Технологическая схема производства графитовых электродов

Технологическая схема производства графитовых электродов
Сырье: какое сырье используется для производства углерода?
При производстве углерода обычно используемое сырье можно разделить на две категории: твердое углеродное сырье, а также связующие и пропитки. Твердое углеродное сырье включает нефтяной кокс, асфальтовый кокс, металлургический кокс, антрацит, природный графит и графитовые фрагменты; связующие и пропитки включают каменноугольную смолу, каменноугольную смолу, антраценовое масло и синтетические смолы. Кроме того, в производстве также используются некоторые вспомогательные материалы, такие как кварцевый песок, частицы металлургического кокса и коксовый порошок. Другое специальное сырье используется для производства некоторых специальных углеродных и графитовых продуктов (таких как углеродное волокно, активированный уголь, пиролитический углерод и пиролитический графит, стеклоуглерод).

Кальцинация: Что такое кальцинирование? Какое сырье необходимо обжигать?
Процесс высокотемпературной (1200-1500 градус) термической обработки углеродистого сырья в герметичных условиях называется кальцинированием. Прокаливание – это первый процесс термообработки при производстве углерода. Прокаливание вызывает ряд изменений в структуре и физико-химических свойствах различного углеродного сырья.
Антрацит и нефтяной кокс содержат определенное количество летучих веществ и их необходимо прокаливать. Температура коксования пекового и металлургического кокса относительно высокая (более 1000 градусов), что эквивалентно температуре обжиговой печи на угольном заводе. Их не нужно прокаливать, а нужно лишь высушить влагу. Однако если перед обжигом смешивают пековый и нефтяной коксы, их следует отправить в обжиговую печь вместе с нефтяным коксом для прокаливания. Природный графит и технический углерод не требуют прокаливания.
Прессование: каков принцип экструзионного формования?
Суть процесса экструзии заключается в том, чтобы заставить пасту пройти через матрицу определенной формы под давлением, а затем уплотнить и пластически деформировать ее, чтобы получить заготовку определенной формы и размера. Процесс экструзионного формования представляет собой в основном процесс пластической деформации пасты.
Процесс экструзии пасты осуществляется в камере для материала (или цилиндре для пасты) и в дугообразной матрице. Горячая паста, загруженная в камеру для материала, выталкивается задним главным плунжером. Газ в пасте вынужден непрерывно выпускаться, паста постоянно становится плотной, и в то же время паста движется вперед. Когда паста движется в цилиндрической части камеры с материалом, пасту можно рассматривать как стабильный поток, и каждый слой частиц в основном движется параллельно. Когда паста поступает в экструзионное сопло с дуговой деформацией, паста вблизи стенки сопла сталкивается с большим сопротивлением трения, слой материала начинает изгибаться, и внутри пасты возникают разные скорости продвижения. Внутренний слой пасты продвигается вперед, что приводит к неравномерной плотности продукта в радиальном направлении. Поэтому в блоке экструзии создается внутреннее напряжение, вызванное разной скоростью потока внутреннего и внешнего слоев. Наконец, паста поступает в часть линейной деформации и экструдируется.

Выпечка: Что такое выпечка? Какова цель выпечки?

Выпечка – это процесс термической обработки, при котором сырьевой продукт после прессования нагревается в защитной среде в нагревательной печи в герметичных условиях с определенной скоростью нагрева.

Цель выпечки:

(1) Устраните летучие вещества. Продукты, в которых в качестве связующего используется каменноугольная смола, после обжига обычно выделяют около 10% летучих веществ. Поэтому выход выпечки обычно ниже 90%.
(2) Коксование связующего. Сырой продукт обжигается при определенных технологических условиях для коксования связующего и образования коксовой сетки между частицами заполнителя, прочно связывающей вместе все агрегаты с частицами разного размера, так что продукт имеет определенные физические и химические свойства. При тех же условиях, чем выше скорость коксования, тем лучше качество. Обычно уровень остаточного углерода коксования среднетемпературного асфальта составляет около 50%.
(3) Фиксированная геометрическая форма. В процессе обжарки сырой продукт размягчается, а связующее вещество мигрирует. При повышении температуры образуется сетка коксования, которая делает изделие жестким. Поэтому, даже если температура снова повысится, его форма не изменится.
(4) Уменьшение удельного сопротивления. Во время процесса обжига удельное сопротивление значительно падает из-за удаления летучих веществ, коксования асфальта с образованием коксовой сетки, разложения и полимеризации асфальта, а также образования большой гексагональной сетки плоскостей углеродных колец. Удельное сопротивление необработанного продукта составляет около 10000×10-6Ом·м, которое падает до 40--50×10-6Ом·м после обжига и называется хорошим проводником.
(5) Дальнейшая усадка объема. После обжарки диаметр продукта уменьшается примерно на 1%, длина примерно на 2%, а объем уменьшается на 2-3%.

Пропитка: Почему карбоновые изделия нуждаются в пропитке?
Пористость сырого продукта после прессования очень низкая. Однако после обжига сырого продукта часть каменноугольного пека разлагается в газ и выделяется в процессе обжига, а другая часть закоксовывается в асфальтовый кокс. Объем образующегося асфальтового кокса значительно меньше исходного объема каменноугольного пека. Хотя в процессе обжарки он немного сжимается, внутри продукта все равно образуется множество мелких пор неправильной формы с разным размером. Например, общая пористость графитированных изделий обычно составляет 25-32%, а общая пористость углеродных изделий обычно составляет 16-25%. Наличие большого количества пор неизбежно окажет определенное влияние на физико-химические свойства продукта. Вообще говоря, увеличивается пористость графитированных изделий, уменьшается их объемная плотность, увеличивается удельное сопротивление, снижается механическая прочность, при определенной температуре ускоряется скорость их окисления, ухудшается также их коррозионная стойкость, они легче проникают газам и жидкостям.
Пропитка – это процесс, который уменьшает пористость изделий, увеличивает плотность, увеличивает прочность на сжатие, снижает удельное сопротивление готовых изделий, изменяет физико-химические свойства изделий.

Графитизация: Что такое графитизация? Какова цель графитации?

Графитизация – это процесс высокотемпературной термообработки, при котором обожженные изделия помещают в защитную среду в печи графитации и нагревают до высокой температуры, так что плоская сетка гексагональных атомов углерода преобразуется из неупорядоченного перекрытия в двумерном пространстве. упорядоченному перекрытию в трехмерном пространстве и имеет графитовую структуру.

Его цель:

(1) Улучшите теплопроводность и электропроводность продукта.

(2) Улучшить стойкость к термическому удару и химическую стабильность продукта.

(3) Улучшите смазывающую способность и износостойкость продукта.

(4) Удалите примеси и улучшите прочность продукта.

Механическая обработка: почему углеродные изделия необходимо подвергать механической обработке?
(1) Необходимость формирования
Углеродное сырье определенного размера и формы в процессе обжига и графитации будет в различной степени деформироваться и повреждаться. При этом к их поверхности прилипают и некоторые наполнители. Если они не обработаны механически, их нельзя использовать. Поэтому изделиям необходимо придавать заданную геометрическую форму и обрабатывать их.
(2) Необходимость использования
Обработка осуществляется в соответствии с требованиями пользователя. Например, если графитовые электроды для выплавки стали в электропечах необходимо соединить для использования, на обоих концах изделия необходимо обработать резьбовые отверстия, а затем для использования два электрода необходимо соединить специальным резьбовым соединением.
(3) Потребности в обработке
Некоторым продуктам необходимо придать специальную форму и характеристики в соответствии с технологическими потребностями пользователя, и даже требуется более низкая шероховатость поверхности.