Графитна електрода је графитни проводни материјал отпоран на високе температуре који се производи мешањем нафте, игличастим коксом као агрегатом и битуменом угља као везивом, који се производе низом процеса као што су гњечење, обликовање, печење, импрегнација, графитизација и механичка обрада. материјала.
Графитна електрода је важан високотемпературни проводљиви материјал за електричну производњу челика. Графитна електрода се користи за унос електричне енергије у електричну пећ, а висока температура коју ствара лук између краја електроде и пуњења се користи као извор топлоте за топљење пуњења за производњу челика. Друге пећи на руду које топе материјале као што су жути фосфор, индустријски силицијум и абразиви такође користе графитне електроде као проводне материјале. Одлична и специјална физичко-хемијска својства графитних електрода се такође широко користе у другим индустријским секторима.
Сировине за производњу графитних електрода су нафтни кокс, игличасти кокс и смола од угљеног катрана.
Нафтни кокс је запаљиви чврсти производ добијен остатком коксног угља и смоле. Боја је црна и порозна, главни елемент је угљеник, а садржај пепела је веома низак, углавном испод 0,5%. Нафтни кокс спада у класу лако графитизираног угљеника. Нафтни кокс има широку примену у хемијској и металуршкој индустрији. То је главна сировина за производњу производа од вештачког графита и угљеничних производа за електролитички алуминијум.
Нафтни кокс се може поделити на два типа: сирови кокс и калцинисани кокс према температури термичке обраде. Некадашњи нафтни кокс добијен одложеним коксом садржи велику количину испарљивих материја, а механичка чврстоћа је ниска. Калцинисани кокс се добија калцинацијом сировог кокса. Већина рафинерија у Кини производи само кокс, а операције калцинације се углавном изводе у угљеничним постројењима.
Нафтни кокс се може поделити на кокс са високим садржајем сумпора (који садржи више од 1,5% сумпора), средње сумпорни кокс (садржи 0,5%-1,5% сумпора) и кокс са ниским садржајем сумпора (садржи мање од 0,5% сумпора). Производња графитних електрода и других производа од вештачког графита се углавном производи коришћењем кокса са ниским садржајем сумпора.
Игличасти кокс је врста висококвалитетног кокса са очигледном влакнастом текстуром, веома ниским коефицијентом топлотног ширења и лаком графитизацијом. Када се кокс разбије, може се поделити на танке траке према текстури (однос ширине и висине је углавном изнад 1,75). Анизотропна влакнаста структура се може посматрати под поларизационим микроскопом, па се стога назива игличастим коксом.
Анизотропија физичко-механичких својстава игличастог кокса је веома очигледна. Има добру електричну и топлотну проводљивост паралелно са правцем дуге осе честице, а коефицијент топлотног ширења је низак. Код екструзионог пресовања, дуга оса већине честица је распоређена у правцу екструзије. Стога је игличасти кокс кључна сировина за производњу графитних електрода велике или ултра-велике снаге. Произведена графитна електрода има ниску отпорност, мали коефицијент топлотног ширења и добру отпорност на топлотни удар.
Игличасти кокс се дели на игличасти кокс на бази уља произведен од нафтних остатака и игличасти кокс на бази угља произведен од сировина рафинисаног угља.
Угљени катран је један од главних производа дубинске прераде катрана угља. То је мешавина разних угљоводоника, црне на високој температури, получврсте или чврсте на високој температури, без фиксне тачке топљења, омекшане после загревања, а затим растопљене, густине 1,25-1,35 г/цм3. Према тачки омекшавања, дели се на нискотемпературни, средњетемпературни и високотемпературни асфалт. Принос асфалта средње температуре је 54-56% катрана угља. Састав катрана угља је изузетно компликован, што је повезано са особинама катрана угља и садржајем хетероатома, а на њега утичу и систем процеса коксовања и услови обраде угљеног катрана. Постоји много индикатора за карактеризацију смоле од катрана угља, као што су тачка омекшавања битумена, нерастворљиви у толуену (ТИ), нерастворљиви у кинолину (КИ), вредности коксовања и реологија смоле угља.
Катран угља се користи као везиво и импрегнација у индустрији угљеника, а његов учинак има велики утицај на процес производње и квалитет производа угљеничних производа. Везивни асфалт углавном користи средњетемпературни или средњетемпературни модификовани асфалт који има умерену тачку омекшавања, високу вредност коксовања и високу β смолу. Средство за импрегнацију је асфалт средње температуре који има ниску тачку омекшавања, низак КИ и добра реолошка својства.
На следећој слици је приказан процес производње графитних електрода у угљеничном предузећу.
Калцинација: Угљенична сировина се термички обрађује на високој температури да би се ослободила влага и испарљиве материје које се налазе у њој, а производни процес који одговара побољшању првобитних перформанси кувања назива се калцинација. Генерално, угљенична сировина се калцинише коришћењем гаса и сопствених испарљивих материја као извора топлоте, а максимална температура је 1250-1350 °Ц.
Калцинација чини дубоке промене у структури и физичко-хемијским својствима угљеничних сировина, углавном у побољшању густине, механичке чврстоће и електричне проводљивости кокса, побољшању хемијске стабилности и отпорности на оксидацију кокса, постављајући основу за каснији процес. .
Калцинирана опрема углавном укључује резервоар за калцинирање, ротирајућу пећ и електрични калцинер. Индекс контроле квалитета калцинације је да стварна густина петрол кокса није мања од 2,07 г/цм3, отпорност није већа од 550μΩ.м, права густина игличастог кокса није мања од 2,12г/цм3, а отпорност није већа од 500μΩ.м.
Дробљење сировина и састојци
Пре дозирања, калцинисани нафтни кокс и игличасти кокс у расутом стању морају бити уситњени, млевени и просејани.
Средње дробљење се обично врши помоћу опреме за дробљење од око 50 мм кроз чељусну дробилицу, чекићну дробилицу, ваљкасту дробилицу и слично да би се материјал величине 0,5-20 мм потребан за дозирање додатно дробио.
Млевење је процес млевења угљичног материјала до прашкастих малих честица величине 0,15 мм или мање и величине честица од 0,075 мм или мање помоћу млина са прстенастим ваљцима (Раимонд млин), кугличног млина или слично. .
Просијавање је процес у коме се широк спектар материјала након дробљења дели на неколико опсега величине честица са уским опсегом величина кроз серију сита са уједначеним отворима. Тренутна производња електрода обично захтева 4-5 пелета и 1-2 степена праха.
Састојци су производни процеси за израчунавање, мерење и фокусирање различитих агрегата агрегата и прахова и везива према захтевима формулације. Научна прикладност формулације и стабилност дозирања су међу најважнијим факторима који утичу на индекс квалитета и перформансе производа.
Формула треба да одреди 5 аспеката:
1Изаберите врсту сировина;
2 одредити удео различитих врста сировина;
3 одређивање састава величине честица чврсте сировине;
4 одредити количину везива;
5 Одредите врсту и количину адитива.
Мешање: Мешање и квантификација различитих величина честица угљених гранула и праха са одређеном количином везива на одређеној температури и гнетење пластичне пасте у процес који се зове гњечење.
Процес мешања: суво мешање (20-35 мин) мокро мешање (40-55 мин)
Улога гњечења:
1 Приликом мешања сувог, различите сировине се равномерно мешају, а чврсти угљенични материјали различитих величина честица се равномерно мешају и пуне да би се побољшала компактност смеше;
2 Након додавања смоле од катрана, суви материјал и асфалт се равномерно мешају. Течни асфалт равномерно облаже и влажи површину гранула да би се формирао слој везивног слоја асфалта, а сви материјали су међусобно повезани да формирају хомогену пластичну мрљу. Погодно за обликовање;
3 дела смоле од угљеног катрана продиру у унутрашњи простор угљичног материјала, додатно повећавајући густину и кохезивност пасте.
Преливање: Преливање угљеничног материјала односи се на процес пластичног деформисања гњечене угљеничне пасте под спољном силом коју примењује опрема за обликовање да би се коначно формирало зелено тело (или сирови производ) који има одређени облик, величину, густину и снагу. процес.
Врсте калупа, опреме и производа који се производе:
Метода калуповања
Заједничка опрема
главни производи
Моулдинг
Вертикална хидраулична преса
Електрични угљеник, графит ниског квалитета фине структуре
Стисните
Хоризонтални хидраулични екструдер
Вијчани екструдер
Графитна електрода, квадратна електрода
Вибрационо обликовање
Машина за вибрационе калупе
Алуминијумска угљенична цигла, угљенична цигла за високе пећи
Изостатско пресовање
Изостатичка машина за калупљење
Изотропни графит, анизотропни графит
Операција стискања
1 хладни материјал: материјал за хлађење диска, материјал за хлађење цилиндра, расхладни материјали за мешање и гњечење итд.
Испразните испарљиве материје, смањите на одговарајућу температуру (90-120°Ц) да би се повећала адхезија, тако да заглављивање пасте буде уједначено током 20-30 мин.
2 Утовар: преграда за подизање притиска —– 2-3 пута сечење—-4-10МПа збијање
3 предпритисак: притисак 20-25МПа, време 3-5мин, док се усисава
4 екструзија: притисните преграду —5-15МПа екструзија — исећи — у судопер за хлађење
Технички параметри екструзије: степен компресије, температура коморе за пресовање и млазнице, температура хлађења, време притиска предоптерећења, притисак екструзије, брзина екструзије, температура расхладне воде
Инспекција зеленог тела: насипна густина, точење изгледа, анализа
Калцинација: То је процес у коме се зелено тело угљеничног производа пуни у специјално дизајнирану пећ за грејање под заштитом пунила да би се извршила топлотна обрада на високим температурама за карбонизацију смоле угља у зеленом телу. Битуменски кокс настао након карбонизације битумена угља учвршћује угљенични агрегат и честице праха заједно, а калцинисани угљенични производ има високу механичку чврстоћу, ниску електричну отпорност, добру термичку стабилност и хемијску стабилност. .
Калцинација је један од главних процеса у производњи угљеничних производа, а такође је важан део три главна процеса топлотне обраде производње графитних електрода. Производни циклус калцинације је дуг (22-30 дана за печење, 5-20 дана за пећи за 2 печења), и већа потрошња енергије. Квалитет зеленог печења утиче на квалитет готовог производа и цену производње.
Смола зеленог угља у зеленом телу се коксује током процеса печења и испушта се око 10% испарљивих материја, а запремина се производи скупљањем од 2-3%, а губитак масе је 8-10%. Физичка и хемијска својства угљеничне гредице такође су се значајно променила. Порозност се смањила са 1,70 г/цм3 на 1,60 г/цм3, а отпорност се смањила са 10000 μΩ·м на 40-50 μΩ·м услед повећања порозности. Механичка чврстоћа калцинисане гредице је такође била велика. За побољшање.
Секундарно печење је процес у коме се калцинисани производ потапа, а затим калцинише да би се смола уроњена у поре калцинисаног производа карбонизовала. Електроде које захтевају већу запреминску густину (све варијанте осим РП) и празнине спојнице морају бити двопечене, а празни спојеви се такође подвргавају троструком печењу са четири или два урона са три печења.
Тип главне пећи за печење:
Континуирани рад—-прстенаста пећ (са поклопцем, без поклопца), тунелска пећ
Повремени рад—-реверзна пећ, подна пржионица, кутија за печење
Крива калцинације и максимална температура:
Једнократно печење—-320, 360, 422, 480 сати, 1250 °Ц
Секундарно печење—-125, 240, 280 сати, 700-800 °Ц
Инспекција печених производа: нарезивање изгледа, електрична отпорност, насипна густина, чврстоћа на притисак, анализа унутрашње структуре
Импрегнација је процес у коме се угљенични материјал ставља у посуду под притиском, а течна смола за импрегнацију се урони у поре електроде производа под одређеним условима температуре и притиска. Сврха је смањење порозности производа, повећање запреминске масе и механичке чврстоће производа и побољшање електричне и топлотне проводљивости производа.
Процес импрегнације и повезани технички параметри су: печење гредице – чишћење површине – предгревање (260-380 °Ц, 6-10 сати) – пуњење резервоара за импрегнацију – усисавање (8-9КПа, 40-50мин) – убризгавање битумена (180 -200 °Ц) – Под притиском (1,2-1,5 МПа, 3-4 сата) – Повратак на асфалт – Хлађење (унутар или изван резервоара)
Инспекција импрегнираних производа: стопа повећања масе импрегнације Г=(В2-В1)/В1×100%
Стопа повећања тежине са једним потапањем ≥14%
Стопа повећања тежине секундарно импрегнираног производа ≥ 9%
Стопа повећања тежине са три производа за потапање ≥ 5%
Графитизација се односи на процес термичке обраде на високој температури у коме се угљенични производ загрева на температуру од 2300°Ц или више у заштитном медијуму у високотемпературној електричној пећи да би се аморфна слојевита структура угљеника претворила у тродимензионални уређени угљеник. кристална структура графита.
Сврха и ефекат графитизације:
1 побољшати проводљивост и топлотну проводљивост угљеничног материјала (отпорност се смањује за 4-5 пута, а топлотна проводљивост се повећава за око 10 пута);
2 побољшати отпорност на топлотни удар и хемијску стабилност угљеничног материјала (коефицијент линеарне експанзије смањен за 50-80%);
3 да би угљенични материјал био мазив и отпоран на хабање;
4 Издувне нечистоће, побољшавају чистоћу угљеничног материјала (садржај пепела у производу је смањен са 0,5-0,8% на око 0,3%).
Реализација процеса графитизације:
Графитизација угљеничног материјала се врши на високој температури од 2300-3000 °Ц, па се у индустрији може остварити само електричним грејањем, односно струја директно пролази кроз загрејани калцинисани производ, а калцинисани производ се пуни. у пећ се генерише електричном струјом на високој температури. Проводник је опет предмет који се загрева на високу температуру.
Пећи које се тренутно широко користе укључују пећи за графитизацију Ацхесон и пећи са интерном топлотном каскадом (ЛВГ). Први има велику снагу, велику температурну разлику и велику потрошњу енергије. Овај други има кратко време загревања, малу потрошњу енергије, уједначену електричну отпорност и није погодан за уградњу.
Контрола процеса графитизације се контролише мерењем криве електричне снаге која одговара условима пораста температуре. Време напајања је 50-80 сати за пећ Ацхесон и 9-15 сати за ЛВГ пећ.
Потрошња енергије графитизације је веома велика, углавном 3200-4800КВх, а трошкови процеса чине око 20-35% укупних трошкова производње.
Инспекција графитизованих производа: точење изгледа, испитивање отпорности
Машинска обрада: Сврха механичке обраде материјала од угљеничног графита је постизање потребне величине, облика, прецизности итд. резањем да се тело и спојеви електроде направе у складу са захтевима употребе.
Обрада графитних електрода је подељена на два независна процеса обраде: тело електроде и зглоб.
Обрада тела обухвата три корака бушења и грубе равне чеоне површине, спољашњег круга и равног краја и навоја за глодање. Обрада конусног споја се може поделити на 6 процеса: сечење, равна чеона страна, конусна површина аутомобила, навој за глодање, вијак за бушење и прорезивање.
Спој спојева електрода: конусни спој (три копче и једна копча), цилиндрични спој спојева, бумп спој (мушки и женски спој)
Контрола тачности обраде: одступање конуса навоја, корак навоја, одступање великог пречника споја (рупа), коаксијалност рупе споја, вертикалност рупе споја, равност чеоне површине електроде, одступање споја у четири тачке. Проверите помоћу посебних прстенастих и плочастих мерача.
Провера готових електрода: тачност, тежина, дужина, пречник, насипна густина, отпорност, толеранција пре монтаже итд.
Време објаве: 31.10.2019