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视频 石墨电极的加工过程
加入时间:2020-07-10 22:38

  在炭素生产中,通常采用的原料可分为固体炭质原料和粘结剂及浸渍剂两类。固体炭质原料包括石油焦、沥青焦、冶金焦、无烟煤、天然石墨和石墨碎等;粘结剂和浸渍剂包括煤沥青、煤焦油、蒽油和合成树脂等。此外生产中还使用一些辅助物料,如石英砂、冶金焦粒和焦粉。生产一些特种炭和石墨制品(如炭纤维、活性炭、热解炭和热解石墨、玻璃炭)则采用其他一些特殊原料。

  碳质原料在隔绝空气的条件下进行高温(1200-1500C)热处理的过程称为煅烧。煅烧是炭素生产的第一道热处理工序,煅烧使各种炭质原料的结构和物理化学性质发生一系列变化。

  无烟煤和石油焦都含有一定数量的挥发份,需要进行煅烧。沥青焦和冶金焦的成焦温度比较高(1000C以上),相当于炭素厂内煅烧炉的温度,可以不再煅烧,只需烘干水分即可。但如果沥青焦和石油焦在煅烧前混合使用,则应与石油焦一起送入煅烧炉煅烧。天然石墨和炭黑则不需要进行煅烧。

  挤压过程的本质是在压力下使糊料通过一定形状的模嘴后,受到压实和塑性变形而成为具有一定形状和尺寸的毛胚。挤压成型过程主要是糊料的塑性变形过程。

  糊料挤压过程是在料室(或称糊缸)和圆弧式型嘴内进行的。装入料室内的热糊料在后部主柱塞的推动下。迫使糊料内的气体不断排除,糊料不断密实,同时糊料向前运动。当糊料在料室的圆筒部分运动时,糊料可看作稳定流动,各颗粒料层基本上是平行移动的。当糊料进入到具有圆弧变形的挤压嘴子部位时,紧贴嘴壁的糊料前进中受到较大的摩擦阻力,料层开始弯曲,糊料内部产生不相同的推进速度,内层糊料推进超前,导致制品沿径向密度不均匀,因此在挤压块内产生内外层流速不同而引起的内应力。最后糊料进入直线变形部分而被挤出。

  焙烧是压型后的生制品在加热炉内的保护介质中,在隔绝空气的条件下,按一定的升温速度进行加热的热处理过程。

  (1)排除挥发分 使用煤沥青作粘结剂的制品,经焙烧后一般排出约10%的挥发分。因此,焙烧成品率一般在90%以下。

  (2)粘结剂焦化 生制品按一定的工艺条件进行焙烧,使粘结剂焦化,在骨料颗粒间形成焦炭网络,把所有不同粒度的骨料牢固地连结在一起,使制品具有一定的理化性能。在相同条件下,焦化率越高,其质量越好。一般中温沥青的结焦残炭率为50%左右。

  (3)固定几何形式 生制品在焙烧过程中,发生软化,粘结剂迁移现象。随着温度的升高,形成焦化网,使制品僵化。因此,温度再升高,其形状也不改变。

  (4)降低电阻率 在焙烧过程中,由于挥发分的排除,沥青焦化形成焦炭网格,沥青发生分解和聚合反应,生成大的六角炭环平面网等原因,电阻率大幅度下降。生制品电阻率大约10000×10-6Ω·m,经过焙烧后降至40--50×10-6Ω·m ,称为良导体

  (5)体积进一步收缩 焙烧后制品直径收缩1%左右,长度收缩2%左右,体积收缩为2-3%。

  经压成型后的生制品孔度很低。但是生制品在焙烧后,由于煤沥青在焙烧过程中一部分分解成气体逸出,另一部分焦化为沥青焦。生成沥青焦的体积远远小于煤沥青原来占有的体积,虽然在焙烧过程中稍有收缩,但仍在产品内部形成许多不规则的并且孔径大小不等的微小气孔。如石墨化制品的总孔度一般达25-32%,炭素制品的总孔度一般为16-25%。由于大量气孔的存在必然会对产品的理化性能产生一定的影响。一般说来,石墨化制品的孔度增加,其体积密度下降,电阻率上升,机械强度减少,在一定的温度下的氧化速度加快,耐腐蚀也变坏,气体和液体更容易渗透。

  浸渍是一种减少产品孔度,提高密度,增加抗压强度,降低成品电阻率,改变产品的理化性能的工艺过程。

  石墨化是把焙烧制品置于石墨化炉内保护介质中加热到高温,使六角碳原子平面网格从二维空间的无序重叠转变为三维空间的有序重叠,且具有石墨结构的高温热处理过程。

  具有一定的尺寸和形状的压型后的炭素生制品,在焙烧和石墨化过程中发生不同程度的变形、碰损,同时其表面还粘结着一些填充料,如果不经过机械加工就不能使用,因此必须对产品整形,加工成规定的几何形状。

  按照用户的使用要求进行加工。如电炉炼钢的石墨电极需要连接使用,必须在产品两端车制成螺纹孔,然后用特制的带螺纹的接头将两根电极连接起来使用。

  有的产品要根据用户使用上的工艺需要,加工成特殊的形状和规格,甚至要求较低的表面粗糙度。

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