焙燒的目的在于:主要研究結(jié)果如下:
(1)以煤瀝青為粘結(jié)劑的產(chǎn)品經(jīng)焙燒后揮發(fā)分的排放量約為10%。因此,焙燒產(chǎn)率一般低于90%。
(2) 結(jié)焦原料按一定的工藝條件焙燒,結(jié)合劑結(jié)焦,在集料顆粒間形成焦炭網(wǎng)絡(luò),使不同粒徑的集料牢固連接在一起,使產(chǎn)品具有一定的理化性能。在相同條件下,焦燒率越高,產(chǎn)品質(zhì)量越好。中溫瀝青的殘余碳含量一般在50%左右.
(3)固定幾何形式 生制品在焙燒過程中,發(fā)生軟化,粘結(jié)劑遷移現(xiàn)象。隨著溫度的升高,形成焦化網(wǎng),使制品僵化。因此,溫度再升高,其形狀也不改變。
(4)降低電阻率 在焙燒過程中,由于揮發(fā)分的排除,瀝青焦化形成焦炭網(wǎng)格,瀝青發(fā)生分解和聚合反應(yīng),生成大的六角炭環(huán)平面網(wǎng)等原因,電阻率大幅度下降。生制品電阻率大約10000×10-6Ω〃m,經(jīng)過焙燒后降至40--50×10-6Ω〃m ,稱為良導(dǎo)體。
(5)體積進(jìn)一步收縮 焙燒后制品直徑收縮1%左右,長(zhǎng)度收縮2%左右,體積收縮為2-3%。
機(jī)械加工:炭素制品為什么要進(jìn)行機(jī)械加工?
(1)整形的需要,具有一定的尺寸和形狀的壓型后的炭素生制品,在焙燒和石墨化過程中發(fā)生不同程度的變形、碰損,同時(shí)其表面還粘結(jié)著一些填充料,如果不經(jīng)過機(jī)械加工就不能使用,因此對(duì)產(chǎn)品整形,加工成規(guī)定的幾何形狀。
(2)使用的需要,按照用戶的使用要求進(jìn)行加工。如電爐煉鋼的石墨電極需要連接使用,在產(chǎn)品兩端車制成螺紋孔,然后用特制的帶螺紋的接頭將兩根電極連接起來使用。
(3)工藝上的需要,有的產(chǎn)品要根據(jù)用戶使用上的工藝需要,加工成特殊的形狀和規(guī)格,甚至要求較低的表面粗糙度。
電極焙燒的溫度制度:
1.選擇測(cè)溫點(diǎn)是要素
選擇曲線運(yùn)行控制測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)選火道煙氣溫度敏感的點(diǎn),但對(duì)于敞開式環(huán)式焙燒爐來說就是熱煙氣在火道內(nèi)下去,再返上來的轉(zhuǎn)彎的位置。也有人將熱電偶插在緊靠火道個(gè)火孔外側(cè)的料室中。依據(jù)選擇的測(cè)溫點(diǎn)來確定升溫曲線。
2.制定曲線應(yīng)注意幾點(diǎn)
(1)根據(jù)產(chǎn)品在焙燒過程不同溫度階段的物理化學(xué)反應(yīng)制定曲線。
(2)根據(jù)毛坯的種類和規(guī)格、成型方式制定曲線。
毛坯的直徑愈大,其升溫速度要慢些;大規(guī)格的擠壓毛坯要比同規(guī)格振動(dòng)毛坯要慢些;生坯體積密度高的要比體積密度低的慢一些;細(xì)顆粒結(jié)構(gòu)的要比粗顆粒結(jié)構(gòu)的慢一些;浸后產(chǎn)品升溫速度可以快些。
(3)根據(jù)爐子的結(jié)構(gòu)制定曲線。
每臺(tái)爐子溫度場(chǎng)分布的不同,爐室工作區(qū)的上下高度上、前后和左右都存在著溫度差。這溫差實(shí)際上在整個(gè)加熱過程都在持續(xù)著,僅在恒溫階段才能逐漸縮小。制定曲線考慮爐子本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
(4)根據(jù)填充料的種類和燃料種類特性制定曲線。
3.電極毛坯焙燒冷卻也是溫度制度中一個(gè)關(guān)鍵階段
國外的焙燒曲線降溫是曲線的一個(gè)組成部分,而我們國內(nèi)的曲線大多都沒有降溫,只是要求出爐溫度不能300℃。實(shí)際中往往做不到,毛坯出爐時(shí)溫度達(dá)到600℃以上,電極心部溫度還在700-800℃以上。因毛坯與外部介質(zhì)之間存在溫差,所以會(huì)同時(shí)出現(xiàn)不同值的體積變化和不同速度的收縮。這就會(huì)造成熱應(yīng)力的產(chǎn)生,此應(yīng)力值與溫差成正比。當(dāng)產(chǎn)生的應(yīng)力超過毛坯材料的斷裂強(qiáng)度時(shí),便會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)的局部破裂或整個(gè)毛坯斷裂。有的毛坯高溫出爐后檢查時(shí)雖沒有看到裂紋,但由于制品內(nèi)部已有裂紋,在石墨化工序就會(huì)表現(xiàn)出來。因此焙燒工序的冷卻重視。
應(yīng)用領(lǐng)域:
(1)用于電弧煉鋼爐;電爐煉鋼是石墨電極的使用大戶。我國電爐鋼產(chǎn)量約占粗鋼產(chǎn)量的18%左右,煉鋼用石墨電極占石墨電極總用量的70%~80%。電爐煉鋼是利用石墨電極向爐內(nèi)導(dǎo)入電流,利用電極端部和爐料之間引發(fā)電弧所產(chǎn)生的高溫?zé)嵩磥磉M(jìn)行冶煉。
(2)用于礦熱電爐;礦熱電爐主要用于生產(chǎn)工業(yè)硅和黃磷等,其特點(diǎn)是導(dǎo)電電極的下部埋在爐料中,在料層內(nèi)形成電弧,并利用爐料自身的電阻所發(fā)出的熱能來加熱爐料,其中要求電流密度較高的礦熱電爐需用石墨電極,例如每生產(chǎn)1t硅需消耗石墨電極約100kg,每生產(chǎn)1t黃磷需消耗石墨電極約40kg。
(3)用于電阻爐;生產(chǎn)石墨制品的石墨化爐、熔化玻璃的熔窯和生產(chǎn)碳化硅用的電爐等都屬于電阻爐,爐內(nèi)所裝物料既是發(fā)熱電阻又是被加熱對(duì)象,通常,導(dǎo)電用的石墨電極嵌入電阻爐端部的爐頭墻中,用于此處的石墨電極不連續(xù)消耗。
(4)用于制備異型石墨產(chǎn)品;石墨電極的毛坯還用于加工成各種坩堝、模具、舟皿和發(fā)熱體等異型石墨產(chǎn)品。例如,在石英玻璃行業(yè),每生產(chǎn)1t電熔管,需用石墨電極坯料10t;每生產(chǎn)1t石英磚,需消耗石墨電極坯料100kg。
浸漬是將炭材料置于壓力容器中,在一定的溫度和壓力條件下將液態(tài)浸漬劑瀝青浸入滲透到制品電極孔隙中的工藝過程。目的是降低制品氣孔率,增加制品體積密度和機(jī)械強(qiáng)度,改善制品的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能。
石墨電極加工分為電極本體和接頭兩個(gè)立加工過程?! ?br />
本體加工包括鏜孔與粗平端面、車外圓與精平端面和銑螺紋3道工序,圓錐形接頭的加工可分為6道工序:切斷、平端面、車錐面、銑螺紋、鉆孔安栓和開槽?! ?br />
電極接頭連接方式:圓錐形接頭連接(一吋三扣和一吋四扣)、圓柱形接頭連接、凹凸連接(公母扣連接)
加工精度的控制:螺紋錐度偏差、螺紋螺距、接頭(孔)大徑偏差、接頭孔同軸度、接頭孔垂直度、電極端面平整度、接頭四點(diǎn)偏差等。用環(huán)規(guī)和板規(guī)等檢查。
成品電極的檢查:精度、重量、長(zhǎng)度、直徑、體積密度、電阻率、預(yù)裝配合精度等。