Qrafit elektrod istehsal prosesi

Qrafit elektrod yoğurma, qəlibləmə, qovurma, hopdurma, qrafitləşdirmə və mexaniki emal kimi bir sıra proseslər nəticəsində istehsal olunan neft yoğrulması, aqreqat kimi iynə koksu və bağlayıcı kimi kömür bitumu ilə istehsal olunan yüksək temperatura davamlı qrafit keçirici materialdır. material.

Qrafit elektrod elektrik polad istehsalı üçün mühüm yüksək temperatur keçirici materialdır. Qrafit elektrod elektrik sobasına elektrik enerjisi daxil etmək üçün istifadə olunur və elektrodun ucu ilə yük arasında qövsün yaratdığı yüksək temperatur polad istehsalı üçün yükü əritmək üçün istilik mənbəyi kimi istifadə olunur. Sarı fosfor, sənaye silikonu və aşındırıcı maddələr kimi materialları əridən digər filiz sobaları da keçirici materiallar kimi qrafit elektrodlarından istifadə edirlər. Qrafit elektrodların əla və xüsusi fiziki və kimyəvi xassələri digər sənaye sahələrində də geniş istifadə olunur.
Qrafit elektrodlarının istehsalı üçün xammal neft koksu, iynə koksu və kömür tar qatranıdır.

Neft koksu kokslaşan kömür qalığı və neft qatışı ilə əldə edilən yanar bərk məhsuldur. Rəngi ​​qara və gözeneklidir, əsas element karbondur və kül tərkibi çox azdır, ümumiyyətlə 0,5% -dən aşağıdır. Neft koksu asanlıqla qrafitləşən karbon sinfinə aiddir. Neft koksu kimya və metallurgiya sənayesində geniş istifadə sahəsinə malikdir. Süni qrafit məhsulları və elektrolitik alüminium üçün karbon məhsulları istehsalı üçün əsas xammaldır.

Neft koksu iki növə bölünə bilər: istilik müalicəsi temperaturuna görə xam koks və kalsine edilmiş koks. Gecikmiş koksla əldə edilən keçmiş neft koksu çoxlu miqdarda uçucu maddələr ehtiva edir və mexaniki möhkəmlik aşağıdır. Kalsine edilmiş koks xam koksun kalsinasiyası ilə əldə edilir. Çindəki əksər neft emalı zavodları yalnız koks istehsal edir və kalsinasiya əməliyyatları əsasən karbon zavodlarında aparılır.

Neft koksu yüksək kükürdlü koksa (tərkibində 1,5%-dən çox kükürd olan), orta kükürdlü koksa (0,5%-1,5% kükürdlü) və aşağı kükürdlü koksa (0,5%-dən az kükürdlü) bölünə bilər. Qrafit elektrodlarının və digər süni qrafit məmulatlarının istehsalı ümumiyyətlə aşağı kükürdlü koksdan istifadə etməklə istehsal olunur.

İynə koksu aşkar lifli teksturaya, çox aşağı istilik genişlənmə əmsalı və asan qrafitləşməyə malik yüksək keyfiyyətli koks növüdür. Koks sındırıldıqda, teksturaya görə incə zolaqlara bölünə bilər (aspekt nisbəti ümumiyyətlə 1,75-dən yuxarıdır). Anizotropik lifli struktur qütbləşdirici mikroskop altında müşahidə oluna bilər və buna görə də iynə koksu adlanır.

İynəli koksun fiziki-mexaniki xüsusiyyətlərinin anizotropiyası çox açıqdır. Hissəciyin uzun ox istiqamətinə paralel olaraq yaxşı elektrik və istilik keçiriciliyinə malikdir və istilik genişlənmə əmsalı aşağıdır. Ekstruziya qəlibləmə zamanı əksər hissəciklərin uzun oxu ekstruziya istiqamətində təşkil edilir. Buna görə də, iynə koksu yüksək güclü və ya ultra yüksək güclü qrafit elektrodlarının istehsalı üçün əsas xammaldır. İstehsal edilən qrafit elektrod aşağı müqavimətə, kiçik termal genişlənmə əmsalı və yaxşı termal şok müqavimətinə malikdir.

İynə koksu neft qalıqlarından hasil edilən neft əsaslı iynə koksu və təmizlənmiş kömür qatranı xammalından əldə edilən kömür əsaslı iynə koksa bölünür.

Kömür qatranı kömür qatranının dərindən emalının əsas məhsullarından biridir. Müxtəlif karbohidrogenlərin yüksək temperaturda qara, yüksək temperaturda yarım bərk və ya bərk, sabit ərimə nöqtəsi olmayan, qızdırıldıqdan sonra yumşalmış, sonra əridilmiş, sıxlığı 1,25-1,35 q/sm3 olan qarışığıdır. Yumşalma temperaturuna görə aşağı temperaturlu, orta temperaturlu və yüksək temperaturlu asfalta bölünür. Orta temperaturda asfalt məhsuldarlığı kömür qatranının 54-56%-ni təşkil edir. Kömür qatranının tərkibi son dərəcə mürəkkəbdir, bu, kömür qatranının xüsusiyyətləri və heteroatomların tərkibi ilə əlaqədardır, həmçinin kokslaşma prosesi sistemi və kömür tarının emalı şəraitindən təsirlənir. Kömür qatranının qatını xarakterizə etmək üçün bitum yumşalma nöqtəsi, toluolda həll olunmayan maddələr (TI), quinolin həll olmayan maddələr (QI), kokslaşma dəyərləri və kömür qatranının reologiyası kimi bir çox göstəricilər mövcuddur.

Kömür qatranı karbon sənayesində bağlayıcı və emprenye kimi istifadə olunur və onun performansı karbon məhsullarının istehsal prosesinə və məhsul keyfiyyətinə böyük təsir göstərir. Bağlayıcı asfalt ümumiyyətlə orta yumşalma nöqtəsinə, yüksək kokslaşma dəyərinə və yüksək β qatranına malik olan orta temperaturlu və ya orta temperaturlu dəyişdirilmiş asfaltdan istifadə edir. Emprenye agenti aşağı yumşalma nöqtəsi, aşağı QI və yaxşı reoloji xüsusiyyətlərə malik orta temperaturlu asfaltdır.

Aşağıdakı şəkil karbon müəssisəsində qrafit elektrodunun istehsal prosesini göstərir.
Kalsinasiya: Karbonlu xammalın tərkibindəki rütubəti və uçucu maddələri atmaq üçün yüksək temperaturda istiliklə müalicə olunur və ilkin bişirmə qabiliyyətinin yaxşılaşdırılmasına uyğun gələn istehsal prosesi kalsinasiya adlanır. Ümumiyyətlə, karbonlu xammal istilik mənbəyi kimi qaz və öz uçucu maddələrindən istifadə edilməklə kalsifikasiya edilir və maksimum temperatur 1250-1350 °C-dir.

Kalsinasiya karbonlu xammalın strukturunda və fiziki-kimyəvi xassələrində, əsasən koksun sıxlığının, mexaniki möhkəmliyinin və elektrik keçiriciliyinin yaxşılaşdırılmasında, koksun kimyəvi dayanıqlığının və oksidləşməyə davamlılığının yaxşılaşdırılmasında, sonrakı proses üçün zəmin yaradılmasında köklü dəyişikliklər edir. .

Kalsine edilmiş avadanlığa əsasən çən kalsifikatoru, fırlanan soba və elektrik kalsifikatoru daxildir. Kalsinasiyanın keyfiyyətə nəzarət indeksi ondan ibarətdir ki, neft kokunun həqiqi sıxlığı 2,07 q/sm3-dən az deyil, müqavimət 550 μΩ.m-dən çox deyil, iynə kokunun həqiqi sıxlığı 2,12 q/sm3-dən az deyil və müqavimət 500μΩ.m-dən çox deyil.
Xammalın sarsıdılması və maddələr

Partlamadan əvvəl kütləvi kalsine edilmiş neft koksu və iynə koksu əzilməli, üyüdülməli və ələkdən keçirilməlidir.

Orta sarsıdıcı, adətən, 0,5-20 mm ölçülü materialı daha da əzmək üçün çənəkırıcı, çəkicli sarsıdıcı, rulonlu sarsıdıcı və s. vasitəsilə təxminən 50 mm-lik avadanlığın sarsıdılması ilə həyata keçirilir.

Frezeleme, asma tipli halqalı dəyirman (Raymond dəyirmanı), bilyalı dəyirman və ya bu kimi vasitələrlə 0,15 mm və ya daha az və 0,075 mm və ya daha kiçik hissəcik ölçüsünə görə karbonlu materialın toz halında kiçik hissəciklərə üyüdülməsi prosesidir. .

Tarama, əzilmədən sonra geniş çeşidli materialların vahid açılışları olan bir sıra ələklər vasitəsilə dar ölçü diapazonu ilə bir neçə hissəcik ölçüsü diapazonuna bölündüyü bir prosesdir. Cari elektrod istehsalı adətən 4-5 qranul və 1-2 toz sinifini tələb edir.

Tərkiblər, aqreqatların və tozların və bağlayıcıların müxtəlif aqreqatlarının formulasiya tələblərinə uyğun olaraq hesablanması, çəkilməsi və fokuslanması üçün istehsal prosesləridir. Tərkibinin elmi cəhətdən uyğunluğu və qatlama əməliyyatının sabitliyi məhsulun keyfiyyət göstəricisinə və məhsuldarlığına təsir edən ən mühüm amillərdəndir.

Formula 5 aspekti müəyyən etməlidir:
1Xammalın növünü seçin;
2 müxtəlif növ xammalın nisbətini müəyyən edir;
3 bərk xammalın hissəcik ölçüsünün tərkibinin müəyyən edilməsi;
4 bağlayıcının miqdarını müəyyən etmək;
5 Əlavələrin növünü və miqdarını müəyyənləşdirin.

Yoğurma: Müxtəlif hissəcik ölçüsündə olan karbonlu qranulların və tozların müəyyən bir temperaturda müəyyən miqdarda bağlayıcı ilə qarışdırılması və miqdarının təyin edilməsi və plastiklik pastasının yoğurma adlanan prosesə yoğrulması.

Yoğurma prosesi: quru qarışdırma (20-35 dəq) yaş qarışdırma (40-55 dəq)

Yoğurma rolu:
1 Quru qarışdırarkən, müxtəlif xammallar bərabər şəkildə qarışdırılır və qarışığın yığcamlığını yaxşılaşdırmaq üçün müxtəlif hissəcik ölçülərinə malik bərk karbonlu materiallar vahid şəkildə qarışdırılır və doldurulur;
2 Kömür qatranı qatı əlavə edildikdən sonra quru material və asfalt bərabər şəkildə qarışdırılır. Maye asfalt qranulların səthini bərabər şəkildə örtür və isladır ki, asfalt birləşdirici təbəqə əmələ gətirir və bütün materiallar bir-birinə yapışdırılır və homojen plastik ləkə əmələ gəlir. Kalıplama üçün əlverişlidir;
Kömür qatranının 3 hissəsi karbonlu materialın daxili boşluğuna nüfuz edərək, pastanın sıxlığını və yapışqanlığını daha da artırır.

Kalıplama: Karbon materialının qəliblənməsi yoğrulmuş karbon pastasının nəhayət müəyyən bir forma, ölçü, sıxlıq və gücə malik yaşıl bir bədən (və ya xam məhsul) yaratmaq üçün qəlibləmə avadanlığı tərəfindən tətbiq olunan xarici qüvvə altında plastik deformasiyaya uğraması prosesinə aiddir. proses.

İstehsal olunan qəlib, avadanlıq və məhsulların növləri:
Kalıplama üsulu
Ümumi avadanlıq
əsas məhsullar
Kalıplama
Şaquli hidravlik pres
Elektrik karbon, aşağı dərəcəli incə strukturlu qrafit
sıxmaq
Üfüqi hidravlik ekstruder
Vidalı ekstruder
Qrafit elektrod, kvadrat elektrod
Vibrasiyalı qəlibləmə
Vibrasiyalı qəlibləmə maşını
Alüminium karbon kərpic, yüksək soba karbon kərpic
İzostatik basma
İzostatik qəlibləmə maşını
İzotrop qrafit, anizotrop qrafit

Sıxma əməliyyatı
1 sərin material: disk soyutma materialı, silindr soyutma materialı, qarışdırma və yoğurma soyutma materialları və s.
Uçucu maddələri boşaldın, yapışmanı artırmaq üçün uyğun bir temperatura (90-120 ° C) azaldın ki, pastanın blokluluğu 20-30 dəqiqə ərzində vahid olsun.
2 Yükləmə: pres qaldırıcı çəpər —– 2-3 dəfə kəsmə—-4-10MPa sıxılma
3 ön təzyiq: təzyiq 20-25MPa, vaxt 3-5 dəq, vakuum zamanı
4 ekstruziya: klapanı aşağı basın -5-15MPa ekstruziya - kəsin - soyuducu lavaboya

Ekstrüzyonun texniki parametrləri: sıxılma nisbəti, pres kamerası və başlıq temperaturu, soyutma temperaturu, əvvəlcədən yükləmə təzyiqi vaxtı, ekstruziya təzyiqi, ekstruziya sürəti, soyuducu suyun temperaturu

Yaşıl bədən yoxlaması: toplu sıxlıq, görünüş tıqqıltısı, analiz

Kalsinasiya: Yaşıl gövdədə kömür qatını karbonlaşdırmaq üçün yüksək temperaturda istilik müalicəsini yerinə yetirmək üçün doldurucunun mühafizəsi altında karbon məhsulunun yaşıl gövdəsinin xüsusi hazırlanmış istilik sobasına doldurulması prosesidir. Kömür bitumunun karbonlaşmasından sonra əmələ gələn bitum koksu karbonlu aqreqat və toz hissəciklərini bir yerdə bərkidir və kalsine edilmiş karbon məhsulu yüksək mexaniki möhkəmliyə, aşağı elektrik müqavimətinə, yaxşı istilik dayanıqlığına və kimyəvi dayanıqlığa malikdir. .

Kalsinasiya karbon məhsullarının istehsalında əsas proseslərdən biridir və eyni zamanda qrafit elektrod istehsalının üç əsas istilik müalicəsi prosesinin vacib hissəsidir. Kalsinasiya istehsal dövrü uzundur (bişirmə üçün 22-30 gün, sobalarda 2 çörək üçün 5-20 gün) və daha yüksək enerji istehlakı. Yaşıl qovurmanın keyfiyyəti hazır məhsulun keyfiyyətinə və istehsalın maya dəyərinə təsir göstərir.

Yaşıl gövdədəki yaşıl kömür qatışı qovurma prosesində kokslanır və uçucu maddələrin təxminən 10% -i boşaldılır və həcmi 2-3% büzülmə ilə istehsal olunur və kütlə itkisi 8-10% təşkil edir. Karbon çubuqunun fiziki və kimyəvi xassələri də əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdi. Məsaməliliyin artması hesabına məsaməlilik 1,70 q/sm3-dən 1,60 q/sm3-ə, müqavimət isə 10000 μΩ·m-dən 40-50 μΩ·m-ə qədər azalmışdır. Kalsine edilmiş çubuqun mexaniki gücü də böyük idi. Təkmilləşdirmə üçün.

İkinci dərəcəli çörəkçilik, kalsine edilmiş məhsulun batırıldığı və sonra kalsine edilmiş məhsulun məsamələrinə batırılmış meydançanın karbonlaşdırılması üçün kalsine edildiyi bir prosesdir. Daha yüksək kütlə sıxlığı tələb edən elektrodlar (RP istisna olmaqla, bütün növlər) və birləşmə blankları ikiqat bişirilməlidir və birləşmə blankları da üç daldırma dörd və ya iki daldırma üç sobaya məruz qalır.

Qızartmanın əsas soba növü:
Davamlı iş—-halqalı soba (qapaqlı, qapaqsız), tunel sobası
Fasiləli əməliyyat — tərs soba, döşəmə altı qızartma, qutu qovurma

Kalsinasiya əyrisi və maksimum temperatur:
Birdəfəlik qovurma -320, 360, 422, 480 saat, 1250 °C
İkinci dərəcəli qovurma -125, 240, 280 saat, 700-800 °C

Bişmiş məhsulların yoxlanılması: görünüş tıqqıltısı, elektrik müqaviməti, kütlə sıxlığı, sıxılma gücü, daxili strukturun təhlili

Emprenye, müəyyən temperatur və təzyiq şəraitində bir karbon materialının təzyiq qabına yerləşdirildiyi və maye hopdurulmuş addımın məhsul elektrodunun məsamələrinə batırıldığı bir prosesdir. Məqsəd məhsulun məsaməliliyini azaltmaq, məmulatın kütlə sıxlığını və mexaniki möhkəmliyini artırmaq, məmulatın elektrik və istilik keçiriciliyini yaxşılaşdırmaqdır.

Emprenye prosesi və əlaqədar texniki parametrlər bunlardır: kütlənin qızardılması – səthin təmizlənməsi – qabaqcadan isitmə (260-380 °C, 6-10 saat) – emprenye çəninin yüklənməsi – tozsoran (8-9KPa, 40-50 dəq) – Bitumun vurulması (180) -200 °C) – Təzyiqləndirmə (1,2-1,5 MPa, 3-4 saat) – Asfalta qayıdın - Soyutma (çənin içərisində və ya xaricində)

Emprenye edilmiş məhsulların yoxlanılması: emprenye çəki artımı dərəcəsi G=(W2-W1)/W1×100%
Bir daldırma çəki artımı dərəcəsi ≥14%
İkinci dərəcəli emprenye edilmiş məhsulun çəki artımı dərəcəsi ≥ 9%
Üç daldırma məhsulları çəki artımı dərəcəsi ≥ 5%

Qrafitləşdirmə amorf laylı struktur karbonu üçölçülü sifarişli karbona çevirmək üçün yüksək temperaturlu elektrik sobasında bir karbon məhsulunun qoruyucu mühitdə 2300°C və ya daha çox temperatura qədər qızdırıldığı yüksək temperaturlu istilik müalicəsi prosesinə aiddir. qrafit kristal quruluşu.

Qrafitləşdirmənin məqsədi və təsiri:
1 karbon materialının keçiriciliyini və istilik keçiriciliyini yaxşılaşdırmaq (müqavimət 4-5 dəfə azalır, istilik keçiriciliyi isə təxminən 10 dəfə artır);
2 karbon materialının termal şok müqavimətini və kimyəvi dayanıqlığını yaxşılaşdırmaq (xətti genişlənmə əmsalı 50-80% azalıb);
3 karbon materialının sürtkü və aşınma müqavimətini təmin etmək;
4 Egzoz çirkləri, karbon materialının saflığını yaxşılaşdırın (məhsulun kül tərkibi 0,5-0,8% -dən təxminən 0,3% -ə qədər azalır).

Qrafitləşdirmə prosesinin həyata keçirilməsi:

Karbon materialının qrafitləşməsi 2300-3000 °C yüksək temperaturda aparılır, buna görə də onu yalnız sənayedə elektriklə qızdırmaqla həyata keçirmək olar, yəni cərəyan birbaşa qızdırılan kalsine edilmiş məhsuldan keçir və kalsine edilmiş məhsul yüklənir. sobaya daxil olan elektrik cərəyanı yüksək temperaturda əmələ gəlir. Dirijor yenə yüksək temperatura qədər qızdırılan bir obyektdir.

Hal-hazırda geniş istifadə olunan sobalara Acheson qrafitləşdirmə sobaları və daxili istilik kaskad (LWG) sobaları daxildir. Birincisi böyük bir çıxışa, böyük bir temperatur fərqinə və yüksək enerji istehlakına malikdir. Sonuncunun qısa istilik müddəti, aşağı enerji istehlakı, vahid elektrik müqaviməti var və montaj üçün uyğun deyil.

Qrafitləşdirmə prosesinin idarə edilməsi temperaturun yüksəlməsi vəziyyətinə uyğun olan elektrik enerjisi əyrisinin ölçülməsi ilə idarə olunur. Acheson sobası üçün enerji təchizatı müddəti 50-80 saat, LWG sobası üçün isə 9-15 saatdır.

Qrafitləşdirmənin enerji istehlakı çox böyükdür, ümumiyyətlə 3200-4800KWh və proses xərcləri ümumi istehsal dəyərinin təxminən 20-35% -ni təşkil edir.

Qrafitləşdirilmiş məhsulların yoxlanılması: görünüş tıqqıltısı, müqavimət testi

Emal: Karbon qrafit materiallarının mexaniki emalında məqsəd elektrod gövdəsini və birləşmələrini istifadə tələblərinə uyğun etmək üçün kəsilməklə tələb olunan ölçü, forma, dəqiqlik və s. əldə etməkdir.

Qrafit elektrod emalı iki müstəqil emal prosesinə bölünür: elektrod gövdəsi və birləşmə.

Bədənin işlənməsi qazma və kobud düz uc üz, xarici dairə və düz uç üz və freze ipinin üç addımını əhatə edir. Konusvari birləşmənin emalı 6 prosesə bölünə bilər: kəsmə, düz uç üzü, avtomobil konus üzü, freze sapı, qazma boltu və yivlənmə.

Elektrod birləşmələrinin birləşdirilməsi: konusvari birləşmə (üç toqqa və bir toka), silindrik birləşmə bağlantısı, qabar birləşmə (kişi və qadın birləşmə)

Emal dəqiqliyinə nəzarət: ipin daralmasının sapması, ipin addımı, birləşmənin (deşik) böyük diametrli sapması, oynaq dəliyinin koaksiallığı, birləşmə çuxurunun şaquliliyi, elektrod ucu üzünün düz olması, birləşmənin dörd nöqtəli sapması. Xüsusi üzük ölçmə cihazları və lövhə ölçmə cihazları ilə yoxlayın.

Hazır elektrodların yoxlanılması: dəqiqlik, çəki, uzunluq, diametr, kütlə sıxlığı, müqavimət, montajdan əvvəl tolerantlıq və s.