Графит электрод - илеу, қалыптау, күйдіру, сіңдіру, графиттеу және механикалық өңдеу сияқты бірқатар процестер арқылы өндірілетін мұнай илеуінен, толтырғыш ретінде ине коксынан және байланыстырғыш ретінде көмір битумынан алынатын жоғары температураға төзімді графит өткізгіш материал. материал.
Графитті электрод электрлік болат балқыту үшін маңызды жоғары температура өткізгіш материал болып табылады. Графиттік электрод электр пешіне электр энергиясын енгізу үшін пайдаланылады, ал электродтың ұшы мен заряд арасындағы доғадан пайда болатын жоғары температура болат дайындау үшін шихтаны балқыту үшін жылу көзі ретінде пайдаланылады. Сары фосфор, өнеркәсіптік кремний және абразивтер сияқты материалдарды балқытатын басқа кен пештері де өткізгіш материал ретінде графит электродтарын пайдаланады. Графит электродтарының тамаша және ерекше физикалық және химиялық қасиеттері басқа өнеркәсіп салаларында да кеңінен қолданылады.
Графиттік электродтарды өндіруге арналған шикізат мұнай коксы, инелі кокс және көмір шайыры болып табылады.
Мұнай коксы – кокстелетін көмір қалдығы мен мұнай шайырынан алынатын тұтанғыш қатты өнім. Түсі қара және кеуекті, негізгі элементі көміртегі, ал күл мөлшері өте төмен, әдетте 0,5% төмен. Мұнай коксы жеңіл графиттелетін көміртек класына жатады. Мұнай коксын химия және металлургия өнеркәсібінде қолданудың кең спектрі бар. Ол жасанды графит бұйымдарын және электролиттік алюминийге арналған көміртекті бұйымдарды өндірудің негізгі шикізаты болып табылады.
Термиялық өңдеу температурасына сәйкес мұнай коксын екі түрге бөлуге болады: шикі кокс және күйдірілген кокс. Кешіктіріп кокстеу арқылы алынған бұрынғы мұнай коксының құрамында ұшпа заттардың көп мөлшері бар, ал механикалық беріктігі төмен. Күйдірілген кокс шикі коксты күйдіру арқылы алынады. Қытайдағы мұнай өңдеу зауыттарының көпшілігі тек кокс шығарады, ал күйдіру жұмыстары негізінен көміртегі зауыттарында жүзеге асырылады.
Мұнай коксын жоғары күкіртті кокс (құрамында 1,5%-дан астам күкірт бар), орташа күкіртті кокс (құрамында 0,5%-1,5% күкірт бар) және төмен күкіртті кокс (құрамында 0,5%-дан аз күкірт бар) деп бөлуге болады. Графит электродтарын және басқа да жасанды графит өнімдерін өндіру әдетте төмен күкіртті коксты қолдану арқылы өндіріледі.
Ине кокс – айқын талшықты текстурасы, өте төмен термиялық кеңею коэффициенті және жеңіл графиттенуі бар жоғары сапалы кокстың бір түрі. Кокс сынған кезде оны текстурасына сәйкес жұқа жолақтарға бөлуге болады (пікірлер арақатынасы әдетте 1,75-тен жоғары). Анизотропты талшықты құрылымды поляризациялық микроскоппен байқауға болады, сондықтан инелік кокс деп аталады.
Инелі кокстың физика-механикалық қасиеттерінің анизотропиясы өте айқын. Бөлшектің ұзын осінің бағытына параллель жақсы электр және жылу өткізгіштікке ие, ал жылу кеңею коэффициенті төмен. Экструзиялық қалыптау кезінде көптеген бөлшектердің ұзын осі экструзия бағытында орналасады. Сондықтан инелік кокс жоғары қуатты немесе өте жоғары қуатты графит электродтарын өндіруге арналған негізгі шикізат болып табылады. Өндірілетін графит электродтың кедергісі төмен, термиялық кеңею коэффициенті аз және термиялық соққыға жақсы төзімді.
Ине коксы мұнай қалдықтарынан алынатын мұнай негізіндегі ине коксы және тазартылған көмір шайыры шикізатынан алынған көмір негізіндегі инелік кокс болып бөлінеді.
Көмір шайыры – көмір шайырын терең өңдеудің негізгі өнімдерінің бірі. Бұл әртүрлі көмірсутектердің қоспасы, жоғары температурада қара, жоғары температурада жартылай қатты немесе қатты, тұрақты балқу температурасы жоқ, қыздырғаннан кейін жұмсартылған, содан кейін балқытылған, тығыздығы 1,25-1,35 г/см3. Жұмсару температурасы бойынша төмен температуралы, орташа температуралы және жоғары температуралы асфальт болып бөлінеді. Орташа температурадағы асфальт шығымы көмір шайырының 54-56% құрайды. Көмір шайырының құрамы өте күрделі, ол көмір шайырының қасиеттеріне және гетероатомдардың құрамына байланысты, сонымен қатар кокстеу процесінің жүйесі мен көмір шайырын өңдеу жағдайлары әсер етеді. Битумды жұмсарту температурасы, толуолда ерімейтін заттар (ТИ), хинолин ерімейтін заттар (QI), кокстелетін мәндер және көмір шайырының реологиясы сияқты көмір шайырының қабатын сипаттайтын көптеген көрсеткіштер бар.
Көмір шайыры көміртегі өнеркәсібінде байланыстырғыш және сіңдіргіш ретінде пайдаланылады және оның өнімділігі көміртекті өнімдердің өндіріс процесіне және өнім сапасына үлкен әсер етеді. Тұтқыр асфальт әдетте орташа жұмсарту температурасы, жоғары кокстеу мәні және жоғары β шайыры бар орташа температурада немесе орташа температурада модификацияланған асфальтты пайдаланады. Сіңдіру агенті жұмсақтау температурасы төмен, QI төмен және жақсы реологиялық қасиеттері бар орташа температурадағы асфальт болып табылады.
Төмендегі суретте көміртекті кәсіпорындағы графит электродтарын өндіру процесі көрсетілген.
Күйдіру: көміртекті шикізат құрамындағы ылғал мен ұшқыш заттарды шығару үшін жоғары температурада термиялық өңдеуден өтеді және бастапқы пісіру өнімділігін жақсартуға сәйкес келетін өндіріс процесі күйдіру деп аталады. Жалпы көміртекті шикізатты жылу көзі ретінде газды және өзінің ұшпа заттарын қолдану арқылы күйдіреді, ал максималды температура 1250-1350 °C құрайды.
Кальцинация көміртекті шикізаттың құрылымы мен физика-химиялық қасиеттеріне түбегейлі өзгерістер енгізеді, негізінен кокстың тығыздығын, механикалық беріктігін және электрөткізгіштігін арттыруда, кокстың химиялық тұрақтылығын және тотығуға төзімділігін арттыруда, кейінгі процестің негізін қалауда. .
Күйдіретін жабдыққа негізінен резервуарлы күйдіргіш, айналмалы пеш және электр күйдіргіш кіреді. Күйдірудің сапасын бақылау индексі мұнай коксының шынайы тығыздығы 2,07г/см3 кем емес, меншікті кедергі 550мкОм.м артық емес, инелік кокстың шынайы тығыздығы 2,12г/см3 кем емес, ал кедергісі 500μΩ.м артық емес.
Шикізатты ұсақтау және ингредиенттер
Топтамалау алдында күйдірілген мұнай коксы мен инелік коксты ұнтақтап, ұнтақтап, електен өткізу керек.
Орташа ұсақтау әдетте 50 мм-ге жуық жабдықты ұсату арқылы шайнау үшін қажет 0,5-20 мм өлшемді материалды одан әрі ұсақтау үшін жақ ұсатқыш, балға ұсатқыш, шиыршық ұсатқыш және т.б. арқылы жүзеге асырылады.
Фрезерлеу – көміртекті материалды суспензиялы сақиналы орамды диірмен (Реймонд диірмені), шарикті диірмен немесе т. .
Електен өткізу – ұсақталғаннан кейін материалдардың кең ауқымын біркелкі саңылаулары бар елеуіштер сериясы арқылы өлшемдерінің тар диапазоны бар бірнеше бөлшек өлшемдері диапазондарына бөлу процесі. Ағымдағы электродты өндіру үшін әдетте 4-5 түйіршік және 1-2 ұнтақ сорттары қажет.
Ингредиенттер - бұл формула талаптарына сәйкес толтырғыштар мен ұнтақтардың және байланыстырғыш заттардың әртүрлі агрегаттарын есептеу, өлшеу және фокустау үшін өндірістік процестер. Тұжырымдаманың ғылыми жарамдылығы және топтастыру операциясының тұрақтылығы өнімнің сапа көрсеткіші мен өнімділігіне әсер ететін маңызды факторлардың бірі болып табылады.
Формула 5 аспектіні анықтауы керек:
1Шикізат түрін таңдау;
2 шикізаттың әртүрлі түрлерінің үлесін анықтау;
3 қатты шикізаттың бөлшектік құрамын анықтау;
4 байланыстырушы заттың мөлшерін анықтау;
5 Қоспалардың түрі мен мөлшерін анықтаңыз.
Илеу: Белгілі бір температурада белгілі бір мөлшерде байланыстырғыш затпен әр түрлі бөлшектердің мөлшері бар көміртекті түйіршіктер мен ұнтақтарды араластыру және олардың мөлшерін анықтау және пластикалық пастаны илеу деп аталатын процеске илеу.
Илеу процесі: құрғақ араластыру (20-35 мин) ылғалды араластыру (40-55 мин)
Илеудің рөлі:
1 Құрғақ араластыру кезінде әртүрлі шикізаттар біркелкі араласады, ал бөлшектердің мөлшері әртүрлі қатты көміртекті материалдар біркелкі араласады және қоспаның жинақылығын жақсарту үшін толтырылады;
2 Көмір шайыры қосылғаннан кейін құрғақ материал мен асфальт біркелкі араласады. Сұйық асфальт түйіршіктердің бетін біркелкі жабады және ылғалдандырады және асфальтты байланыстыратын қабаттың қабатын құрайды және біртекті пластикалық жағынды қалыптастыру үшін барлық материалдар бір-бірімен байланысады. Қалыптауға қолайлы;
Көмір шайыры шайырының 3 бөлігі көміртекті материалдың ішкі кеңістігіне еніп, паста тығыздығы мен біріктіргіштігін одан әрі арттырады.
Қалыптау: Көміртекті материалды қалыптау дегеніміз белгілі бір пішінге, өлшемге, тығыздыққа және беріктікке ие жасыл денені (немесе шикізатты) қалыптастыру үшін қалыптау жабдығы қолданатын сыртқы күш астында иленген көміртекті пастаны пластикалық деформациялау процесін білдіреді. процесс.
Қалыптау түрлері, құрал-жабдықтар мен өндірілетін бұйымдар:
Қалыптау әдісі
Жалпы жабдық
негізгі өнімдер
Қалыптау
Тік гидравликалық прес
Электр көміртегі, төмен сұрыпты жұқа құрылымды графит
Қысу
Көлденең гидравликалық экструдер
Бұрандалы экструдер
Графит электрод, шаршы электрод
Вибрациялық қалыптау
Вибрациялық қалыптау машинасы
Алюминий көміртекті кірпіш, домна пешінің көміртекті кірпіші
Изостатикалық престеу
Изостатикалық қалыптау машинасы
Изотропты графит, анизотропты графит
Қысу операциясы
1 салқын материал: диск салқындату материалы, цилиндрді салқындату материалы, араластыру және илеу салқындату материалдары және т.б.
Ұшқыш заттарды ағызыңыз, адгезияны жоғарылату үшін қолайлы температураға (90-120 ° C) дейін төмендетіңіз, осылайша паста блоктылығы 20-30 минут бойы біркелкі болады.
2 Жүктеу: көтеру қалқасын басыңыз —– 2-3 рет кесу—-4-10МПа тығыздау
3 алдын ала қысым: қысым 20-25МПа, уақыт 3-5 мин, вакуумдау кезінде
4 экструзия: қалқаны басыңыз —5-15МПа экструзия — кесу — салқындатқыш раковинаға
Экструзияның техникалық параметрлері: қысу коэффициенті, пресс камерасы мен саптама температурасы, салқындату температурасы, алдын ала жүктеу қысымы уақыты, экструзия қысымы, экструзия жылдамдығы, салқындату суының температурасы
Жасыл денені тексеру: көлемді тығыздық, сыртқы түрін түрту, талдау
Кальцинация: Бұл көміртегі өнімінің жасыл денесі жасыл денедегі көмір шайырын карбонизациялау үшін жоғары температуралық термиялық өңдеуді орындау үшін толтырғыштың қорғауымен арнайы жасалған қыздыру пешіне толтырылатын процесс. Көмір битумының карбонизациясынан кейін пайда болған битум коксы көміртекті агрегат пен ұнтақ бөлшектерін бірге қатайтады, ал күйдірілген көміртекті өнім жоғары механикалық беріктікке, төмен электрлік кедергіге, жақсы термиялық тұрақтылыққа және химиялық тұрақтылыққа ие. .
Кальцинация көміртегі өнімдерін өндірудегі негізгі процестердің бірі болып табылады, сонымен қатар графит электродтарын өндірудің үш негізгі термиялық өңдеу процестерінің маңызды бөлігі болып табылады. Күйдірудің өндірістік циклі ұзақ (пісіру үшін 22-30 күн, пештерде 2 пісіру үшін 5-20 күн) және жоғары энергия тұтыну. Жасыл қуыру сапасы дайын өнімнің сапасына және өнімнің өзіндік құнына әсер етеді.
Жасыл денедегі жасыл көмір шайыры қуыру процесінде кокстеледі және ұшқыш заттардың шамамен 10% -ы шығарылады және көлемі 2-3% шөгу арқылы өндіріледі, ал массалық жоғалту 8-10% құрайды. Көміртекті дайындаманың физикалық және химиялық қасиеттері де айтарлықтай өзгерді. Кеуектіліктің ұлғаюына байланысты кеуектілік 1,70 г/см3-ден 1,60 г/см3-ге дейін және кедергі 10000 мкм·м-ден 40-50 мкм·м-ге дейін төмендеді. Күйдірілген дайындаманың механикалық беріктігі де үлкен болды. Жақсарту үшін.
Екінші реттік пісіру күйдірілген өнімнің кеуектеріне батырылған қадамды карбонизациялау үшін күйдірілген өнімді батыру, содан кейін күйдіру процесі. Жоғары көлемді тығыздықты талап ететін электродтарды (РБ-дан басқа барлық сорттар) және қосылғыш дайындамаларды екі рет пісіру қажет, сонымен қатар біріктірілген дайындамалар да үш батырып төрт пісіру немесе екі батыру үш пісіруге ұшырайды.
Қуырғыштың негізгі пеш түрі:
Үздіксіз жұмыс—-сақиналы пеш (жабағы бар, қақпақсыз), туннельді пеш
Үзіліссіз жұмыс—-кері пеш, еден астындағы қуырғыш, қорапты қуырғыш
Кальцинация қисығы және максималды температура:
Бір реттік қуыру—-320, 360, 422, 480 сағат, 1250 °C
Екіншілік қуыру—-125, 240, 280 сағат, 700-800 °C
Пісірілген өнімдерді тексеру: сыртқы түрін түрту, электр кедергісі, көлемдік тығыздық, қысу күші, ішкі құрылымды талдау
Сіңдіру - көміртекті материалды қысымды ыдысқа салу және сұйық сіңдіргіш қадамды белгілі бір температура мен қысым жағдайында өнім электродының тесіктеріне батыру процесі. Мақсаты – өнімнің кеуектілігін азайту, өнімнің көлемдік тығыздығын және механикалық беріктігін арттыру, өнімнің электр және жылу өткізгіштігін жақсарту.
Сіңдіру процесі және оған қатысты техникалық параметрлер: дайындаманы қуыру – бетін тазалау – алдын ала қыздыру (260-380 °C, 6-10 сағат) – сіңдіру цистернасын тиеу – шаң сору (8-9КПа, 40-50 мин) – битумды айдау (180 -200 °C) – Қысым (1,2-1,5 МПа, 3-4 сағат) – Асфальтқа оралу – салқындату (цистернаның ішінде немесе сыртында)
Сіңдірілген өнімдерді тексеру: сіңдіру салмағының өсу жылдамдығы G=(W2-W1)/W1×100%
Бір рет төмендеген кезде салмақ қосу жылдамдығы ≥14%
Екінші сіңдірілген өнім салмағының өсу жылдамдығы ≥ 9%
Үш батыру өнімдерінің салмақ өсу жылдамдығы ≥ 5%
Графитизация деп аморфты қабатты құрылымды көміртекті үш өлшемді реттелген құрылымға айналдыру үшін көміртегі өнімін жоғары температуралы электр пешінде қорғаныш ортада 2300 ° C немесе одан жоғары температураға дейін қыздыратын жоғары температуралы термиялық өңдеу процесін айтады. графит кристалының құрылымы.
Графитизацияның мақсаты мен әсері:
1 көміртекті материалдың өткізгіштігі мен жылу өткізгіштігін жақсарту (кедергі 4-5 есе азаяды, ал жылу өткізгіштік шамамен 10 есе артады);
2 көміртекті материалдың термиялық соққыға төзімділігін және химиялық тұрақтылығын жақсарту (сызықтық кеңею коэффициенті 50-80% төмендейді);
3 көміртекті материалдың майлануын және тозуға төзімділігін жасау;
4 Шығарылатын қоспалар, көміртекті материалдың тазалығын жақсарту (өнімнің күлділігі 0,5-0,8%-дан шамамен 0,3%-ға дейін төмендейді).
Графитизация процесін жүзеге асыру:
Көміртекті материалды графиттеу 2300-3000 °С жоғары температурада жүзеге асырылады, сондықтан оны өнеркәсіпте электрмен қыздыру арқылы ғана жүзеге асыруға болады, яғни ток қыздырылған күйдірілген өнім арқылы тікелей өтеді, ал күйдірілген өнім зарядталған. пешке жоғары температурада электр тогының әсерінен пайда болады. Өткізгіш қайтадан жоғары температураға дейін қызған объект болып табылады.
Қазіргі уақытта кеңінен қолданылатын пештерге Ачесон графиттеу пештері және ішкі жылу каскады (LWG) пештері жатады. Біріншісі үлкен өнімділікке, үлкен температура айырмашылығына және жоғары қуат тұтынуға ие. Соңғысының қыздыру уақыты қысқа, қуатты аз тұтыну, электрлік кедергісі біркелкі және орнатуға жарамсыз.
Графитизация процесін басқару температураның көтерілу жағдайына сәйкес келетін электр қуатының қисық сызығын өлшеу арқылы бақыланады. Электрмен жабдықтау уақыты Ачесон пеші үшін 50-80 сағат, LWG пеші үшін 9-15 сағат.
Графитизацияның қуат тұтынуы өте үлкен, әдетте 3200-4800 кВт/сағ, ал технологиялық шығындар жалпы өндіріс құнының шамамен 20-35% құрайды.
Графиттелген бұйымдарды тексеру: сыртқы түрін түрту, меншікті кедергі сынағы
Механикалық өңдеу: Көміртекті графитті материалдарды механикалық өңдеудің мақсаты электрод корпусы мен түйіспелерін пайдалану талаптарына сәйкес кесу арқылы қажетті өлшемге, пішінге, дәлдікке және т.б.
Графитті электродты өңдеу екі тәуелсіз өңдеу процесіне бөлінеді: электрод корпусы және буын.
Корпусты өңдеу скучно және кедір-бұдырлы жалпақ бетті, сыртқы шеңберді және тегіс ұшын және фрезерлік жіптің үш қадамын қамтиды. Конустық қосылыстарды өңдеуді 6 процеске бөлуге болады: кесу, тегіс шеткі бет, автомобиль конусы беті, фрезерлік жіп, бұрғылау болт және ойық.
Электродтық қосылыстардың қосылуы: конустық қосылыс (үш ілмек және бір ілмек), цилиндрлік қосылыс, бұдырлы қосылыс (ер және аналық қосылым)
Өңдеу дәлдігін бақылау: жіптің конусының ауытқуы, жіптің қадамы, түйіннің (тесігінің) үлкен диаметрінің ауытқуы, қосылыс тесігінің коаксиалдылығы, қосылыс тесігінің тіктігі, электродтың шеткі бетінің тегістігі, қосылыс төрт нүктелі ауытқуы. Арнайы сақиналы өлшегіштермен және пластиналы өлшегіштермен тексеріңіз.
Дайын электродтарды тексеру: дәлдік, салмақ, ұзындық, диаметр, көлемдік тығыздық, меншікті кедергі, құрастыру алдындағы төзімділік және т.б.
Жіберу уақыты: 31 қазан 2019 ж