Elektrod grafit ialah bahan konduktif grafit tahan suhu tinggi yang dihasilkan oleh uli petroleum, kok jarum sebagai agregat dan bitumen arang batu sebagai pengikat, yang dihasilkan melalui satu siri proses seperti menguli, mengacu, memanggang, impregnasi, grafitisasi dan pemprosesan mekanikal. bahan.
Elektrod grafit ialah bahan konduktif suhu tinggi yang penting untuk pembuatan keluli elektrik. Elektrod grafit digunakan untuk memasukkan tenaga elektrik ke relau elektrik, dan suhu tinggi yang dihasilkan oleh arka antara hujung elektrod dan cas digunakan sebagai sumber haba untuk mencairkan cas untuk pembuatan keluli. Relau bijih lain yang mencairkan bahan seperti fosforus kuning, silikon industri, dan bahan pelelas juga menggunakan elektrod grafit sebagai bahan pengalir. Sifat fizikal dan kimia elektrod grafit yang sangat baik dan istimewa juga digunakan secara meluas dalam sektor perindustrian lain.
Bahan mentah untuk penghasilan elektrod grafit ialah kok petroleum, kok jarum dan padang tar arang batu.
Kok petroleum ialah produk pepejal mudah terbakar yang diperolehi oleh sisa arang batu dan padang petroleum. Warnanya hitam dan berliang, unsur utamanya ialah karbon, dan kandungan abunya sangat rendah, secara amnya di bawah 0.5%. Coke petroleum tergolong dalam kelas karbon mudah digrafikkan. Kok petroleum mempunyai pelbagai kegunaan dalam industri kimia dan metalurgi. Ia adalah bahan mentah utama untuk menghasilkan produk grafit tiruan dan produk karbon untuk aluminium elektrolitik.
Kok petroleum boleh dibahagikan kepada dua jenis: kok mentah dan kok dikalsin mengikut suhu rawatan haba. Bekas kok petroleum yang diperolehi melalui kok tertunda mengandungi sejumlah besar bahan meruap, dan kekuatan mekanikalnya rendah. Kokas terkalsin diperolehi dengan pengkalsinan kok mentah. Kebanyakan kilang penapisan di China hanya menghasilkan kok, dan operasi pengkalsinan kebanyakannya dijalankan di loji karbon.
Coke petroleum boleh dibahagikan kepada kok sulfur tinggi (mengandungi lebih daripada 1.5% sulfur), kok sulfur sederhana (mengandungi 0.5%-1.5% sulfur), dan kok sulfur rendah (mengandungi kurang daripada 0.5% sulfur). Pengeluaran elektrod grafit dan produk grafit tiruan lain biasanya dihasilkan menggunakan kok sulfur rendah.
Kok jarum ialah sejenis kok berkualiti tinggi dengan tekstur berserabut yang jelas, pekali pengembangan haba yang sangat rendah dan penggrafitan yang mudah. Apabila kok dipecahkan, ia boleh dibahagikan kepada jalur langsing mengikut tekstur (nisbah aspek secara amnya melebihi 1.75). Struktur gentian anisotropik boleh diperhatikan di bawah mikroskop polarisasi, dan oleh itu dirujuk sebagai kok jarum.
Anisotropi sifat fiziko-mekanikal kok jarum sangat jelas. Ia mempunyai kekonduksian elektrik dan haba yang baik selari dengan arah paksi panjang zarah, dan pekali pengembangan haba adalah rendah. Apabila pengacuan penyemperitan, paksi panjang kebanyakan zarah disusun mengikut arah penyemperitan. Oleh itu, kok jarum adalah bahan mentah utama untuk pembuatan elektrod grafit berkuasa tinggi atau ultra-tinggi. Elektrod grafit yang dihasilkan mempunyai kerintangan yang rendah, pekali pengembangan haba yang kecil dan rintangan kejutan haba yang baik.
Kok jarum terbahagi kepada kok jarum berasaskan minyak yang dihasilkan daripada sisa petroleum dan kok jarum berasaskan arang batu yang dihasilkan daripada bahan mentah padang arang batu yang ditapis.
Tar arang batu adalah salah satu produk utama pemprosesan dalam tar arang batu. Ia adalah campuran pelbagai hidrokarbon, hitam pada suhu tinggi, separa pepejal atau pepejal pada suhu tinggi, tiada takat lebur tetap, lembut selepas dipanaskan, dan kemudian cair, dengan ketumpatan 1.25-1.35 g/cm3. Mengikut takat lembutnya, ia dibahagikan kepada suhu rendah, suhu sederhana dan asfalt suhu tinggi. Hasil asfalt suhu sederhana ialah 54-56% daripada tar arang batu. Komposisi tar arang batu adalah sangat rumit, yang berkaitan dengan sifat tar arang batu dan kandungan heteroatom, dan juga dipengaruhi oleh sistem proses coking dan keadaan pemprosesan tar arang batu. Terdapat banyak petunjuk untuk mencirikan pic tar arang batu, seperti takat lembut bitumen, toluena insolubles (TI), quinoline insolubles (QI), nilai coking, dan reologi pic arang batu.
Tar arang batu digunakan sebagai pengikat dan impregnant dalam industri karbon, dan prestasinya mempunyai kesan yang besar terhadap proses pengeluaran dan kualiti produk produk karbon. Asfalt pengikat umumnya menggunakan asfalt diubah suai suhu sederhana atau sederhana yang mempunyai takat lembut sederhana, nilai coking tinggi, dan resin β tinggi. Ejen impregnasi ialah asfalt suhu sederhana yang mempunyai takat lembut yang rendah, QI yang rendah, dan sifat reologi yang baik.
Gambar berikut menunjukkan proses pengeluaran elektrod grafit dalam perusahaan karbon.
Pengkalsinan: Bahan mentah berkarbonat dirawat haba pada suhu tinggi untuk mengeluarkan lembapan dan bahan meruap yang terkandung di dalamnya, dan proses pengeluaran yang sepadan dengan peningkatan prestasi memasak asal dipanggil pengkalsinan. Secara amnya, bahan mentah berkarbon dikalsinkan dengan menggunakan gas dan bahan meruapnya sendiri sebagai sumber haba, dan suhu maksimum ialah 1250-1350 °C.
Pengkalsinan membuat perubahan mendalam dalam struktur dan sifat fizikokimia bahan mentah berkarbon, terutamanya dalam meningkatkan ketumpatan, kekuatan mekanikal dan kekonduksian elektrik kok, meningkatkan kestabilan kimia dan rintangan pengoksidaan kok, meletakkan asas untuk proses seterusnya. .
Peralatan yang dikalsin terutamanya termasuk kalsin tangki, tanur putar dan kalsin elektrik. Indeks kawalan kualiti pengkalsinan ialah ketumpatan sebenar kok petroleum tidak kurang daripada 2.07g/cm3, kerintangan tidak lebih daripada 550μΩ.m, ketumpatan sebenar kok jarum tidak kurang daripada 2.12g/cm3, dan kerintangan tidak melebihi 500μΩ.m.
Bahan mentah menghancurkan dan bahan-bahan
Sebelum batching, kok petroleum terkalsin pukal dan kok jarum mesti dihancurkan, dikisar dan diayak.
Penghancuran sederhana biasanya dilakukan dengan menghancurkan peralatan kira-kira 50 mm melalui penghancur rahang, penghancur tukul, penghancur gulung dan seumpamanya untuk menghancurkan lagi bahan bersaiz 0.5-20 mm yang diperlukan untuk batching.
Pengilangan ialah proses mengisar bahan berkarbonat kepada zarah kecil serbuk 0.15 mm atau kurang dan saiz zarah 0.075 mm atau kurang dengan menggunakan kilang gulung cincin jenis ampaian (kilang Raymond), kilang bebola, atau seumpamanya. .
Penyaringan ialah satu proses di mana pelbagai bahan selepas penghancuran dibahagikan kepada beberapa julat saiz zarah dengan julat saiz yang sempit melalui satu siri ayak dengan bukaan seragam. Pengeluaran elektrod semasa biasanya memerlukan 4-5 pelet dan 1-2 gred serbuk.
Bahan-bahan adalah proses pengeluaran untuk mengira, menimbang dan memfokuskan pelbagai agregat agregat dan serbuk dan pengikat mengikut keperluan formulasi. Kesesuaian saintifik formulasi dan kestabilan operasi batching adalah antara faktor terpenting yang mempengaruhi indeks kualiti dan prestasi produk.
Formula perlu menentukan 5 aspek:
1Pilih jenis bahan mentah;
2 menentukan perkadaran pelbagai jenis bahan mentah;
3 menentukan komposisi saiz zarah bahan mentah pepejal;
4 menentukan jumlah pengikat;
5 Tentukan jenis dan jumlah bahan tambah.
Menguli: Mencampur dan mengukur pelbagai butiran berkarbon saiz zarah dan serbuk dengan jumlah pengikat tertentu pada suhu tertentu, dan menguli pes keplastikan ke dalam proses yang dipanggil menguli.
Proses menguli: adunan kering (20-35 min) adunan basah (40-55 min)
Peranan menguli:
1 Apabila mencampur kering, pelbagai bahan mentah dicampur secara seragam, dan bahan berkarbon pepejal saiz zarah yang berbeza dicampur dan diisi secara seragam untuk meningkatkan kekompakan campuran;
2 Selepas menambah padang tar arang batu, bahan kering dan asfalt dicampur secara seragam. Asfalt cecair menyalut dan membasahi permukaan butiran secara seragam untuk membentuk lapisan lapisan ikatan asfalt, dan semua bahan diikat antara satu sama lain untuk membentuk sapuan plastik homogen. Kondusif untuk membentuk;
3 bahagian padang tar arang batu menembusi ke dalam ruang dalam bahan berkarbon, seterusnya meningkatkan ketumpatan dan kepaduan pes.
Pengacuan: Pengacuan bahan karbon merujuk kepada proses ubah bentuk plastik pes karbon yang diuli di bawah daya luaran yang digunakan oleh peralatan pengacuan untuk akhirnya membentuk badan hijau (atau produk mentah) yang mempunyai bentuk, saiz, ketumpatan dan kekuatan tertentu. proses.
Jenis pengacuan, peralatan dan produk yang dihasilkan:
Kaedah acuan
Peralatan biasa
produk utama
pengacuan
Penekan hidraulik menegak
Karbon elektrik, grafit struktur halus gred rendah
Picit
Penyemperit hidraulik mendatar
Penyemperit skru
Elektrod grafit, elektrod segi empat sama
Pengacuan getaran
Mesin pengacuan getaran
Bata karbon aluminium, bata karbon relau letupan
Penekanan isostatik
Mesin pengacuan isostatik
Grafit isotropik, grafit anisotropik
Operasi picit
1 bahan sejuk: bahan penyejuk cakera, bahan penyejuk silinder, bahan penyejuk mencampur dan menguli, dsb.
Keluarkan bahan meruap, kurangkan kepada suhu yang sesuai (90-120 ° C) untuk meningkatkan lekatan, supaya sekatan pes adalah seragam selama 20-30 minit
2 Memuatkan: penyekat lif tekan —– 2-3 kali pemotongan—-4-10MPa pemadatan
3 pra-tekanan: tekanan 20-25MPa, masa 3-5min, semasa mengosongkan
4 penyemperitan: tekan ke bawah penyekat —5-15MPa penyemperitan — potong — ke dalam sinki penyejuk
Parameter teknikal penyemperitan: nisbah mampatan, suhu ruang tekan dan muncung, suhu penyejukan, masa tekanan pramuat, tekanan penyemperitan, kelajuan penyemperitan, suhu air penyejukan
Pemeriksaan badan hijau: ketumpatan pukal, penampilan menoreh, analisis
Pengkalsinan: Ia adalah satu proses di mana badan hijau produk karbon diisi dalam relau pemanasan yang direka khas di bawah perlindungan pengisi untuk melakukan rawatan haba suhu tinggi untuk mengkarbonatkan padang arang batu dalam badan hijau. Kokas bitumen yang terbentuk selepas pengkarbonan bitumen arang batu menguatkan agregat karbon dan zarah serbuk bersama-sama, dan produk karbon terkalsin mempunyai kekuatan mekanikal yang tinggi, kerintangan elektrik yang rendah, kestabilan haba yang baik dan kestabilan kimia. .
Pengkalsinan adalah salah satu proses utama dalam pengeluaran produk karbon, dan juga merupakan bahagian penting dalam tiga proses rawatan haba utama pengeluaran elektrod grafit. Kitaran pengeluaran pengkalsinan adalah panjang (22-30 hari untuk baking, 5-20 hari untuk relau untuk 2 baking), dan penggunaan tenaga yang lebih tinggi. Kualiti pemanggangan hijau memberi kesan kepada kualiti produk siap dan kos pengeluaran.
Padang arang batu hijau dalam badan hijau dikok semasa proses pemanggangan, dan kira-kira 10% daripada bahan meruap dilepaskan, dan isipadu dihasilkan oleh pengecutan 2-3%, dan kehilangan jisim ialah 8-10%. Sifat fizikal dan kimia bilet karbon juga berubah dengan ketara. Keliangan menurun daripada 1.70 g/cm3 kepada 1.60 g/cm3 dan kerintangan menurun daripada 10000 μΩ·m kepada 40-50 μΩ·m disebabkan oleh peningkatan keliangan. Kekuatan mekanikal bilet yang dikalsinkan juga besar. Untuk penambahbaikan.
Pembakar sekunder ialah satu proses di mana produk yang dikalsinkan direndam dan kemudian dikalsinkan untuk mengkarbonatkan pic yang direndam dalam liang produk yang dikalsinkan. Elektrod yang memerlukan ketumpatan pukal yang lebih tinggi (semua jenis kecuali RP) dan kosong sambungan dikehendaki dibibak, dan kosong sambungan juga tertakluk kepada tiga-celup empat-bakar atau dua-celup tiga-bakar.
Jenis relau utama pemanggang:
Operasi berterusan—-relau cincin (dengan penutup, tanpa penutup), tanur terowong
Operasi berselang-seli—-tanur terbalik, pembakar bawah lantai, pembakar kotak
Keluk pengkalsinan dan suhu maksimum:
Pembakaran sekali sahaja—-320, 360, 422, 480 jam, 1250 °C
Pembakaran sekunder—-125, 240, 280 jam, 700-800 °C
Pemeriksaan produk bakar: penorehan penampilan, kerintangan elektrik, ketumpatan pukal, kekuatan mampatan, analisis struktur dalaman
Impregnasi ialah proses di mana bahan karbon diletakkan di dalam bekas tekanan dan pic impregnant cecair direndam dalam liang elektrod produk di bawah keadaan suhu dan tekanan tertentu. Tujuannya adalah untuk mengurangkan keliangan produk, meningkatkan ketumpatan pukal dan kekuatan mekanikal produk, dan meningkatkan kekonduksian elektrik dan terma produk.
Proses impregnasi dan parameter teknikal yang berkaitan ialah: bilet panggang – pembersihan permukaan – pemanasan awal (260-380 °C, 6-10 jam) – memuatkan tangki impregnasi – penyedutan (8-9KPa, 40-50min) – Suntikan bitumen (180 -200 °C) – Tekanan (1.2-1.5 MPa, 3-4 jam) – Kembali ke asfalt – Penyejukan (di dalam atau di luar tangki)
Pemeriksaan produk yang diresapi: kadar pertambahan berat impregnasi G=(W2-W1)/W1×100%
Kadar kenaikan berat badan sekali celup ≥14%
Kadar penambahan berat produk yang diresapi sekunder ≥ 9%
Kadar kenaikan berat badan tiga produk celup ≥ 5%
Grafitisasi merujuk kepada proses rawatan haba suhu tinggi di mana produk karbon dipanaskan pada suhu 2300 ° C atau lebih dalam medium pelindung dalam relau elektrik suhu tinggi untuk menukar karbon struktur berlapis amorf kepada susunan tiga dimensi. struktur kristal grafit.
Tujuan dan kesan grafitisasi:
1 meningkatkan kekonduksian dan kekonduksian terma bahan karbon (rintangan dikurangkan sebanyak 4-5 kali, dan kekonduksian terma meningkat kira-kira 10 kali);
2 meningkatkan rintangan kejutan haba dan kestabilan kimia bahan karbon (pekali pengembangan linear dikurangkan sebanyak 50-80%);
3 untuk membuat pelinciran bahan karbon dan rintangan lelasan;
4 Kekotoran ekzos, meningkatkan ketulenan bahan karbon (kandungan abu produk dikurangkan daripada 0.5-0.8% kepada kira-kira 0.3%).
Realisasi proses grafitisasi:
Penggrafitan bahan karbon dilakukan pada suhu tinggi 2300-3000 °C, jadi ia hanya boleh direalisasikan oleh pemanasan elektrik dalam industri, iaitu, arus terus melalui produk terkalsin yang dipanaskan, dan produk terkalsin dicas. ke dalam relau dijana oleh arus elektrik pada suhu tinggi. Konduktor sekali lagi adalah objek yang dipanaskan pada suhu tinggi.
Relau yang digunakan secara meluas pada masa ini termasuk relau grafisasi Acheson dan relau lata haba dalaman (LWG). Yang pertama mempunyai output yang besar, perbezaan suhu yang besar, dan penggunaan kuasa yang tinggi. Yang terakhir ini mempunyai masa pemanasan yang singkat, penggunaan kuasa yang rendah, kerintangan elektrik seragam, dan tidak sesuai untuk dipasang.
Kawalan proses grafit dikawal dengan mengukur keluk kuasa elektrik yang sesuai untuk keadaan kenaikan suhu. Masa bekalan kuasa ialah 50-80 jam untuk relau Acheson dan 9-15 jam untuk relau LWG.
Penggunaan kuasa grafisasi adalah sangat besar, secara amnya 3200-4800KWh, dan kos proses menyumbang kira-kira 20-35% daripada jumlah kos pengeluaran.
Pemeriksaan produk bergrafik: penorehan penampilan, ujian kerintangan
Pemesinan: Tujuan pemesinan mekanikal bahan grafit karbon adalah untuk mencapai saiz, bentuk, ketepatan, dan lain-lain yang diperlukan dengan memotong untuk membuat badan elektrod dan sambungan mengikut keperluan penggunaan.
Pemprosesan elektrod grafit dibahagikan kepada dua proses pemprosesan bebas: badan elektrod dan sendi.
Pemprosesan badan termasuk tiga langkah muka hujung rata yang membosankan dan kasar, bulatan luar dan muka hujung rata dan benang pengilangan. Pemprosesan sendi kon boleh dibahagikan kepada 6 proses: pemotongan, muka hujung rata, muka kon kereta, benang pengilangan, bolt penggerudian Dan slotting.
Sambungan sambungan elektrod: sambungan sambungan kon (tiga gancu dan satu gancu), sambungan sambungan silinder, sambungan benjolan (sambungan lelaki dan wanita)
Kawalan ketepatan pemesinan: sisihan tirus benang, padang benang, sisihan diameter besar sendi (lubang), keserasian lubang sendi, menegak lubang sambungan, kerataan muka hujung elektrod, sisihan empat mata sendi. Semak dengan tolok gelang khas dan tolok plat.
Pemeriksaan elektrod siap: ketepatan, berat, panjang, diameter, ketumpatan pukal, kerintangan, toleransi pra-pemasangan, dsb.
Masa siaran: 31-Okt-2019