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石墨电极生产工艺设计.doc21页

时间:2023-08-27 09:04:21 点击:191次

论文题目:石墨电极生产工艺研究摘要石墨电极主要以石油焦、针状焦为原料,煤焦油沥青为粘结剂,经焙烧、配料、捏合、压制、焙烧、石墨化、和机械加工,是以电弧形式释放电能来加热熔化电弧炉炉料的导体,对石墨电极生产过程中影响石墨电极质量的原因,提出建议关于如何提高石墨电极的质量,强调了原材料质量的重要性,建议添加碳纤维来提高电极硬度; 改善电极接头形状,减少接头故障,提高电极寿命。 关键词:石墨电极,焙烧; 调味、捏合、压制、烧结、石墨化、机加工 、焦炭、焦炭、、、、、、、、并以 的形式加热熔化、、以及 、、;、.:;;;;;;; 目录 1. 简介 2. 原料选择与烘焙 2.1 原料种类 2.2 烘焙 3. 配料与成型 3.1 调味 3.2 压榨 3.2.1 大豆温度对坯体密度的影响 3.2.2 沥青温度对坯体密度的影响 3.2 .3 上糊温度和室室温对坯体密度的影响 4. 焙烧 4.1 烧结过程 4.2 烧结过程的影响和诱发 4.2.14.2.2 压力的影响 4.3 填充材料 5. 浸渍 5.1 浸渍过程 6. 电极石墨化 6.1石墨化转变原理 6.2 影响石墨化的主要原因 6.2.1 原料 6.2.2 温度停留时间 6.2.3 压力 6.3 石墨化生产工艺 6.3.1 炉内装料 6.6. 3.3 冷却和卸料 6.4 串联电极之间的接触形式 7. 石墨化成品的机械加工 7.1 电极及接头加工技术 7.1.2 球磨炉料基础知识 7.1.3 电极加工技术 7.1.4 接头生产技术 8 提高电极质量和减少电极损耗 8.1 级配和粘结剂的选择 8.2 接头设计的改进理念 8.3 石墨电极断裂原因及其抑制措施 9.结论 10.参考文献 11.致谢 1.引言 随着经济的快速发展,对所用钢材质量的要求在工业上的地位越来越高。 为了提高钢的质量,增加炼铁的生产成本,对焦化用石墨电极的生产提出了更高的要求。 石墨电极是电炉炼铁的重要低温导电材料。 电能通过石墨电极输入电炉。 利用电极端部与炉料之间电弧形成的低温作为热源,使炉料熔化进行熔炼。 其他一些电炉炼钢或电解设备也经常使用石墨。 电极是导电材料。

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2000年,世界消耗石墨电极约100万吨,中国2000年消耗石墨电极约25万吨。借助石墨电极优异的数学和物理性能,也广泛应用于其他工业部门。 以生产石墨电极为主的炭素制品工业已成为当代原材料工业的重要组成部分。 本文对现代石墨电极生产的先进技术进行了详细的探讨。 按其质量指标可分为普通功率、高功率和超高功率。 主要分为三类(1)普通功率石墨电极(RP)。 允许使用电压密度高于17A/dm2的石墨电极,主要用于焦化、硅、黄磷等普通功率电炉。 (2)高功率石墨电极(HP)。 允许使用电压密度为18-25A/dm2的石墨电极,主要用于焦化用大功率电弧炉。 (3)超高功率石墨电极(UHP)。 允许使用电压密度小于25A/dm2的石墨电极。 主要用于超高功率冶炼电弧炉。 石墨电极主要用途: (1)电炉炼铁。 电炉熔炼使用石墨电极将电压引入炉内。 强大的电压通过电极上端的二氧化碳形成电弧放电,借助电弧形成的热量来熔炼铁。 根据电炉的容量,采用不同半径的石墨电极。 为了使电极能够连续使用,电极之间采用电极螺纹接头连接。 冶炼用石墨电极约占石墨电极总量的70-80%。 (2)用于矿热电炉。 石墨电极浸没式热电炉主要用于生产铁合金、纯硅、黄磷、冰铜和电石等。其特点是导电电极上部埋在炉料内,因此除了电池与充电物之间电弧产生的热量,电压通过时,充电材料的内阻也会形成热量。

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每斤硅需消耗石墨电极,每斤黄磷需消耗石墨电极40kg左右。 (3) 对于内电阻炉。 生产石墨制品的石墨化炉、熔化玻璃的熔化炉、生产氧化铝的电炉等都是电阻炉。 炉内的物料既是加热电阻,又是被加热物体。 一般用于导电的石墨电极插入炉膛末端的燃烧器壁内,因此导电电极不会持续消耗[1]。 石墨电极生产工艺流程图如下: 图1-1 石墨电极生产工艺流程图 石墨电极具有以下特点: (1)耐低温性能好 石墨的硬度不会随着温度的下降而增加,而是会降低。 800~1300)℃高温段工作,可满足电极硬度的需要。 (2)稳定性好。 石墨在急冷急热条件下使用(如盐炉频繁启停),不易因形成裂纹而破裂。 (2)良好的导电性石墨还随着温度的下降而提高导电性。 在低温范围内使用,消耗能源少,有利于节能。 (3)导热性能特殊。 在盐炉的工作温度范围(800-1300)℃内,石墨的导热系数增大,有利于烘箱隔热性能的提高。 (4)良好的物理稳定性石墨是碳最稳定的变体。 在(800-1300)℃范围内,石墨具有较强的抗熔盐腐蚀能力,因此石墨电极坚固耐用,寿命长。 因为在石墨电极的实际生产中,总产量波动较大。 本文详细介绍了各工序、各生产工序的影响因素和需要控制的工艺参数,以及提高电极质量的一些建议。

希望能为石墨电极的生产质量控制和产品良率的提高提供参考。 2 原料选择及焙烧 2.1 原料类型 石油焦是一种具有金属光泽、具有微孔的白色或深紫色硬质固体石油产品。 石油焦成分为碳溴化合物,含碳90-97%,氢1.5-8%,并富含氮、氯、硫和重金属化合物。 针状焦具有明显的棒状结构和纤维状结构,主要用作炼铁中的高功率和超高功率石墨电极。 由于针状焦在硫浓度、灰分、挥发分、真密度等方面有严格的质量指标要求,因此对针状焦的生产工艺和原料都有特殊要求。 煤焦油沥青是以煤分馏得到的煤油为原料,再经分馏加工而成的沥青。 高温下呈白色韧性条状,有光泽; 有臭味,熔化时易燃、有毒。 它是一种二次可燃固体。 石墨电极所用沥青的软化点在75-90℃之间。 2.2 焙烧 焙烧是炭素及石墨制品生产的第一道工序,煅烧料的质量直接影响炭素制品的质量。 在碳质原料中,氢以碳溴化合物的形式存在,并与碳原子的价电子结合。 碳原子失去自由电子,使得石油焦原料在焙烧前具有较高的内电阻率。 然而,煅烧焦的性能与其内部结构直接相关。 石墨层排列有序,点(层)堆积缺陷少,石墨化程度高,因而浊度高,质量好。

一般认为,焙烧机理是在焙烧初期,原料中的挥发分逸出,氢浓度增加,体积收缩,真密度增加。 性破裂,脱氢,碳原子从键合状态中解放出来,使焙烧原料的导电性增强,内电阻率增加,体积进一步收缩。 锻烧料真密度的增加主要是由于锻烧料在低温下不断逸出挥发分,同时发生分解和缩聚反应,导致结构重排和体积收缩。 对于相同的生焦质量,焙烧温度越高,晶体缺陷越少,煅后焦的挥发分含量越低,真密度越高。 焙烧可除去原料中的水分、挥发物和部分硫。 同时,原料经焙烧后体积收缩稳定,各项理化性能指标大幅提高。 它对于提高最终产品的质量起着非常重要的作用。 重要作用,焙烧后的原料质量指标见表1。 表2-1 燃烧原料质量指标 指标项目 比内阻 Ωmm2/m 比重 g/m3 酸值 % 石油焦 沥青焦 无褐煤