Графітавы электрод з'яўляецца ўстойлівым да высокіх тэмператур графітавым токаправодным матэрыялам, які вырабляецца шляхам замешвання нафты, ігольчатага коксу ў якасці запаўняльніка і вугальнага бітуму ў якасці злучнага рэчыва, якія вырабляюцца з дапамогай серыі працэсаў, такіх як замешванне, фармаванне, абпал, насычэнне, графітызацыі і механічная апрацоўка. матэрыял.
Графітавы электрод з'яўляецца важным высокатэмпературным токаправодным матэрыялам для электрасталеплавільнай вытворчасці. Графітавы электрод выкарыстоўваецца для падачы электрычнай энергіі ў электрычную печ, а высокая тэмпература, якая ствараецца дугой паміж канцом электрода і шыхтай, выкарыстоўваецца ў якасці крыніцы цяпла для плаўлення шихты для вытворчасці сталі. Іншыя рудныя печы, якія выплаўляюць такія матэрыялы, як жоўты фосфар, прамысловы крэмній і абразіўныя матэрыялы, таксама выкарыстоўваюць графітавыя электроды ў якасці токаправодных матэрыялаў. Выдатныя і спецыяльныя фізічныя і хімічныя ўласцівасці графітавых электродаў таксама шырока выкарыстоўваюцца ў іншых галінах прамысловасці.
Сыравінай для вытворчасці графітавых электродаў з'яўляюцца нафтавы кокс, ігольчаты кокс і каменнавугальны пек.
Нафтавы кокс - гаручы цвёрды прадукт, які атрымліваецца шляхам каксавання вугальных рэшткаў і нафтавага пеку. Колер чорны і кіпры, асноўны элемент - вуглярод, а ўтрыманне попелу вельмі нізкае, звычайна ніжэй за 0,5%. Нафтавы кокс адносіцца да класа лёгка графітаванага вугляроду. Нафтавы кокс мае шырокі спектр прымянення ў хімічнай і металургічнай прамысловасці. Гэта асноўная сыравіна для вытворчасці вырабаў са штучнага графіту і вырабаў з вугляроду для электралітычнага алюмінію.
У залежнасці ад тэмпературы тэрмічнай апрацоўкі нафтавы кокс можна падзяліць на два тыпу: кокс-сырэц і кальцыніраваны кокс. Былы нафтавы кокс, атрыманы метадам запаволенага каксавання, змяшчае вялікую колькасць лятучых рэчываў, а механічная трываласць нізкая. Абпаленага коксу атрымліваюць шляхам абпалу сырога коксу. Большасць нафтаперапрацоўчых заводаў у Кітаі вырабляюць толькі кокс, а аперацыі абпалу ў асноўным праводзяцца на вугляродных заводах.
Нафтавы кокс можна падзяліць на кокс з высокім утрыманнем серы (змяшчае больш за 1,5% серы), кокс з сярэднім утрыманнем серы (змяшчае 0,5%-1,5% серы) і кокс з нізкім утрыманнем серы (змяшчае менш за 0,5% серы). Вытворчасць графітавых электродаў і іншых прадуктаў са штучнага графіту звычайна вырабляецца з выкарыстаннем коксу з нізкім утрыманнем серы.
Ігольчаты кокс - гэта разнавіднасць высакаякаснага коксу з відавочнай валакністай тэкстурай, вельмі нізкім каэфіцыентам цеплавога пашырэння і лёгкай графітызацыі. Калі кокс разбіты, яго можна падзяліць на тонкія палоскі ў залежнасці ад тэкстуры (суадносіны бакоў звычайна вышэй за 1,75). Анізатропную кудзелістую структуру можна назіраць пад палярызацыйным мікраскопам, і таму яе называюць ігольчастым коксам.
Анізатрапіі фізіка-механічных уласцівасцяў ігольчастага коксу вельмі відавочная. Ён мае добрую электрычную і цеплаправоднасць, паралельную доўгай восі часціцы, і нізкі каэфіцыент цеплавога пашырэння. Пры экструзійным фармаванні доўгая вось большасці часціц размешчана ў кірунку экструзіі. Такім чынам, ігольчасты кокс з'яўляецца асноўнай сыравінай для вырабу магутных і звышмагутных графітавых электродаў. Выраблены графітавы электрод мае нізкі ўдзельны супраціў, малы каэфіцыент цеплавога пашырэння і добрую ўстойлівасць да цеплавога ўдару.
Ігольчасты кокс дзеліцца на ігольчаты кокс на нафтавай аснове, выраблены з нафтавых астаткаў, і ігольчасты кокс на аснове вугалю, выраблены з сыравіны з ачышчанага вугальнага пеку.
Каменнавугальны дзёгаць - адзін з асноўных прадуктаў глыбокай перапрацоўкі каменнавугальнай смалы. Гэта сумесь розных вуглевадародаў, чорных пры высокай тэмпературы, паўцвёрдых або цвёрдых пры высокай тэмпературах, без фіксаванай тэмпературы плаўлення, размякчаных пасля награвання, а затым расплаўленых, з шчыльнасцю 1,25-1,35 г/см3. Па тэмпературы размякчэння ён падзяляецца на нізкатэмпературны, сярэднетэмпературны і высокатэмпературны асфальт. Выхад сярэднетэмпературнага асфальту складае 54-56% каменнавугальнай смалы. Склад каменнавугальнай смалы надзвычай складаны, што звязана са ўласцівасцямі каменнавугальнай смалы і ўтрыманнем гетэраатамаў, а таксама залежыць ад сістэмы працэсу каксавання і ўмоў апрацоўкі каменнавугальнай смалы. Існуе мноства паказчыкаў для характарыстыкі каменнавугальнага пеку, такіх як тэмпература размякчэння бітуму, нерастваральныя рэчывы ў талуоле (TI), нерастваральныя рэчывы ў хіналіне (QI), паказчыкі коксавання і рэалагічныя характарыстыкі вугальнага пеку.
Каменнавугальны дзёгаць выкарыстоўваецца ў якасці злучнага і насычальніка ў вугляроднай прамысловасці, і яго характарыстыкі моцна ўплываюць на працэс вытворчасці і якасць вырабаў з вугляроду. У якасці звязальнага асфальту звычайна выкарыстоўваецца сярэднетэмпературны або сярэднетэмпературны мадыфікаваны асфальт, які мае ўмераную тэмпературу размякчэння, высокае каксаванне і высокае ўтрыманне смалы β. Насычальнік - асфальт сярэдняй тэмпературы, які мае нізкую тэмпературу размякчэння, нізкі QI і добрыя рэалагічныя ўласцівасці.
На наступным малюнку паказаны працэс вытворчасці графітавага электрода на вугляродным прадпрыемстве.
Абпал: вугляродная сыравіна падвяргаецца тэрмічнай апрацоўцы пры высокай тэмпературы для выдалення вільгаці і лятучых рэчываў, якія змяшчаюцца ў ёй, а вытворчы працэс, які адпавядае паляпшэнню першапачатковых характарыстык прыгатавання, называецца кальцынацыяй. Як правіла, вугляроднае сыравіну абпальваюць з выкарыстаннем газу і ўласных лятучых рэчываў у якасці крыніцы цяпла, а максімальная тэмпература складае 1250-1350 °C.
Абпал уносіць глыбокія змены ў структуру і фізіка-хімічныя ўласцівасці вугляроднай сыравіны, галоўным чынам у паляпшэнні шчыльнасці, механічнай трываласці і электраправоднасці коксу, паляпшэнні хімічнай стабільнасці і ўстойлівасці да акіслення коксу, закладваючы аснову для наступнага працэсу. .
Абсталяванне для кальцыніроўкі ў асноўным уключае бак кальцыніруючы, верціцца печ і электрычны кальцыніруючы. Індэкс кантролю якасці абпалу заключаецца ў тым, што сапраўдная шчыльнасць нафтавага коксу складае не менш за 2,07 г/см3, удзельнае супраціўленне не больш за 550 мкОм.м, сапраўдная шчыльнасць ігольчастага коксу не менш за 2,12 г/см3, а удзельнае супраціўленне не больш за 500 мкОм.м.
Драбненне сыравіны і інгрэдыентаў
Перад дазаваннем абпалены нафтавы і ігольчаты кокс неабходна здрабніць, здрабніць і прасеяць.
Сярэдняе драбненне звычайна праводзіцца з дапамогай абсталявання для драбнення каля 50 мм праз щековую драбнілку, малатковую драбнілку, валковую драбнілку і да т.п. для далейшага драбнення матэрыялу памерам 0,5-20 мм, неабходнага для дазавання.
Здрабненне - гэта працэс драбнення вугляроднага матэрыялу да парашкападобных дробных часціц памерам 0,15 мм або менш і памерам часціц 0,075 мм або менш з дапамогай падвеснага кальцавога млына (млына Райманда), шаравога млына ці падобнага. .
Прасейванне - гэта працэс, у якім шырокі спектр матэрыялаў пасля драбнення дзеліцца на некалькі дыяпазонаў памераў часціц з вузкім дыяпазонам памераў праз шэраг сіт з аднолькавымі адтулінамі. Для сучаснай вытворчасці электродаў звычайна патрабуецца 4-5 гранул і 1-2 маркі парашка.
Інгрэдыенты - гэта вытворчыя працэсы для разліку, узважвання і факусоўкі розных агрэгатаў запаўняльнікаў, парашкоў і звязальных рэчываў у адпаведнасці з патрабаваннямі рэцэптуры. Навуковая прыгоднасць рэцэптуры і стабільнасць дазавання з'яўляюцца аднымі з найбольш важных фактараў, якія ўплываюць на паказчык якасці і прадукцыйнасць прадукту.
Формула павінна вызначаць 5 аспектаў:
1Выберыце тып сыравіны;
2 вызначыць долю розных відаў сыравіны;
3 вызначэнне гранулометрічнага складу цвёрдай сыравіны;
4 вызначыць колькасць звязальнага рэчыва;
5 Вызначыцеся з выглядам і колькасцю дабавак.
Замешванне: змешванне і колькасная ацэнка вугляродных гранул і парашкоў рознага памеру з пэўнай колькасцю злучнага рэчыва пры пэўнай тэмпературы і замешванне пластычнай пасты ў працэсе, які называецца замешваннем.
Працэс замешвання: сухое змешванне (20-35 хвілін) вільготнае змешванне (40-55 хвілін)
Роля замесу:
1 Пры сухім змешванні розная сыравіна раўнамерна змешваецца, а цвёрдыя вугляродзістыя матэрыялы з рознымі памерамі часціц раўнамерна змешваюцца і запаўняюцца для паляпшэння кампактнасці сумесі;
2 Пасля дадання каменнавугальнай смалы сухі матэрыял і асфальт раўнамерна змешваюцца. Вадкі асфальт раўнамерна пакрывае і змочвае паверхню гранул, утвараючы пласт злучнага пласта асфальту, і ўсе матэрыялы злучаюцца адзін з адным, утвараючы аднастайны пластычны мазок. Спрыяе фармаванні;
3 часткі каменнавугальнай смалы пранікаюць ва ўнутраную прастору вугляродзістага матэрыялу, яшчэ больш павялічваючы шчыльнасць і згуртаванасць пасты.
Ліццё: фармаванне вугляроднага матэрыялу адносіцца да працэсу пластычнай дэфармацыі замешанай вугляроднай пасты пад дзеяннем знешняй сілы, якая прыкладаецца фармовачным абсталяваннем, каб канчаткова сфармаваць сыры прадукт (або сыры прадукт), які мае пэўную форму, памер, шчыльнасць і трываласць. працэс.
Віды фармоўкі, абсталявання і выпускаемай прадукцыі:
Спосаб лепкі
Агульнае абсталяванне
асноўная прадукцыя
Лепка
Вертыкальны гідраўлічны прэс
Электравуглярод, дробнаструктурны графіт нізкага гатунку
Сціскаць
Гарызантальны гідраўлічны экструдар
Шнековый экструдар
Графітавы электрод, квадратны электрод
Вібрацыйнае ліццё
Вібрафармавальны станок
Алюмініевая вугляродзістая цэгла, даменная вугляродзістая цэгла
Ізастатычнае прэсаванне
Ізастатычны фармовачны станок
Ізатропны графіт, анізатропны графіт
Аперацыя адціскання
1 халодны матэрыял: астуджальны матэрыял дыска, астуджальны матэрыял цыліндру, астуджальныя матэрыялы для змешвання і замешвання і г.д.
Выпусціце лятучыя рэчывы, паменшыце да адпаведнай тэмпературы (90-120 °C), каб павялічыць адгезію, каб калавая маса была аднастайнай на працягу 20-30 хвілін.
2 Загрузка: прэс-пад'ёмнік —– 2-3 разы рэзка—-4-10MPa ўшчыльненне
3 папярэдні ціск: ціск 20-25 МПа, час 3-5 хвілін, падчас вакуумавання
4 экструзія: націсніце перагародку -5-15MPa экструзія - разрэз - у астуджальную ракавіну
Тэхнічныя параметры экструзіі: ступень сціску, тэмпература прэсавай камеры і сопла, тэмпература астуджэння, час папярэдняй нагрузкі, ціск экструзіі, хуткасць экструзіі, тэмпература астуджальнай вады
Агляд зялёнага кузава: насыпная шчыльнасць, праслухоўванне вонкавага выгляду, аналіз
Кальцынацыя: гэта працэс, пры якім сырое цела вугляроднага прадукту запаўняецца ў спецыяльна распрацаваную награвальную печ пад абаронай напаўняльніка для правядзення высокатэмпературнай тэрмічнай апрацоўкі для карбанізацыі вугальнага пека ў сырым целе. Бітумны кокс, які ўтвараецца пасля карбанізацыі вугальнага бітуму, умацоўвае вугляродзісты запаўняльнік і часціцы парашка разам, а кальцыніраваны вугляродны прадукт мае высокую механічную трываласць, нізкае ўдзельнае электрычнае супраціўленне, добрую тэрмічную і хімічную стабільнасць. .
Абпал з'яўляецца адным з асноўных працэсаў у вытворчасці вугляродных прадуктаў, а таксама важнай часткай трох асноўных працэсаў тэрмічнай апрацоўкі вытворчасці графітавых электродаў. Вытворчы цыкл абпалу доўгі (22-30 дзён для выпечкі, 5-20 дзён для печаў на 2 выпечкі), і больш высокае энергаспажыванне. Якасць зялёнай абсмажвання аказвае ўплыў на якасць гатовага прадукту і сабекошт прадукцыі.
Зялёны вугальны пек у зялёным целе коксуецца ў працэсе абпалу, і каля 10% лятучых рэчываў выкідваецца, а аб'ём утвараецца за кошт ўсаджвання 2-3%, а страта масы складае 8-10%. Істотна змяніліся і фізічныя і хімічныя ўласцівасці вугляроднай нарыхтоўкі. За кошт павелічэння сітаватасці сітаватасць знізілася з 1,70 г/см3 да 1,60 г/см3, а ўдзельнае супраціўленне — з 10000 мкОм·м да 40-50 мкОм·м. Механічная трываласць абпаленай нарыхтоўкі таксама была вялікай. Для паляпшэння.
Другасная выпечка - гэта працэс, пры якім кальцыніраваны прадукт апускаюць, а затым кальцыніруюць для карбанізацыі смалы, пагружанай у поры кальцыніраванага прадукту. Электроды, якія патрабуюць большай аб'ёмнай шчыльнасці (усе разнавіднасці, акрамя RP), і нарыхтоўкі злучэнняў неабходна падвяргаць двойнаму абпалу, а нарыхтоўкі злучэнняў таксама падвяргаюць апрацоўцы ў тры апускання ў чатыры або ў два акунанні ў тры апрацоўкі.
Тып асноўнай печы жароўні:
Бесперапынны рэжым—-кальцавая печ (з вечкам, без вечка), тунэльная печ
Перыядычны рэжым працы — печ з зваротным ходам, жароўня пад падлогай, жаровня ў скрынцы
Крывая абпалу і максімальная тэмпература:
Аднаразовае абсмажванне -320, 360, 422, 480 гадзін, 1250 °C
Другаснае абсмажванне - -125, 240, 280 гадзін, 700-800 °C
Кантроль хлебабулачных вырабаў: разрэз вонкавага выгляду, удзельнае электрычнае супраціўленне, аб'ёмная шчыльнасць, трываласць на сціск, аналіз унутранай структуры
Насычэнне - гэта працэс, пры якім вугляродны матэрыял змяшчаецца ў ёмістасць пад ціскам, а вадкі насычальны пек апускаецца ў поры электрода прадукту пры пэўных умовах тэмпературы і ціску. Мэта - паменшыць сітаватасць прадукту, павялічыць аб'ёмную шчыльнасць і механічную трываласць прадукту, а таксама палепшыць электра- і цеплаправоднасць прадукту.
Працэс насычэння і звязаныя з ім тэхнічныя параметры: абпал нарыхтоўкі - ачыстка паверхні - папярэдні нагрэў (260-380 °C, 6-10 гадзін) - загрузка ёмістасці для насычэння - вакуумаванне (8-9 кПа, 40-50 хвілін) - ін'екцыя бітуму (180 -200 °C) – павышэнне ціску (1,2-1,5 МПа, 3-4 гадзіны) – Вяртанне на асфальт – Астуджэнне (унутры ці звонку бака)
Праверка прасякнутых прадуктаў: каэфіцыент павелічэння масы насычэння G=(W2-W1)/W1×100%
Хуткасць павелічэння вагі за адно апусканне ≥14%
Каэфіцыент прыросту масы прадукту з другаснай прасякнутай ≥ 9%
Хуткасць павелічэння вагі трох прадуктаў для апускання ≥ 5%
Графітізацыя адносіцца да працэсу высокатэмпературнай тэрмічнай апрацоўкі, пры якім вугляродны прадукт награваецца да тэмпературы 2300 °C або вышэй у ахоўным асяроддзі ў высокатэмпературнай электрычнай печы для пераўтварэння вугляроду з аморфнай слаістай структуры ў трохмерны ўпарадкаваны крышталічная структура графіту.
Прызначэнне і эфект графитизации:
1 палепшыць праводнасць і цеплаправоднасць вугляроднага матэрыялу (удзельнае супраціўленне памяншаецца ў 4-5 разоў, а цеплаправоднасць павялічваецца прыкладна ў 10 разоў);
2 палепшыць супраціў тэрмічнага ўдару і хімічную стабільнасць вугляроднага матэрыялу (каэфіцыент лінейнага пашырэння зніжаецца на 50-80%);
3, каб зрабіць вугляродны матэрыял змазачных і ўстойлівасць да ізаляцыі;
4 Выдаленне прымешак, павышэнне чысціні вугляроднага матэрыялу (попелнасць прадукту зніжана з 0,5-0,8% да прыкладна 0,3%).
Рэалізацыя працэсу графітызацыі:
Графітызацыя вугляроднага матэрыялу ажыццяўляецца пры высокай тэмпературы 2300-3000 °C, таму яна можа быць рэалізавана толькі з дапамогай электрычнага нагрэву ў прамысловасці, гэта значыць ток непасрэдна праходзіць праз нагрэты кальцыніраваны прадукт, а кальцыніраваны прадукт зараджаецца у печ генеруецца электрычным токам пры высокай тэмпературы. Правадыр - гэта зноў-такі прадмет, які награваецца да высокай тэмпературы.
У цяперашні час шырока выкарыстоўваюцца печы графітызацыі Acheson і печы з унутраным цеплавым каскадам (LWG). Першы мае вялікую магутнасць, вялікую розніцу тэмператур і высокае энергаспажыванне. Апошні мае кароткі час нагрэву, нізкае энергаспажыванне, раўнамернае ўдзельнае электрычнае супраціўленне і непрыдатны для мантажу.
Кантроль працэсу графітызацыі кантралюецца шляхам вымярэння крывой электрычнай магутнасці, якая падыходзіць для ўмоў павышэння тэмпературы. Час электразабеспячэння складае 50-80 гадзін для печы Acheson і 9-15 гадзін для печы LWG.
Энергаспажыванне графітызацыі вельмі вялікае, звычайна 3200-4800 кВт/гадз, а кошт працэсу складае каля 20-35% ад агульнага кошту вытворчасці.
Кантроль графітаваных вырабаў: нарэзка вонкавага выгляду, выпрабаванне ўдзельнага супраціву
Механічная апрацоўка: Мэтай механічнай апрацоўкі вугляграфітавых матэрыялаў з'яўляецца дасягненне неабходнага памеру, формы, дакладнасці і г.д. шляхам рэзкі для вырабу корпуса электрода і злучэнняў у адпаведнасці з патрабаваннямі выкарыстання.
Апрацоўка графітавых электродаў дзеліцца на два незалежныя працэсы апрацоўкі: корпус электрода і злучэнне.
Апрацоўка корпуса ўключае ў сябе тры этапы расточвання і чарнавы плоскага тарца, вонкавага круга і плоскага тарца і фрэзераванне разьбы. Апрацоўку канічнага злучэння можна падзяліць на 6 працэсаў: рэзка, плоскі канец, конус, фрэзераванне разьбы, свідраванне ніта і прарэзка.
Злучэнне электродных злучэнняў: канічнае злучэнне (тры спражкі і адна спражка), цыліндрычнае злучэнне, выступавае злучэнне (мужчына і гнездо)
Кантроль дакладнасці апрацоўкі: адхіленне кануснасці разьбы, крок разьбы, адхіленне вялікага дыяметра злучэння (адтуліны), сувосевасць стыковачнага адтуліны, вертыкальнасць стыковачнага адтуліны, роўнасць тарца электрода, чатырохкропкавае адхіленне злучэння. Праверце з дапамогай спецыяльных колцавых і пласціністых датчыкаў.
Праверка гатовых электродаў: дакладнасць, вага, даўжыня, дыяметр, аб'ёмная шчыльнасць, удзельнае супраціўленне, допуск перад зборкай і г.д.
Час размяшчэння: 31 кастрычніка 2019 г