Eng Grafitelektrode ass e qualitativ héichwäerteg, leetfäegt Grafitmaterial, dat duerch Pëtrolsknéidung, Nadelkoks als Aggregat a Kuelenbitumen als Bindemittel produzéiert gëtt a vun enger Rei vu Prozesser wéi Knéidung, Formen, Réischteren, Imprägnatioun, Graphitiséierung a mechanesch Veraarbechtung hiergestallt gëtt.
D'Graphitelektrode ass e wichtegt héichtemperaturleitend Material fir d'Stolproduktioun. D'Graphitelektrode gëtt benotzt fir elektresch Energie an den elektreschen Uewen anzeféieren, an déi héich Temperatur, déi duerch de Bou tëscht dem Elektrodenende an der Ladung generéiert gëtt, gëtt als Hëtztquell benotzt fir d'Ladung fir d'Stolproduktioun ze schmëlzen. Aner Äerzofen, déi Materialien wéi giel Phosphor, industriellt Silizium an Abrasiven schmëlzen, benotzen och Graphitelektroden als leitend Materialien. Déi exzellent a speziell physikalesch a chemesch Eegeschafte vu Graphitelektroden ginn och wäit verbreet an aneren Industriesecteuren agesat.
D'Rohmaterialien fir d'Produktioun vu Graphitelektroden sinn Petroleumkoks, Nadelkoks a Kueleteer.
Pëtrolskoks ass e brennbares fest Produkt, dat duerch Koksung vu Kueleverstänn a Pëtrolspeck kritt gëtt. D'Faarf ass schwaarz a poréis, den Haaptelement ass Kuelestoff, an den Äschegehalt ass ganz niddreg, normalerweis ënner 0,5%. Pëtrolskoks gehéiert zu der Klass vum liicht graphitiséierbare Kuelestoff. Pëtrolskoks huet e breede Spektrum un Uwendungen an der chemescher an metallurgescher Industrie. Et ass dat wichtegst Rohmaterial fir d'Produktioun vu künstleche Graphitprodukter a Kuelestoffprodukter fir elektrolytescht Aluminium.
De Pëtrolskoks kann no der Hëtztbehandlungstemperatur an zwou Zorten opgedeelt ginn: Réikoks a kalzinéierte Koks. De fréiere Pëtrolskoks, deen duerch verzögert Koksen kritt gëtt, enthält eng grouss Quantitéit u flüchtege Substanzen, an d'mechanesch Stäerkt ass niddreg. De kalzinéierte Koks gëtt duerch Kalzinatioun vu Réikoks kritt. Déi meescht Raffinerien a China produzéieren nëmme Koks, an d'Kalzinatiounsoperatioune ginn haaptsächlech a Kuelestoffanlagen duerchgefouert.
Pëtrolskoks kann an héichschwefelhaft Koks (mat méi wéi 1,5% Schwefel), mëttelschwefelhaft Koks (mat 0,5%-1,5% Schwefel) a schwefelarme Koks (mat manner wéi 0,5% Schwefel) opgedeelt ginn. D'Produktioun vu Graphitelektroden an aner künstleche Graphitprodukter gëtt allgemeng mat schwefelarme Koks gemaach.
Nadelkoks ass eng Zort héichqualitative Koks mat enger offensichtlecher faseriger Textur, engem ganz niddrege Wärmeausdehnungskoeffizient an einfacher Graphitiséierung. Wann de Koks gebrach ass, kann en no der Textur a schlank Sträife gespléckt ginn (d'Aspektverhältnis ass normalerweis iwwer 1,75). Eng anisotrop fasereg Struktur kann ënner engem Polariséierungsmikroskop observéiert ginn a gëtt dofir als Nadelkoks bezeechent.
D'Anisotropie vun de physiko-mechaneschen Eegeschafte vum Nadelkoks ass ganz offensichtlech. Et huet eng gutt elektresch a thermesch Konduktivitéit parallel zu der Längsachsrichtung vum Partikel, an de Koeffizient vun der thermescher Ausdehnung ass niddreg. Beim Extrusiounsformen ass déi laang Achs vun de meeschte Partikelen an der Extrusiounsrichtung ubruecht. Dofir ass Nadelkoks dat wichtegst Rohmaterial fir d'Produktioun vun Héichleistungs- oder Ultraleistungs-Grafitelektroden. Déi produzéiert Graphitelektrode huet e niddrege Widderstand, e klenge Wärmeausdehnungskoeffizient a gutt Wärmeschockbeständegkeet.
Nadelkoks gëtt opgedeelt an Nadelkoks op Uelegbasis, deen aus Pëtrolsreschter produzéiert gëtt, a Nadelkoks op Kuelbasis, deen aus raffinéierte Kueleverroumaterialien produzéiert gëtt.
Kuelesteer ass ee vun den Haaptprodukter vun der Déifveraarbechtung vu Kuelesteer. Et ass eng Mëschung aus verschiddene Kuelewaasserstoffer, schwaarz bei héijer Temperatur, halleffest oder fest bei héijer Temperatur, kee feste Schmelzpunkt, gëtt no der Erhëtzung mëll a geschmolz, mat enger Dicht vun 1,25-1,35 g/cm3. No sengem Weichmachungspunkt gëtt en an Niddertemperatur-, Mëtteltemperatur- an Héichtemperatur-Asphalt opgedeelt. D'Ausbezuelung vu Mëtteltemperatur-Asphalt ass 54-56% vum Kuelesteer. D'Zesummesetzung vu Kuelesteer ass extrem komplizéiert, wat mat den Eegeschafte vu Kuelesteer an dem Gehalt vun Heteroatome zesummenhänkt, an och vum Koksprozesssystem an de Kuelesteerveraarbechtungsbedingungen beaflosst gëtt. Et gëtt vill Indikatoren fir d'Charakteriséierung vu Kuelesteerpech, wéi z. B. Bitumen-Weichmachungspunkt, Toluol-onléislech Substanzen (TI), Chinolin-onléislech Substanzen (QI), Kokswäerter a Kuelesteer-Rheologie.
Kuelesteer gëtt als Bindemittel an Imprägnant an der Kuelestoffindustrie benotzt, a seng Leeschtung huet e groussen Afloss op de Produktiounsprozess an d'Produktqualitéit vu Kuelestoffprodukter. De Bindemasfalt benotzt normalerweis e mëttleren oder mëttleren Temperaturmodifizéierten Asphalt mat engem mëttelméissegen Erweichungspunkt, engem héije Koksungswäert an engem héije β-Harz. Den Imprägnatiounsmëttel ass e mëttleren Temperaturasphalt mat engem niddrege Erweichungspunkt, engem niddrege Qualitéitswäert (QI) a gudde rheologeschen Eegeschaften.
Déi folgend Bild weist de Produktiounsprozess vun enger Graphitelektrode an engem Kuelestoffbetrieb.
Kalzinatioun: De kuelestoffhaltege Rohmaterial gëtt bei héijer Temperatur hëtzebehandelt, fir d'Fiichtegkeet an déi flüchteg Substanzen, déi dran enthale sinn, ofzebauen, an de Produktiounsprozess, deen der Verbesserung vun der ursprénglecher Kachleistung entsprécht, gëtt Kalzinatioun genannt. Am Allgemengen gëtt de kuelestoffhaltege Rohmaterial kalzinéiert, andeems Gas a seng eege flüchteg Substanzen als Hëtztquell benotzt ginn, an déi maximal Temperatur ass 1250-1350 °C.
D'Kalzinatioun bréngt déifgräifend Ännerungen an der Struktur a physikalesch-chemescher Eegeschafte vu kuelestoffhaltege Rohmaterialien mat sech, haaptsächlech andeems d'Dicht, d'mechanesch Stäerkt an d'elektresch Leetfäegkeet vum Koks verbessert ginn, d'chemesch Stabilitéit an d'Oxidatiounsbeständegkeet vum Koks verbessert ginn, wouduerch d'Grondlag fir de spéidere Prozess geluecht gëtt.
Zu der Kalzinéierungsausrüstung gehéieren haaptsächlech Tankkalzinéierer, Rotatiounsuewen an elektresche Kalzinéierer. De Qualitéitskontrollindex vun der Kalzinéierung ass, datt déi richteg Dicht vum Pëtrolskoks net manner wéi 2,07 g/cm3 ass, de Widderstand net méi wéi 550 μΩ.m ass, déi richteg Dicht vum Nadelkoks net manner wéi 2,12 g/cm3 ass, an de Widderstand net méi wéi 500 μΩ.m ass.
Rohmaterialzerklebung an Zutaten
Virun der Partie muss de kalzinéierte Petroleumkoks an de Nadelkoks am Groussen a Ganzen zerdrückt, gemuel a gesieft ginn.
Dat mëttelgrouss Zerkleineren gëtt normalerweis mat Zerkleinerungsanlagen vun ongeféier 50 mm duerch e Kieferzerkleinerer, en Hammerzerkleinerer, e Walzzerkleinerer a ähnleches duerchgefouert, fir dat Material mat enger Gréisst vun 0,5-20 mm, dat fir d'Batchéierung gebraucht gëtt, weider ze zerkleineren.
Fräsen ass e Prozess beim Malen vun engem kuelestoffhaltege Material zu engem pulverfërmegen, klengen Partikel vun 0,15 mm oder manner an enger Partikelgréisst vun 0,075 mm oder manner mat Hëllef vun enger Suspensionsringwalzmill (Raymond-Mill), enger Kugelmill oder ähnlechem.
Siebung ass e Prozess, bei deem eng breet Palette vu Materialien no engem Zerkleeë vun enger Mass duerch eng Serie vu Sieb mat gläichméissegen Öffnungen a verschidde Partikelgréisstberäicher mat engem enke Gréisstberäich opgedeelt gëtt. Déi aktuell Elektrodenproduktioun erfuerdert normalerweis 4-5 Pellets an 1-2 Pulverqualitéiten.
Zutaten sinn d'Produktiounsprozesser fir d'Berechnung, d'Wiege an d'Konzentratioun vun de verschiddenen Aggregater vun Aggregater a Pudder a Bindemittel no den Ufuerderunge vun der Formuléierung. Déi wëssenschaftlech Gëeegentheet vun der Formuléierung an d'Stabilitéit vum Batching-Operatioun gehéieren zu de wichtegste Faktoren, déi de Qualitéitsindex an d'Leeschtung vum Produkt beaflossen.
D'Formel muss 5 Aspekter bestëmmen:
1 Wielt d'Aart vu Rohmaterialien;
2 de Verhältnes vun de verschiddenen Zorte vu Rohmaterialien bestëmmen;
3. Bestëmmung vun der Partikelgréisstzesummesetzung vum festen Rohmaterial;
4 d'Quantitéit vum Bindemittel bestëmmen;
5 Bestëmmt d'Aart an d'Quantitéit vun den Zousätz.
Knidden: D'Mischen a Quantifizéierung vu Kuelestoffgranulat a -pulver mat verschiddene Partikelgréissten mat enger bestëmmter Quantitéit u Bindemittel bei enger bestëmmter Temperatur, an d'Knietung vun der Plastizitéitspaste an engem Prozess, deen Knietung genannt gëtt.
Knietprozess: dréchent Mëschen (20-35 Min.) Naass Mëschen (40-55 Min.)
D'Roll vum Knéien:
1 Beim Dréchemëschen ginn déi verschidde Rohmaterialien gläichméisseg gemëscht, an déi fest Kuelestoffhalteg Materialien mat verschiddene Partikelgréissten ginn gläichméisseg gemëscht a gefëllt fir d'Kompaktheet vun der Mëschung ze verbesseren;
2 Nodeems d'Kueleteerpech bäigefüügt gouf, ginn dat dréchent Material an den Asphalt gläichméisseg vermëscht. De flëssegen Asphalt beschichtet an naass d'Uewerfläch vum Granulat gläichméisseg, fir eng Schicht Asphaltbindungsschicht ze bilden, an all d'Materialien ginn matenee verbonnen, fir eng homogen Plastikschicht ze bilden. Fërdert d'Formung;
3 Deeler Kueleteerpech dréngen an den banneschten Raum vum kuelestoffhaltege Material, wouduerch d'Dicht an d'Kohäsioun vun der Paste weider erhéicht ginn.
Formen: D'Formen vu Kuelestoffmaterial bezitt sech op de Prozess vun der plastescher Deformatioun vun der geknieter Kuelestoffpaste ënner der externer Kraaft, déi vun der Formausrüstung ausgeübt gëtt, fir schliisslech e grénge Kierper (oder e Réiprodukt) mat enger bestëmmter Form, Gréisst, Dicht a Stäerkt ze bilden.
Aarte vu Formen, Ausrüstung a produzéierte Produkter:
Formmethod
Gemeinsam Ausrüstung
Haaptprodukter
Formen
Vertikal hydraulesch Press
Elektresche Kuelestoff, Graphit mat nidderegem Qualitéitsgrad a feiner Struktur
Drécken
Horizontalen hydrauleschen Extruder
Schraubeextruder
Grafitelektrode, Quadratelektrode
Vibratiounsformen
Vibratiounsformmaschinn
Aluminium Kuelestoff Zille, Héichuewen Kuelestoff Zille
Isostatesch Pressen
Isostatesch Sprëtzmaschinn
Isotropescht Grafit, anisotropescht Grafit
Dréckoperatioun
1 killt Material: Scheiwenkillmaterial, Zylinderkillmaterial, Killmaterial fir ze mëschen an ze kneden, etc.
Entléisst déi flüchteg Substanzen, reduzéiert d'Temperatur op eng passend Temperatur (90-120 °C) fir d'Adhäsioun ze verbesseren, sou datt d'Klammegkeet vun der Paste fir 20-30 Minutten gläichméisseg ass.
2 Lueden: Dréckt d'Luuchtschlag - 2-3 Mol schneiden - 4-10 MPa Verdichtung
3 Virdrock: Drock 20-25 MPa, Zäit 3-5 Minutten, beim Staubsaugen
4 Extrusioun: Dréckt d'Scheif erof — 5-15MPa Extrusioun — Schnëtt — an de Killsénk
Technesch Parameter vun der Extrusioun: Kompressiounsverhältnis, Presskammer- an Düsentemperatur, Killtemperatur, Virbelaaschtungsdrockzäit, Extrusiounsdrock, Extrusiounsgeschwindegkeet, Killwaassertemperatur
Inspektioun vu grénge Kierper: Volumendicht, Ausgesinn, Analyse
Kalzinatioun: Et ass e Prozess, bei deem de grénge Kierper vum Kuelestoffprodukt an engem speziell entwéckelten Heizuewen ënner dem Schutz vum Fëllstoff gefëllt gëtt, fir eng Héichtemperatur-Hëtzbehandlung duerchzeféieren, fir de Kuelepech am grénge Kierper ze karboniséieren. De Bitumenkoks, deen no der Karboniséierung vum Kuelebitumen entsteet, verfestigt dat kuelestoffhaltegt Aggregat an d'Pulverpartikelen zesummen, an dat kalzinéiert Kuelestoffprodukt huet eng héich mechanesch Festigkeit, e niddrege elektresche Widderstand, eng gutt thermesch Stabilitéit a chemesch Stabilitéit.
D'Bräizung ass ee vun den Haaptprozesser bei der Produktioun vu Kuelestoffprodukter a spillt och eng wichteg Roll bei den dräi Haaptwärmebehandlungsprozesser vun der Graphitelektrodeproduktioun. De Produktiounszyklus vun der Bréizung ass laang (22-30 Deeg beim Baken, 5-20 Deeg fir Uewen fir 2 Baken) an huet en héijen Energieverbrauch. D'Qualitéit vum grénge Réischteren huet en Afloss op d'Qualitéit vum fäerdege Produkt an d'Produktiounskäschten.
De grénge Kuelekuelepech am Gréngkierper gëtt beim Réischtere verkokst, an ongeféier 10% vun der flüchteger Matière gëtt ofgelooss, an de Volumen gëtt duerch 2-3% Schrumpfung produzéiert, an de Masseverloscht ass 8-10%. Déi physikalesch a chemesch Eegeschafte vum Kuelestoffstéck hunn sech och däitlech geännert. D'Porositéit ass vun 1,70 g/cm3 op 1,60 g/cm3 erofgaang an de Widderstand ass vun 10000 μΩ·m op 40-50 μΩ·m wéinst der Erhéijung vun der Porositéit erofgaang. Déi mechanesch Stäerkt vum kalzinéierte Stéck war och grouss. Fir Verbesserung.
D'Sekundärbaken ass e Prozess, bei deem dat kalzinéiert Produkt agetaucht an duerno kalzinéiert gëtt, fir den Pech, deen an de Poren vum kalzinéierte Produkt agetaucht ass, ze karboniséieren. Elektroden, déi eng méi héich Schumstoffdicht erfuerderen (all Varianten ausser RP) a Verbindungsblieder mussen zweemol gebak ginn, an d'Verbindungsblieder ginn och dräimol a véiermol gebak oder zweemol a dräimol gebak.
Haaptuewentyp vum Réischter:
Kontinuéierleche Betrib - Ringuewen (mat Deckel, ouni Deckel), Tunnellewen
Intermittéierende Betrib - Réckwärtsuewen, Buedemréischter, Këschtréischter
Kalzinatiounskurve a maximal Temperatur:
Eemol Réischteren - 320, 360, 422, 480 Stonnen, 1250 °C
Sekundärréischteren - 125, 240, 280 Stonnen, 700-800 °C
Inspektioun vu gebakene Produkter: Ausgesinn, elektresche Widderstand, Volumendicht, Drockfestigkeit, intern Strukturanalyse
Imprägnatioun ass e Prozess, bei deem e Kuelestoffmaterial an en Drockbehälter placéiert gëtt an de flëssege Imprägnantpech ënner bestëmmten Temperatur- a Drockbedingungen an d'Poren vun der Produktelektrode getippt gëtt. Den Zweck ass d'Porositéit vum Produkt ze reduzéieren, d'Schummdicht an d'mechanesch Stäerkt vum Produkt ze erhéijen an d'elektresch an d'thermesch Leetfäegkeet vum Produkt ze verbesseren.
Den Imprägnatiounsprozess an déi domat verbonne technesch Parameter sinn: Réischteren vum Billet – Uewerflächenreinigung – Virhëtzen (260-380 °C, 6-10 Stonnen) – Belueden vum Imprägnatiounstank – Staubsaugen (8-9 kPa, 40-50 min) – Injektioun vu Bitumen (180-200 °C) – Drocksetzen (1,2-1,5 MPa, 3-4 Stonnen) – Réckféierung op den Asphalt – Ofkille (am oder baussent dem Tank)
Inspektioun vun imprägnéierte Produkter: Imprägnatiounsgewiichtszunahme G=(W2-W1)/W1×100%
Gewiichtszunahmequote bei engem Tauchgang ≥14%
Gewiichtszunahme vun engem sekundär imprägnéierte Produkt ≥ 9%
Dräi Tauchprodukter Gewiichtszunahmequote ≥ 5%
Grafitiséierung bezitt sech op en Héichtemperatur-Hëtzbehandlungsprozess, bei deem e Kuelestoffprodukt an engem Schutzmedium an engem Héichtemperatur-Elektrouewen op eng Temperatur vun 2300 °C oder méi erhëtzt gëtt, fir eng amorph Schichtstruktur vu Kuelestoff an eng dräidimensional geuerdnete Graphitkristallstruktur ëmzewandelen.
Den Zweck an den Effekt vun der Graphitiséierung:
1. d'Konduktivitéit an d'Wärmeleitfäegkeet vum Kuelestoffmaterial verbesseren (de Widderstand gëtt ëm d'4-5-Fach reduzéiert, an d'Wärmeleitfäegkeet gëtt ëm ongeféier d'10-Fach erhéicht);
2. d'Resistenz géint thermesch Schock an d'chemesch Stabilitéit vum Kuelestoffmaterial verbesseren (linearen Expansiounskoeffizient ëm 50-80% reduzéiert);
3 fir d'Schmier- a Abriebsbeständegkeet vum Kuelestoffmaterial ze verbesseren;
4 Ofgasongräumegkeeten, Verbesserung vun der Rengheet vum Kuelestoffmaterial (den Äschegehalt vum Produkt gëtt vun 0,5-0,8% op ongeféier 0,3% reduzéiert).
D'Ëmsetzung vum Grafitiséierungsprozess:
D'Graphitiséierung vu Kuelestoffmaterial gëtt bei enger héijer Temperatur vun 2300-3000 °C duerchgefouert, dofir kann se an der Industrie nëmmen duerch elektresch Heizung realiséiert ginn, dat heescht, de Stroum fléisst direkt duerch dat erhëtzt kalzinéiert Produkt, an dat kalzinéiert Produkt, dat an den Uewen gelueden gëtt, gëtt duerch den elektresche Stroum bei héijer Temperatur generéiert. De Leeder ass erëm en Objet, deen op eng héich Temperatur erhëtzt gëtt.
Zu den aktuell wäit verbreeten Uewen gehéieren Acheson-Graphitiséierungsuewen an intern Hëtzekaskadenuewen (LWG). Déi éischt huet eng grouss Leeschtung, eng grouss Temperaturdifferenz an en héije Stroumverbrauch. Déi zweet huet eng kuerz Heizzäit, e niddrege Stroumverbrauch, e gläichméissegen elektresche Widderstand an ass net fir d'Installatioun gëeegent.
D'Kontroll vum Graphitiséierungsprozess gëtt duerch d'Miessung vun der elektrescher Leeschtungskurve kontrolléiert, déi fir d'Temperaturanstiegsbedingungen gëeegent ass. D'Stroumversuergungszäit ass 50-80 Stonnen fir den Acheson-Uewen an 9-15 Stonnen fir den LWG-Uewen.
De Stroumverbrauch vun der Graphitiséierung ass ganz grouss, allgemeng 3200-4800 kWh, an d'Prozesskäschte maachen ongeféier 20-35% vun de Gesamtproduktiounskäschten aus.
Inspektioun vu grafitiséierte Produkter: Ausgesinnstest, Widderstandstest
Veraarbechtung: Den Zweck vun der mechanescher Veraarbechtung vu Kuelestoffgraphitmaterialien ass et, déi erfuerderlech Gréisst, Form, Präzisioun usw. z'erreechen, andeems den Elektrodenkierper an d'Gelenker entspriechend den Ufuerderunge vun der Notzung geschnidden ginn.
D'Veraarbechtung vu Grafitelektroden ass an zwou onofhängeg Veraarbechtungsprozesser opgedeelt: Elektrodenkierper a Gelenk.
D'Veraarbechtung vum Kierper ëmfaasst dräi Schrëtt: Bueren a Rauen vun der flaacher Ennfläch, Äusserkrees- a flaacher Ennfläch a Fräsen vum Gewënn. D'Veraarbechtung vun der konischer Verbindung kann a 6 Prozesser opgedeelt ginn: Schneiden, flaach Ennfläch, Autokegelfläch, Fräsen vum Gewënn, Buerbolzen a Schlitzfräsen.
Verbindung vun den Elektrodenverbindungen: konische Verbindungsverbindung (dräi Schnallen an eng Schnalle), zylindresch Verbindungsverbindung, Bumpverbindung (männlech a weiblech Verbindung)
Kontroll vun der Bearbeitungsgenauegkeet: Ofwäichung vun der Gewënnkonus, Gewënnsteigung, Ofwäichung vun der Groussduerchmiesserverbindung (Lach), Koaxialitéit vun der Verbindungslach, Vertikalitéit vun der Verbindungslach, Flaachheet vun der Elektrodenendfläch, Véierpunktofwäichung vun der Verbindung. Kontroll mat spezielle Ringmoossnamen a Plackemoossnamen.
Inspektioun vun de fäerdegen Elektroden: Genauegkeet, Gewiicht, Längt, Duerchmiesser, Volumendicht, Widderstand, Toleranz virun der Montage, etc.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 31. Oktober 2019