石墨電極的各種工序流程詳解

石墨電極的各種工序流程詳解

原料： 用于炭素生產(chǎn)的原料有哪些
在炭素生產(chǎn)中，通常采用的原料可分為固體炭質(zhì)原料和粘結(jié)劑及浸漬劑兩類。固體炭質(zhì)原料包括石油焦、瀝青焦、冶金焦、無煙煤、天然石墨和石墨碎等；粘結(jié)劑和浸漬劑包括煤瀝青、煤焦油、蒽油和合成樹脂等。此外生產(chǎn)中還使用一些輔助物料，如石英砂、冶金焦粒和焦粉。生產(chǎn)一些特種炭和石墨制品（如炭纖維、活性炭、熱解炭和熱解石墨、玻璃炭）則采用其他一些特殊原料。
煅燒：什么叫煅燒？哪些原料需要煅燒
碳質(zhì)原料在隔絕空氣的條件下進行高溫（1200-1500°C）熱處理的過程稱為煅燒。煅燒是炭素生產(chǎn)的第一道熱處理工序，煅燒使各種炭質(zhì)原料的結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生一系列變化。
無煙煤和石油焦都含有一定數(shù)量的揮發(fā)份，需要進行煅燒。瀝青焦和冶金焦的成焦溫度比較高（1000°C以上），相當(dāng)于炭素廠內(nèi)煅燒爐的溫度，可以不再煅燒，只需烘干水分即可。但如果瀝青焦和石油焦在煅燒前混合使用，則應(yīng)與石油焦一起送入煅燒爐煅燒。天然石墨和炭黑則不需要進行煅燒。
壓型：擠壓成型原理是怎樣的
擠壓過程的本質(zhì)是在壓力下使糊料通過一定形狀的模嘴后，受到壓實和塑性變形而成為具有一定形狀和尺寸的毛胚。擠壓成型過程主要是糊料的塑性變形過程。
糊料擠壓過程是在料室（或稱糊缸）和圓弧式型嘴內(nèi)進行的。裝入料室內(nèi)的熱糊料在后部主柱塞的推動下。迫使糊料內(nèi)的氣體不斷排除，糊料不斷密實，同時糊料向前運動。當(dāng)糊料在料室的圓筒部分運動時，糊料可看作穩(wěn)定流動，各顆粒料層基本上是平行移動的。當(dāng)糊料進入到具有圓弧變形的擠壓嘴子部位時，緊貼嘴壁的糊料前進中受到較大的摩擦阻力，料層開始彎曲，糊料內(nèi)部產(chǎn)生不相同的推進速度，內(nèi)層糊料推進超前，導(dǎo)致制品沿徑向密度不均勻，因此在擠壓塊內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)外層流速不同而引起的內(nèi)應(yīng)力。最后糊料進入直線變形部分而被擠出。
焙燒： 什么是焙燒？焙燒的目的是什么
焙燒是壓型后的生制品在加熱爐內(nèi)的保護介質(zhì)中，在隔絕空氣的條件下，按一定的升溫速度進行加熱的熱處理過程。
焙燒的目的在于：
（1）排除揮發(fā)分 使用煤瀝青作粘結(jié)劑的制品，經(jīng)焙燒后一般排出約10%的揮發(fā)分。因此，焙燒成品率一般在90%以下。
（2）粘結(jié)劑焦化 生制品按一定的工藝條件進行焙燒，使粘結(jié)劑焦化，在骨料顆粒間形成焦炭網(wǎng)絡(luò)，把所有不同粒度的骨料牢固地連結(jié)在一起，使制品具有一定的理化性能。在相同條件下，焦化率越高，其質(zhì)量越好。一般中溫瀝青的結(jié)焦殘?zhí)柯蕿?0%左右。
（3）固定幾何形式 生制品在焙燒過程中，發(fā)生軟化，粘結(jié)劑遷移現(xiàn)象。隨著溫度的升高，形成焦化網(wǎng)，使制品僵化。因此，溫度再升高，其形狀也不改變。
（4）降低電阻率 在焙燒過程中，由于揮發(fā)分的排除，瀝青焦化形成焦炭網(wǎng)格，瀝青發(fā)生分解和聚合反應(yīng)，生成大的六角炭環(huán)平面網(wǎng)等原因，電阻率大幅度下降。生制品電阻率大約10000×10-6Ω?m,經(jīng)過焙燒后降至40--50×10-6Ω?m ，稱為良導(dǎo)體
（5）體積進一步收縮 焙燒后制品直徑收縮1%左右，長度收縮2%左右，體積收縮為2-3%。
浸漬：為什么要對炭素制品進行浸漬
經(jīng)壓成型后的生制品孔度很低。但是生制品在焙燒后，由于煤瀝青在焙燒過程中一部分分解成氣體逸出，另一部分焦化為瀝青焦。生成瀝青焦的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于煤瀝青原來占有的體積，雖然在焙燒過程中稍有收縮，但仍在產(chǎn)品內(nèi)部形成許多不規(guī)則的并且孔徑大小不等的微小氣孔。如石墨化制品的總孔度一般達(dá)25-32%，炭素制品的總孔度一般為16-25%。由于大量氣孔的存在必然會對產(chǎn)品的理化性能產(chǎn)生一定的影響。一般說來，石墨化制品的孔度增加，其體積密度下降，電阻率上升，機械強度減少，在一定的溫度下的氧化速度加快，耐腐蝕也變壞，氣體和液體更容易滲透。
浸漬是一種減少產(chǎn)品孔度，提高密度，增加抗壓強度，降低成品電阻率，改變產(chǎn)品的理化性能的工藝過程。
石墨化：何謂石墨化？石墨化的目的是什么
石墨化是把焙燒制品置于石墨化爐內(nèi)保護介質(zhì)中加熱到高溫，使六角碳原子平面網(wǎng)格從二維空間的無序重疊轉(zhuǎn)變?yōu)槿S空間的有序重疊，且具有石墨結(jié)構(gòu)的高溫?zé)崽幚磉^程。
其目的是：
（1）提高產(chǎn)品的熱、電傳導(dǎo)性。
（2）提高產(chǎn)品的耐熱沖擊性和化學(xué)穩(wěn)定性。
（3）提高產(chǎn)品的潤滑性、抗磨性。
（4）排除雜質(zhì)，提高產(chǎn)品強度。
機械加工：炭素制品為什么要進行機械加工
（1）整形的需要
具有一定的尺寸和形狀的壓型后的炭素生制品，在焙燒和石墨化過程中發(fā)生不同程度的變形、碰損，同時其表面還粘結(jié)著一些填充料，如果不經(jīng)過機械加工就不能使用，因此必須對產(chǎn)品整形，加工成規(guī)定的幾何形狀。
（2）使用的需要
按照用戶的使用要求進行加工。如電爐煉鋼的石墨電極需要連接使用，必須在產(chǎn)品兩端車制成螺紋孔，然后用特制的帶螺紋的接頭將兩根電極連接起來使用。
（3）工藝上的需要
有的產(chǎn)品要根據(jù)用戶使用上的工藝需要，加工成特殊的形狀和規(guī)格，甚至要求較低的表面粗糙度。