Графит электроды - югары температурага чыдам графит үткәргеч материал, ул нефть камырыннан, агрегат буларак энә коксыннан һәм бәйләүче матдә буларак күмер битумыннан алына. Ул камыр басу, формалаштыру, кыздыру, импрегнацияләү, графитлаштыру һәм механик эшкәртү кебек берничә процесс аша җитештерелә.
Графит электроды электр корыч кою өчен мөһим югары температуралы үткәргеч материал булып тора. Графит электроды электр миченә электр энергиясен кертү өчен кулланыла, ә электрод очы белән заряд арасындагы дуга тарафыннан барлыкка килгән югары температура корыч кою өчен зарядны эретү өчен җылылык чыганагы буларак кулланыла. Сары фосфор, сәнәгать кремнийы һәм абразивлар кебек материалларны эретүче башка руда мичләре дә үткәргеч материаллар буларак графит электродларын кулланалар. Графит электродларының бик яхшы һәм махсус физик һәм химик үзлекләре башка сәнәгать тармакларында да киң кулланыла.
Графит электродлары җитештерү өчен чимал булып нефть коксы, энәле кокс һәм күмер дегдары шайыры тора.
Нефть коксы - кокслау күмере калдыклары һәм нефть чайыры белән алынган янучан каты продукт. Төсе кара һәм мәсамәле, төп элемент - углерод, ә көл күләме бик түбән, гадәттә 0,5% тан кимрәк. Нефть коксы җиңел графитлаштырылган углерод классына керә. Нефть коксы химия һәм металлургия сәнәгатендә киң кулланыла. Ул ясалма графит продуктлары һәм электролитик алюминий өчен углерод продуктлары җитештерү өчен төп чимал.
Нефть коксын җылылык эшкәртү температурасына карап ике төргә бүлеп була: чимал кокс һәм кальцинацияләнгән кокс. Кичектерелгән кокслау юлы белән алынган элеккеге нефть коксы күп күләмдә очучан матдәләрне үз эченә ала, һәм механик ныклыгы түбән. Кальцинацияләнгән кокс чимал коксны кальцинацияләү юлы белән алына. Кытайдагы күпчелек нефть эшкәртү заводлары кокс кына җитештерә, һәм кальцинация операцияләре күбесенчә углерод заводларында башкарыла.
Нефть коксын югары күкертле кокс (1,5% тан артык күкерт бар), уртача күкертле кокс (0,5%-1,5% күкерт бар) һәм түбән күкертле кокс (0,5% тан кимрәк күкерт бар) дип бүлергә мөмкин. Графит электродлары һәм башка ясалма графит продуктлары җитештерү, гадәттә, түбән күкертле кокс кулланып эшләнә.
Энәле кокс - ачык җепселле текстуралы, бик түбән җылылык киңәю коэффициенты һәм җиңел графитизацияләнгән югары сыйфатлы кокс төре. Кокс ватылганда, аны текстура буенча нечкә полосаларга бүләргә мөмкин (пропорция гадәттә 1,75 тән югарырак). Анизотроп җепселле структураны поляризацияләүче микроскоп астында күзәтергә мөмкин, шуңа күрә ул энәле кокс дип атала.
Энәле коксның физик-механик үзлекләренең анизотропиясе бик ачык күренә. Аның электр һәм җылылык үткәрүчәнлеге кисәкчәнең озын күчәре юнәлешенә параллель рәвештә яхшы, һәм җылылык киңәю коэффициенты түбән. Экструзия формалаштыру вакытында күпчелек кисәкчәләрнең озын күчәре экструзия юнәлешендә урнашкан. Шуңа күрә энәле кокс югары куәтле яки ультра югары куәтле графит электродлары җитештерү өчен төп чимал булып тора. Алынган графит электроды түбән каршылыкка, кечкенә җылылык киңәю коэффициентына һәм яхшы җылылык бәрелүенә чыдамлыкка ия.
Энәле кокс нефть калдыкларыннан алынган май нигезендәге энәле кокс һәм чистартылган күмер шайыр чималыннан алынган күмер нигезендәге энәле кокска бүленә.
Күмер гадроны - күмер гадронын тирән эшкәртүнең төп продуктларының берсе. Ул төрле углеводородлар катнашмасы, югары температурада кара төстә, югары температурада ярым каты яки каты хәлдә, билгеләнгән эрү температурасы юк, җылытканнан соң йомшартыла, аннары эретелә, тыгызлыгы 1,25-1,35 г/см3. Йомшару температурасы буенча ул түбән температуралы, урта температуралы һәм югары температуралы асфальтка бүленә. Урта температуралы асфальт чыгышы күмер гадронының 54-56% тәшкил итә. Күмер гадроны составы бик катлаулы, бу күмер гадроны үзенчәлекләре һәм гетероатомнарның күләме белән бәйле, шулай ук кокслау процессы системасы һәм күмер гадронын эшкәртү шартларына да тәэсир итә. Күмер гадронының катламын характерлау өчен күп күрсәткечләр бар, мәсәлән, битумның йомшару ноктасы, толуол эремәгән матдәләр (TI), хинолин эремәгән матдәләр (QI), кокслау кыйммәтләре һәм күмер катламы реологиясе.
Күмер деграды углерод сәнәгатендә бәйләүче һәм сеңдерүче матдә буларак кулланыла, һәм аның эшчәнлеге углерод продуктларын җитештерү процессына һәм сыйфатына зур йогынты ясый. Бәйләүче асфальт, гадәттә, уртача йомшару температурасына, югары кокслашу кыйммәтенә һәм югары β сумаласына ия булган уртача температуралы яки уртача температуралы модификацияләнгән асфальт куллана. Сеңдерүче матдә - түбән йомшару температурасына, түбән QI һәм яхшы реологик үзлекләргә ия булган уртача температуралы асфальт.
Түбәндәге рәсемдә углерод предприятиесендә графит электродын җитештерү процессы күрсәтелгән.
Кальцинация: Углеродлы чимал югары температурада җылылык белән эшкәртелә, андагы дым һәм очучан матдәләр чыгарыла, һәм башлангыч пешерү сыйфатын яхшыртуга туры килә торган җитештерү процессы кальцинация дип атала. Гадәттә, углеродлы чимал җылылык чыганагы буларак газ һәм үзенең очучан матдәләрен кулланып кальцинацияләнә, һәм максималь температура 1250-1350 °C тәшкил итә.
Кальцинация углеродлы чималның структурасында һәм физик-химик үзлекләрендә тирән үзгәрешләр кертә, нигездә коксның тыгызлыгын, механик ныклыгын һәм электр үткәрүчәнлеген яхшырта, коксның химик тотрыклылыгын һәм оксидлашуга каршы торучанлыгын яхшырта, киләсе процесс өчен нигез сала.
Кальцинацияләнгән җиһазлар, нигездә, резервуарлы кальцинатор, әйләнмәле мич һәм электрлы кальцинаторны үз эченә ала. Кальцинациянең сыйфат контроле индексы - нефть коксының чын тыгызлыгы 2,07 г/см3 тан ким түгел, каршылыгы 550 мкΩ.м тан артык түгел, энәле коксның чын тыгызлыгы 2,12 г/см3 тан ким түгел, ә каршылыгы 500 мкΩ.м тан артык түгел.
Чималны ваклау һәм ингредиентлар
Партияләү алдыннан, кальцинацияләнгән күп күләмдәге нефть коксын һәм энәле коксны вакларга, тартырга һәм иләктән үткәрергә кирәк.
Уртача ваклау гадәттә якынча 50 мм зурлыктагы ваклау җиһазлары белән, ябык ваклагыч, чүкеч ваклагыч, рулон ваклагыч һәм башка шундый җайланмалар ярдәмендә башкарыла, партияләү өчен кирәкле 0,5-20 мм зурлыктагы материалны тагын да ваклау максатыннан.
Фрезерлау - углеродлы материалны 0,15 мм яки аннан да кечерәк һәм 0,075 мм яки аннан да кечерәк зурлыктагы порошоксыман вак кисәкчәгә кадәр суспензия тибындагы боҗралы стан (Реймонд стан), шарлы стан яки шундый ук җайланма ярдәмендә тарту процессы.
Элеп алу - төрле материалларны ваклаганнан соң, бер үк тишекле иләкләр сериясе аша берничә кисәкчә зурлыгы диапазонына тар зурлыктагы кисәкчәләргә бүлү процессы. Хәзерге электрод җитештерү өчен гадәттә 4-5 гранула һәм 1-2 порошок маркасы кирәк.
Ингредиентлар - төрле агрегатларны, порошокларны һәм бәйләгечләрне формула таләпләренә туры китереп исәпләү, үлчәү һәм фокуслау өчен җитештерү процесслары. Формуланың фәнни яраклылыгы һәм партияләү операциясенең тотрыклылыгы продуктның сыйфат күрсәткеченә һәм эшчәнлегенә тәэсир итүче иң мөһим факторларның берсе.
Формула 5 аспектны билгеләргә тиеш:
1 Чимал төрен сайлагыз;
2 төрле чимал төрләренең нисбәтен билгеләү;
3 каты чималның кисәкчәләр зурлыгы составын билгеләү;
4 бәйләүче матдә күләмен билгеләгез;
5 Өстәмәләрнең төрен һәм күләмен билгеләгез.
Баулау: Төрле кисәкчә зурлыгындагы углеродлы гранулаларны һәм порошокларны билгеле бер күләмдә бәйләүче матдә белән билгеле бер температурада кушу һәм санлаштыру, һәм пластиклык пастасын баулау дип аталган процесска китерү.
Басу процессы: коры кушу (20-35 мин) дымлы кушу (40-55 мин)
Басуның роле:
1 Коры килеш кушканда, төрле чимал тигез кушыла, ә төрле кисәкчә зурлыгындагы каты углеродлы материаллар тигез кушыла һәм катнашманың тыгызлыгын яхшырту өчен тутырыла;
2 Күмер катроны катнашмасын өстәгәннән соң, коры материал һәм асфальт тигез кушыла. Сыек асфальт гранулалар өслеген тигез каплап, чылатып, асфальт тоташтыручы катлам барлыкка китерә, һәм барлык материаллар бер-берсенә тоташып, гомоген пластик сыеклык барлыкка китерә. Калыплау өчен уңайлы;
Күмер катронының 3 өлеше углеродлы материалның эчке киңлегенә үтеп керә, шуның белән паста тыгызлыгы һәм тоташучанлыгы тагын да арта.
Калыплау: Углерод материалын калыплау дип, калыплау җиһазлары тарафыннан кулланыла торган тышкы көч астында изелгән углерод пастасын пластик деформацияләү процессын аңлата, нәтиҗәдә билгеле бер формага, зурлыкка, тыгызлыкка һәм ныклыкка ия булган яшел гәүдә (яки чимал продукт) барлыкка килә.
Калыплау төрләре, җиһазлар һәм җитештерелгән продуктлар:
Калыплау ысулы
Гомуми җиһазлар
төп продуктлар
Калыплау
Вертикаль гидравлик пресс
Электр углерод, түбән сыйфатлы вак структуралы графит
Кысыгыз
Горизонталь гидравлик экструдер
Винт экструдеры
Графит электроды, квадрат электрод
Вибрация формалаштыру
Вибрация формалаштыру машинасы
Алюминий углерод кирпече, домна мичендәге углерод кирпече
Изостатик басу
Изостатик формалаштыру машинасы
Изотроп графит, анизотроп графит
Кысып алу операциясе
1 салкын материал: диск суыту материалы, цилиндр суыту материалы, суыту материалларын болгату һәм басу һ.б.
Очучан матдәләрне чыгарыгыз, ябыштыруны арттыру өчен яраклы температурага кадәр (90-120 ° C) киметегез, шулай итеп пастаның тыгылучанлыгы 20-30 минут дәвамында бер төрле булачак.
2 Йөкләү: күтәрү өчен тоткарлаучыны басыгыз —– 2-3 тапкыр кисү—-4-10MPa тыгызлау
3. Алдан басым: басым 20-25 МПа, вакыт 3-5 мин, тузан суырту вакытында
4 экструзия: тоткарлаучыны басыгыз —5-15 МПа экструзия — кисү — суыту раковинасына
Экструзиянең техник параметрлары: кысу коэффициенты, пресс камерасы һәм форсунка температурасы, суыту температурасы, алдан йөкләү басымы вакыты, экструзия басымы, экструзия тизлеге, суыту суы температурасы
Яшел корпус тикшерүе: күләм тыгызлыгы, тышкы кыяфәтне билгеләү, анализ
Кальцинация: Бу - углерод продуктының яшел корпусын махсус эшләнгән җылыту миченә тутыру процессы, анда тутыргыч саклавы астында күмер катламын карбонлаштыру өчен югары температуралы җылылык эшкәртү башкарыла. Күмер битумын карбонлаштырудан соң барлыкка килгән битум коксы углерод агрегатын һәм порошок кисәкчәләрен бергә катый, һәм кальцинацияләнгән углерод продукты югары механик ныклыкка, түбән электр каршылыгына, яхшы җылылык тотрыклылыгына һәм химик тотрыклылыкка ия.
Кальцинация - углерод продуктлары җитештерүдә төп процессларның берсе, һәм шулай ук графит электродлары җитештерүнең өч төп җылылык эшкәртү процессының мөһим өлеше. Кальцинация җитештерү циклы озын (пешерү өчен 22-30 көн, 2 пешерү өчен мичләр өчен 5-20 көн), һәм югарырак энергия куллану. Яшел кыздыру сыйфаты әзер продукт сыйфатына һәм җитештерү бәясенә йогынты ясый.
Яшел корпустагы яшел күмер катламы кыздыру процессында кокслана, һәм очучан матдәнең якынча 10% ы чыгарыла, һәм күләм 2-3% кысылу нәтиҗәсендә барлыкка килә, һәм масса югалту 8-10% тәшкил итә. Углерод запчастенең физик һәм химик үзлекләре дә сизелерлек үзгәрде. Порциялелек арту сәбәпле, порциялелек 1,70 г/см3 тан 1,60 г/см3 ка кадәр, ә каршылык 10000 мкΩ·м тан 40-50 мкΩ·м га кадәр кимеде. Кальцинацияләнгән запчастенең механик ныклыгы да зур иде. Яхшырту өчен.
Икенчел пешерү - кальцинланган продуктны манып, аннары кальцинланган продуктның мәсамәләренә батырылган катламны карбонлаштыру процессы. Югарырак күләм тыгызлыгы таләп итүче электродлар (RPдан кала барлык төрләр) һәм тоташтыргыч бушлыклар ике яклы пешерелергә тиеш, һәм тоташтыргыч бушлыклар шулай ук өч тапкыр дүрт тапкыр пешерелә яки ике тапкыр өч тапкыр пешерелә.
Кыздыргычның төп мич төре:
Өзлексез эшләү — боҗралы мич (капкачлы, капкачсыз), туннель миче
Вакытлыча эшләү — кире мич, идән асты кыздыргыч, тартма кыздыргыч
Кальцинация кәкресе һәм максималь температура:
Бер тапкыр кыздыру —-320, 360, 422, 480 сәгать, 1250 °C
Икенчел кыздыру—-125, 240, 280 сәгать, 700-800 °C
Пешерелгән ризыкларны тикшерү: тышкы кыяфәт, электр каршылыгы, күләм тыгызлыгы, кысу ныклыгы, эчке структура анализы
Импрегнация - углерод материалын басым савытына урнаштыру һәм сыек импрегнация чарасын билгеле бер температура һәм басым шартларында продукт электродының тишекләренә батыру процессы. Максат - продуктның тишеклелеген киметү, продуктның күләм тыгызлыгын һәм механик ныклыгын арттыру, шулай ук продуктның электр һәм җылылык үткәрүчәнлеген яхшырту.
Импрегнация процессы һәм аңа бәйле техник параметрлар: пешерү – өслекне чистарту – алдан җылыту (260-380 °C, 6-10 сәгать) – импрегнация багын тутыру – пылесос белән суырту (8-9 кПа, 40-50 мин) – Битум кертү (180-200 °C) – Басым белән суырту (1,2-1,5 МПа, 3-4 сәгать) – Асфальтка кире кайтару – Суыту (бак эчендә яки тышында)
Импрегнацияләнгән продуктларны тикшерү: импрегнация авырлыгы арту тизлеге G=(W2-W1)/W1×100%
Бер тапкыр чуму белән авырлык арту күрсәткече ≥14%
Икенчел импрегнацияләнгән продуктның авырлык арту тизлеге ≥ 9%
Өч ману продуктының авырлык арту дәрәҗәсе ≥ 5%
Графитлаштыру дип югары температуралы җылылык эшкәртү процессын атыйлар, бу процесс барышында углерод продукты югары температуралы электр мичендә саклагыч мохиттә 2300°C яки аннан да күбрәк температурага кадәр җылытыла, шуның белән аморф катламлы структуралы углерод өч үлчәмле тәртипле графит кристалл структурасына әйләнә.
Графитизациянең максаты һәм нәтиҗәсе:
1. Углерод материалының үткәрүчәнлеген һәм җылылык үткәрүчәнлеген яхшырту (каршылык 4-5 тапкыр кими, ә җылылык үткәрүчәнлеге якынча 10 тапкыр арта);
2 углерод материалының термик шокка чыдамлыгын һәм химик тотрыклылыгын яхшырта (сызыклы киңәю коэффициенты 50-80% ка кимегән);
3. углерод материалының майлылыгын һәм ышкылуга чыдамлыгын тәэмин итү;
4 Чыгару газларының пычрануын бетерә, углерод материалының сафлыгын яхшырта (продукциянең көл күләме 0,5-0,8% тан якынча 0,3% ка кадәр кими).
Графитлаштыру процессын гамәлгә ашыру:
Углерод материалын графитлаштыру 2300-3000 °C югары температурада башкарыла, шуңа күрә сәнәгатьтә аны бары тик электр җылыту юлы белән генә тормышка ашырырга мөмкин, ягъни ток турыдан-туры җылытылган кальцинацияләнгән продукт аша үтә, ә мичкә кертелгән кальцинацияләнгән продукт югары температурадагы электр тогы белән барлыкка килә. Үткәргеч - тагын югары температурага кадәр җылытылган җисем.
Хәзерге вакытта киң кулланыла торган мичләргә Ачесон графитизация мичләре һәм эчке җылылык каскады (LWG) мичләре керә. Беренчесенең зур чыгару куәте, зур температура аермасы һәм югары энергия куллануы бар. Икенчесенең җылыту вакыты кыска, энергия куллануы түбән, электр каршылыгы бертигез һәм ул урнаштыру өчен яраклы түгел.
Графитлаштыру процессын контрольдә тоту температура күтәрелү шартына туры килә торган электр энергиясе кәкресен үлчәү юлы белән башкарыла. Ачесон миче өчен электр белән тәэмин итү вакыты 50-80 сәгать, ә LWG миче өчен 9-15 сәгать тәшкил итә.
Графитизациянең энергия куллану күләме бик зур, гадәттә 3200-4800 кВт/сәг, һәм процесс бәясе гомуми җитештерү бәясенең якынча 20-35% тәшкил итә.
Графитлаштырылган продуктларны тикшерү: тышкы кыяфәтне тикшерү, каршылык сынауы
Эшкәртү: Углерод графиты материалларын механик эшкәртүнең максаты - электрод корпусын һәм тоташу урыннарын куллану таләпләренә туры китереп кисү юлы белән кирәкле зурлыкка, формага, төгәллеккә һ.б. ирешү.
Графит электродын эшкәртү ике бәйсез эшкәртү процессына бүленә: электрод корпусы һәм тоташтыру.
Корпус эшкәртү өч этаптан тора: бораулау һәм тупас яссы оч, тышкы түгәрәк һәм яссы оч, һәм фрезерлау җебе. Конуссыман тоташуны эшкәртү 6 процесска бүленергә мөмкин: кисү, яссы оч, машина конусы, фрезерлау җебе, бораулау болты һәм тишек.
Электрод тоташуларын тоташтыру: конуссыман тоташу (өч тоткыч һәм бер тоткыч), цилиндрик тоташу, төерчек тоташу (ата һәм ана тоташу)
Эшкәртү төгәллеген контрольдә тоту: җеп конусының тайпылышы, җеп адымы, тоташу (тишек) зур диаметр тайпылышы, тоташу тишегенең коаксиальлеге, тоташу тишеге вертикальлеге, электрод очы яссылыгы, тоташуның дүрт нокталы тайпылышы. Махсус боҗра үлчәү җайланмалары һәм пластина үлчәү җайланмалары белән тикшерегез.
Әзер электродларны тикшерү: төгәллек, авырлык, озынлык, диаметр, күләм тыгызлыгы, каршылык, җыю алдыннан чыдамлылык һ.б.
Бастырып чыгару вакыты: 2019 елның 31 октябре