1,5% brennistein), kók með miðlungs brennisteinsinnihaldi (inniheldur 0,5%-1,5% brennistein) og kók með lágu brennisteinsinnihaldi (inniheldur minna en 0,5% brennistein). Framleiðsla á grafítrafskautum og öðrum gervigrafítafurðum er almennt framkvæmd með kóki með lágu brennisteinsinnihaldi.
Nálkóks er tegund af hágæða kóki með greinilegri trefjaáferð, mjög lágum varmaþenslustuðli og auðvelda grafítmyndun. Þegar kókið er brotið er hægt að skipta því í mjóar ræmur eftir áferð (hlutfallshlutfallið er almennt yfir 1,75). Hægt er að sjá ósamhverfa trefjauppbyggingu undir skautunarsmásjá og er því kallað nálkóks.
Ósamhverfa eðlisfræðilegra og vélrænna eiginleika nálarkóks er mjög augljós. Það hefur góða raf- og varmaleiðni samsíða langás stefnu agnarinnar og varmaþenslustuðullinn er lágur. Við útpressunarmótun er langás flestra agna raðað í útpressunarátt. Þess vegna er nálarkók lykilhráefnið til framleiðslu á öflugum eða afar öflugum grafítrafskautum. Grafítrafskautið sem framleitt er hefur lágt viðnám, lítinn varmaþenslustuðul og góða varmaáfallsþol.
Nálkóks er skipt í nálkóks úr olíu sem er framleitt úr jarðolíuleifum og nálkóks úr kolum sem er framleitt úr hreinsuðu hráefni úr kolabiki.
Koltjöra er ein helsta afurðin úr djúpvinnslu koltjöru. Hún er blanda af ýmsum kolvetnum, svört við hátt hitastig, hálfföst eða föst við hátt hitastig, án fasts bræðslumarks, mýkist eftir upphitun og bræddist síðan, með eðlisþyngd upp á 1,25-1,35 g/cm3. Samkvæmt mýkingarmarki er hún skipt í lághita-, meðalhita- og háhitamalbik. Meðalhita-malbikuppskeran er 54-56% af koltjöru. Samsetning koltjöru er afar flókin, sem tengist eiginleikum koltjöru og innihaldi heteróatóma, og er einnig undir áhrifum kóksunarferlisins og vinnsluskilyrða koltjöru. Það eru margir vísbendingar um koltjörubik, svo sem mýkingarmark bitumens, óleysanlegt tólúen (TI), óleysanlegt kínólín (QI), kóksunargildi og seigfræði koltjöru.
Koltjöra er notuð sem bindiefni og gegndreypiefni í kolefnisiðnaðinum og virkni hennar hefur mikil áhrif á framleiðsluferlið og gæði kolefnisafurða. Bindiefnismalbik notar almennt meðalhita- eða meðalhitabreyttan malbik með miðlungs mýkingarmark, hátt kóksgildi og hátt β-plastefni. Gegndreypiefnið er meðalhita-malbik með lágt mýkingarmark, lágt líffræðilegt innihald (GAI) og góða seigjueiginleika.
Eftirfarandi mynd sýnir framleiðsluferli grafít rafskauts í kolefnisfyrirtæki.
Brenning: Kolefnisríka hráefnið er hitameðhöndlað við háan hita til að losa raka og rokgjörn efni sem það inniheldur, og framleiðsluferlið sem samsvarar því að bæta upprunalega eldunarárangurinn er kallað brenning. Almennt er kolefnisríka hráefnið brennt með því að nota gas og eigin rokgjörn efni sem hitagjafa, og hámarkshitastigið er 1250-1350 °C.
Brenning veldur djúpstæðum breytingum á uppbyggingu og efnafræðilegum eiginleikum kolefnisríkra hráefna, aðallega með því að bæta eðlisþyngd, vélrænan styrk og rafleiðni kóks, bæta efnafræðilegan stöðugleika og oxunarþol kóks og leggja þannig grunn að síðari ferlum.
Brennibúnaður inniheldur aðallega tankbrennsluofna, snúningsofna og rafmagnsbrennsluofna. Gæðavísitala brennslu er sú að raunverulegur eðlisþyngd jarðolíukokss sé ekki minni en 2,07 g/cm3, viðnámið sé ekki meira en 550 μΩ.m, raunverulegur eðlisþyngd nálarkokss sé ekki minni en 2,12 g/cm3 og viðnámið sé ekki meira en 500 μΩ.m.
Hráefnismulning og innihaldsefni
Áður en blandað er í blöndun verður að mylja, mala og sigta brennda jarðolíukoxinn og nálarkoxinn í lausu.
Meðalþykktin er venjulega framkvæmd með mulningsbúnaði sem er um 50 mm í gegnum kjálkamulningsvél, hamarmulningsvél, rúllumulningsvél og þess háttar til að mulja frekar 0,5-20 mm stórt efni sem þarf til blandunar.
Mölun er ferli þar sem kolefnisríkt efni er malað í duftkenndar smáar agnir sem eru 0,15 mm eða minni og með agnastærð 0,075 mm eða minni með því að nota hringvalsmyllu (Raymond-myllu), kúlukvörn eða þess háttar.
Sigtun er ferli þar sem fjölbreytt úrval efna, eftir mulning, er skipt í nokkur agnastærðarbil með þröngu stærðarbili í gegnum röð sigta með jöfnum opum. Núverandi rafskautaframleiðsla krefst venjulega 4-5 kúlna og 1-2 dufttegunda.
Innihaldsefni eru framleiðsluferlin til að reikna út, vigta og einbeita ýmsum efnum, svo sem dufti og bindiefnum, í samræmi við kröfur um samsetningu. Vísindaleg hentugleiki samsetningarinnar og stöðugleiki í lotuvinnslu eru meðal mikilvægustu þátta sem hafa áhrif á gæðavísitölu og afköst vörunnar.
Formúlan þarf að ákvarða 5 þætti:
1Veldu tegund hráefnis;
2 ákvarða hlutfall mismunandi gerða hráefna;
3 ákvarða agnastærðarsamsetningu fasta hráefnisins;
4 ákvarða magn bindiefnisins;
5 Ákvarðið gerð og magn aukefna.
Hnoðun: Að blanda saman og magngreina kolefniskorn og duft af ýmsum agnastærðum með ákveðnu magni af bindiefni við ákveðið hitastig og hnoða mýktarpasta í ferli sem kallast hnoðun.
Hnoðunarferli: þurrblöndun (20-35 mín.) blautblöndun (40-55 mín.)
Hlutverk hnoðunar:
1 Þegar þurrt er blandað saman eru hin ýmsu hráefni jafnt blandað saman og föstu kolefnisríku efnin af mismunandi agnastærðum eru jafnt blanduð saman og fyllt til að bæta þéttleika blöndunnar;
2 Eftir að koltjörubik hefur verið bætt við eru þurrefnin og malbikið blandað jafnt saman. Fljótandi malbikið hjúpar og vætir yfirborð kornanna jafnt til að mynda lag af asfaltbindiefni og öll efnin eru bundin saman til að mynda einsleitt plastútfelling. Hjálpar til við mótun;
Þrír hlutar af koltjörubiki smýgja inn í innra rými kolefnisríka efnisins og auka enn frekar eðlisþyngd og samloðunarþol mauksins.
Mótun: Mótun kolefnisefnis vísar til ferlisins þar sem hnoðað kolefnispasta er afmyndað plastískt undir ytri krafti sem mótunarbúnaðurinn beitir til að mynda að lokum grænan hlut (eða hráan hlut) með ákveðinni lögun, stærð, þéttleika og styrk.
Tegundir mótunar, búnaðar og vara sem framleiddar eru:
Mótunaraðferð
Algengur búnaður
helstu vörur
Mótun
Lóðrétt vökvapressa
Rafmagnskolefni, lággæða fínbyggingargrafít
Kreista
Lárétt vökvaþrýstibúnaður
Skrúfupressu
Grafít rafskaut, ferkantað rafskaut
Titringsmótun
Titringsmótunarvél
Ál kolefni múrsteinn, sprengjuofn kolefni múrsteinn
Ísóstatísk pressun
Ísóstatísk mótunarvél
Ísótrópískt grafít, anisótrópískt grafít
Kreistingaraðgerð
1. Kæliefni: kæliefni fyrir diska, kæliefni fyrir strokka, kæliefni til að blanda og hnoða o.s.frv.
Losaðu rokgjörn efni, lækkaðu hitastigið niður í viðeigandi hitastig (90-120°C) til að auka viðloðunina, þannig að þéttleiki mauksins sé jafn í 20-30 mínútur.
2 Hleðsla: ýttu á lyftiborðið —– 2-3 sinnum til að skera —- 4-10MPa þjöppun
3. forþrýstingur: þrýstingur 20-25 MPa, tími 3-5 mínútur, við ryksugu
4. útdráttur: þrýstið niður skúffunni — 5-15MPa útdráttur — skerið — í kælivaskinn
Tæknilegar breytur útdráttar: þjöppunarhlutfall, hitastig pressuklefa og stúts, kælihitastig, forþrýstingstími, útdráttarþrýstingur, útdráttarhraði, kælivatnshitastig
Grænn skoðun á líkama: þéttleiki, útlitsgreining, greining
Brenning: Þetta er ferli þar sem kolefnisafurðin er fyllt í sérhönnuðum hitunarofni undir vernd fylliefnisins til að framkvæma háhitameðferð til að kolefnisbinda kolið í græna afurðinni. Bitumenkókið sem myndast eftir kolefnisbindingu kolbitumensins storknar kolefnisríka agnið og duftkornin saman og brennda kolefnisafurðin hefur mikinn vélrænan styrk, lágt rafviðnám, góðan hitastöðugleika og efnafræðilegan stöðugleika.
Brenning er eitt af aðalferlunum í framleiðslu á kolefnisafurðum og er einnig mikilvægur hluti af þremur helstu hitameðferðarferlum við framleiðslu á grafít rafskautum. Brenningarferlið er langt (22-30 dagar fyrir bökun, 5-20 dagar fyrir ofna fyrir 2 bökun) og orkunotkunin er mikil. Gæði grænbrennslu hafa áhrif á gæði fullunninnar vöru og framleiðslukostnað.
Græna kolbitinn í græna efninu er kókaður við ristunarferlið og um 10% af rokgjörnum efnum losnar og rúmmálið myndast við 2-3% rýrnun og massatapið er 8-10%. Eðlis- og efnafræðilegir eiginleikar kolefnisstöngunnar breyttust einnig verulega. Götóttleiki minnkaði úr 1,70 g/cm3 í 1,60 g/cm3 og viðnámið minnkaði úr 10000 μΩ·m í 40-50 μΩ·m vegna aukinnar götuóttar. Vélrænn styrkur brennda stöngunnar var einnig mikill. Til úrbóta.
Aukabökun er ferli þar sem brennda afurðin er sökkt í og síðan brennd til að kolefnisbinda bikið sem er sökkt í svitaholur brenndu afurðarinnar. Rafskaut sem krefjast meiri þéttleika (allar gerðir nema RP) og samskeytisbökunarefni þurfa að vera tvíbökuð, og samskeytisbökunarefnin eru einnig þrisvar sinnum dýft fjórum sinnum eða tví sinnum dýft þreföldum sinnum.
Aðalgerð ofns:
Stöðug notkun - hringofn (með loki, án loks), göngofn
Rekstrarhraði með hléum — öfug ofn, gólfristunarofn, kassaristunarofn
Brenniferill og hámarkshitastig:
Einu sinni ristun —- 320, 360, 422, 480 klukkustundir, 1250 °C
Aukabrennsla —-125, 240, 280 klukkustundir, 700-800 °C
Skoðun á bökuðum vörum: útlit tappa, rafviðnám, rúmmálsþéttleiki, þjöppunarstyrkur, innri uppbyggingargreining
Gegndræpi er ferli þar sem kolefnisefni er sett í þrýstiílát og fljótandi gegndræpisefni er sökkt í svitaholur rafskautsins við ákveðin hitastig og þrýstingsskilyrði. Tilgangurinn er að draga úr gegndræpi vörunnar, auka rúmmálsþéttleika og vélrænan styrk vörunnar og bæta raf- og varmaleiðni vörunnar.
Gegndreypingarferlið og tengdir tæknilegir þættir eru: ristun á efnisstöngum – yfirborðshreinsun – forhitun (260-380 °C, 6-10 klst.) – hleðsla á gegndreypingartankinn – sog (8-9 kPa, 40-50 mín.) – innspýting á malbiki (180-200 °C) – þrýstingur (1,2-1,5 MPa, 3-4 klst.) – aftur á malbikið – kæling (innan eða utan tanksins)
Skoðun á gegndreyptum vörum: þyngdaraukning gegndreypingar G = (W2-W1) / W1 × 100%
Þyngdaraukning í einni dýfingu ≥14%
Þyngdaraukning á annarri gegndreyptri vöru ≥ 9%
Þrjár dýfingarvörur þyngdaraukning ≥ 5%
Grafítvæðing vísar til háhitameðferðarferlis þar sem kolefnisafurð er hituð upp í 2300°C eða meira í verndandi miðli í háhita rafmagnsofni til að umbreyta ókristalla lagskiptu kolefnisbyggingu í þrívíddar raðaða grafítkristallbyggingu.
Tilgangur og áhrif grafítiseringar:
1. bæta leiðni og varmaleiðni kolefnisefnisins (viðnámið minnkar um 4-5 sinnum og varmaleiðnin eykst um það bil 10 sinnum);
2 bæta hitaáfallsþol og efnafræðilegan stöðugleika kolefnisefnisins (línulegur útvíkkunarstuðull minnkaður um 50-80%);
3 til að gera kolefnisefnið smurhæft og núningþolið;
4 Útblástursóhreinindi, bæta hreinleika kolefnisefnisins (öskuinnihald vörunnar minnkar úr 0,5-0,8% í um 0,3%).
Aðferð grafítiseringar:
Grafítisering kolefnisefnis fer fram við háan hita, 2300-3000°C, þannig að það er aðeins hægt að framkvæma það með rafhitun í iðnaði, það er að segja, straumurinn fer beint í gegnum hituðu brenndu vöruna og brenndu vöruna sem er hlaðin inn í ofninn myndast við rafstraum við háan hita. Leiðarinn er aftur hlutur sem er hitaður upp í háan hita.
Ofnar sem eru mikið notaðir nú eru meðal annars Acheson grafítiseringarofnar og innri hitakaskaðaofnar (LWG). Sá fyrrnefndi hefur mikla afköst, mikinn hitamun og mikla orkunotkun. Sá síðarnefndi hefur stuttan upphitunartíma, litla orkunotkun, einsleita rafviðnám og hentar ekki til ísetningar.
Stýring grafítmyndunarferlisins er stýrt með því að mæla raforkukúrfuna sem hentar hitastigshækkunaraðstæðum. Aflgjafatíminn er 50-80 klukkustundir fyrir Acheson ofninn og 9-15 klukkustundir fyrir LWG ofninn.
Orkunotkun grafítunar er mjög mikil, almennt 3200-4800 kWh, og framleiðslukostnaðurinn nemur um 20-35% af heildarframleiðslukostnaði.
Skoðun á grafítuðum vörum: útlitsprófun, viðnámsprófun
Vélræn vinnsla: Tilgangur vélrænnar vinnslu á kolefnisgrafítefnum er að ná fram nauðsynlegri stærð, lögun, nákvæmni o.s.frv. með því að skera til að búa til rafskautshlutann og samskeytin í samræmi við notkunarkröfur.
Vinnsla grafítrafskauta er skipt í tvö óháð vinnsluferli: rafskautshlutann og samskeytið.
Vinnsla á búknum felur í sér þrjú skref: borun og grófgerð flatt endaflöt, ytri hringlaga og flatt endaflöt og fræsingu á þræði. Vinnslu á keilulaga samskeytum má skipta í sex ferli: skurð, flatt endaflöt, bílkeiluflöt, fræsingu á þræði, borun á boltum og rauf.
Tenging rafskautssamskeyta: keilulaga samskeyti (þrjár spennur og ein spenna), sívalningslaga samskeyti, höggtenging (karl- og kvenkyns tenging)
Stjórnun á nákvæmni vinnslu: frávik á keiluþræði, þráðhæð, frávik á stórum þvermáli samskeyta (hola), samása samskeytahola, lóðrétt staða samskeytahola, flatneskja á enda rafskautsins, fjögurra punkta frávik samskeyta. Athugið með sérstökum hringmælum og plötumælum.
Skoðun á fullunnum rafskautum: nákvæmni, þyngd, lengd, þvermál, rúmmálsþéttleiki, viðnám, þol fyrir samsetningu o.s.frv.
Birtingartími: 31. október 2019