发布时间 : 星期一 文章石墨电极生产工艺要点更新完毕开始阅读bd12015853ea551810a6f524ccbff121dd36c533
的晶格在排列顺序和成都上存在着差异。
6.1 石墨化转化理论
碳质原料的初始物质，都是稠环芳烃化合物，这些多环化合物由于热的作用，经过连续不断的分解和聚合等一系列反应，最终生成含碳量较高的碳青质，碳青质的结构式二维平面的堆集体，网络的边缘有各种侧键，如官能团、异类原子等，由于他们间分子间力的相互作用，使得平面网格做一定角度的扭转，这是一种特殊的物质，既不是非晶体也不是结晶体，在微晶理论上称之为“微晶”。这种微晶可以视为一个大原子团，他们有六角形规则的排列结构，具有转化为石墨结构的基础【6】。
由于含碳物质原来的化学组成、分子结构的不同，碳化后这些原子团的聚集状态也不一样。可石墨化的难易程度也不一样，一般以平行定向堆积和杂乱交错堆积来区分原料石墨化的难以程度，例如像石油焦、无烟煤、针状焦等，由于在他们的内部微晶大原子团的堆积都是平行定向的，交叉连结很少，所以他们都易石墨化。像糖碳、碳黑等，由于他们内部的微晶聚集时杂乱的，取向不定，在加上这些材料多微孔，它们就难石墨化。介于两者之间的有沥青焦、冶金焦等，沥青焦的原材料都是经过氧化的高温沥青，含氧较多，故微晶间的交叉就较多，冶金焦时含有多辆有机物的烟煤的焦化产物，微孔特别发达，交叉连接也比较多。
6.2影响石墨化的主要因素 6.2.1 原料
无定形碳可转变为石墨，是因为无定形碳时由微晶大原子团堆积而成，它分为易石墨化碳、难石墨化碳、和介于两者之间的碳。易石墨化碳结构整齐完善，平行定向，石墨化后的制品结构比较均一。难石墨化碳排列混乱，微晶之间牢固的架桥结构妨碍了微晶之间的平行排列，微晶合并比较困难。
6.2.2温度 停留时间
图6-1 温度和石墨化程度的关系 温度℃ 在该温度下石墨化时间min 2000 2250 2530 2780 3000 68 63 67 60 68 电阻Ω 0.00352 0.00235 0.00130 0.00105 0.00085 相邻晶层距离埃 3.4233 3.3989 3.3743 3.3674 3.3644 有表中可以看出，石墨化程度和高温下的停留时间有一定的关系，但效果远没有提高温度明显，在无定形碳的石墨化过程中，热处理的文本、浓度和时间相比占据了主导地位。但在实际生产中，达到一定的温度的时候，往往还要保持一
定的时间，因为石墨化炉芯部位和边缘部位存在着温度差，为了保证各部位温度基本一致，所以要保持最高温度一段时间。
6.3 石墨化生产工艺 6.3.1 装炉
石墨化最常用的是串接石墨化法，碳制品在石墨化炉内横向放臵，其长度方向和炉芯长度方向在同一中心线上，装炉的过程就是铺炉底、装入电极、，覆盖保温料等工序。装入的焙烧品两端应切平，炉床上需要设臵若干v形缺口的石墨垫块，v形缺口的石墨垫块应固定在同一水平，焙烧品纵向卧放在石墨垫块上，并与炉头导电电极中心对称。根据装入焙烧品的直径，决定单柱串接还是多柱串接，多柱串接时必须保持通过串接柱所需
要的电流密度，串接石墨化不能象艾奇逊石墨化炉那样密集装炉，每一次装炉数量要少得多，但是为了能较好的利用供电设备的能力，可以将石墨化炉的长度加长至30～45 in或者采用“n”型炉方式，即两个较短的纵长方向平行的炉身在一端串联通电，或者在一个炉身内采用多柱串接来增大装炉量。国外有的厂采用串接柱在预装台上预装(焙烧电极前后对齐并在前后两根焙烧电极间加端部接触材料)，预装后夹紧，用专用天车及夹具将组装好的串接柱吊到炉内后，在顶推装臵的压力下固定位臵，再在两侧及顶部覆盖保温料【7】。下图为串接石墨化炉图
6．3.2 通电
通电前首先要做好准备工作，将送电炉的母线挂好，各个接点擦光、上紧，检查整个回路中是否有开路和接地的地方，冷却税收是否畅通炉头是否填满，检查完毕即可通知通电
6.3.3 冷却和卸炉
停电后，石墨化炉处于冷却降温阶段，冷却时间的长短，根据石墨化炉的元转情况和工艺参数来确定，冷却时间最低不的低于96小时，一般在96小时代150小时之间。一种是自然冷却，一种是强制水冷却，一般采用的方法是两者结合，首先通过水强制冷却，而后自然冷却。具体的卸炉过程为抓覆料，吊出产品，自然冷却。经检验合格后转入下一工序。
6.4串接电极间的接触方式
通过电极裸露送电发现(两端面直接接触，无接触填料)，通电半小时后制品表面温度只有100oC，但端面接触处温度已经达到1 000 oC，同时出现裂纹。由此不难看到，制品产生裂纹的主要原因是由于端面接触处接触不良，局部过热引起。为改善电极端面接触处的接触状况，由采用刚性介质改为可压缩介质臵人电极端面接触处，效果较好。
除了接触介质本身性质以外，接触面积的大小，也直接影响到电极外部及内部温度产生差异。因为在通电过程中，由于电极外表散热大，在同一时间外表的温度低于中间部分，石墨电极的电阻与温度成反比，温度越高电阻越小，因此电流会越来越集中到电极的中心部分，从而造成制品径向温差越来越大，最终导致制品在石墨化过程中开裂。如采取适当措施，将电流引向电极的外表面，缩小径向温差，使电极内部的热应力减少，电极就不易开裂。简单办法是在电极端面贴一张直径略小(电极直径的40％左右)的厚纸片(10～15 mm厚)，使通电初期电流多从电极的外圆部分通过。
内热串接石墨化的串接柱是由数根焙烧品从纵长方向串联并紧压在一起，端面接触部位是个关键地方，当电流通过接触部位时，由于接触电阻比较大，导致接触部位的温度升高，很容易在端面接触部位出现裂纹，接触部位的接触好坏与焙烧品端面加工状态及加压压力有关。改善端面接触可用3种方法：第1种方法是将焙烧品的端面中心镗一个适当直径的浅槽，以迫使电流只能从焙烧品端面外缘的紧压面上通过，这样可以减少串接柱的芯部与外圆的温度差；第2种方法是在两根焙烧品端部连接处的间隙内装入石墨粒并捣实，但要有防止石墨粒漏掉的措施；第3种办法是使用适当厚度的柔性石墨压成的垫片。 七 石墨化成品的机械加工
石墨电极在压型后是标准圆柱形的，但是经过焙烧和石墨化后的产品又有一
定程度的变形和弯曲、碰损和掉角，表面还粘附有一些填充料或保温料而显得粗糙不平，不经过一定的机械加工，还不能使用。比如电炉冶炼的电极需要在电极两端车可供连续使用时连结用的螺纹孔，并需另外特别加工连结两根电极用的代螺纹的接头，根据不同需要不同用途可加工相应的产品。
7.1电极及接头加工工艺 7.1.2 切削用量的基本知识
电极和接头的加工都是用车床进行加工的，加工时很重要的问题就是如何选择切削用量，也即是吃刀深度，走刀量和切削深度，。这三者与车床的生产率及加工产品的质量有很大的关系
（1） 吃刀深度
吃刀深度是弓箭的待加工面和已加工面之间的距离，也就是车刀吃进工件的深度吃刀深度的计算方法如下：
T=(D-d)2 mm 式中 t---吃刀深度 mm； D---待加工工件外径 mm ； D---加工后的外径 mm 。 （2）. 走刀量S ∏∏
工件转一转，车刀在工件上移动的距离吧（mm/转）称为走刀量，它有纵走刀量和横走刀量之分。 （3）切削速度V
工件的待加工面在一分钟之内对车刀刀刃所经过的路程称之为切削速度，切削速度的计算方法如下：
V=ΠDN/1000 (m/min) 或 V=DN/318 （m/min） 式中 v---切削速度（m/min） N---车床主轴速度(转/min) D---待加工工件的外径 （mm）
7.1.3 电极加工工艺
电极加工分四道道工序：车外圆、平断面及镗接头孔、铣接头孔螺纹。大批量生产时可用三台车床流水作业，电极本体的车外圆不仅是为了使产品达到一定的光洁度，也是消除上道工序造成的弯曲和变形等缺陷，车外圆时电极一端有卡盘卡住，另一端用顶尖顶住，车刀按在走刀架上，车刀伸到适当位臵，启动车床后工件旋转，车刀横向移动，一次即可加工完毕。经过拉荒的半成品即可交给下一道工序平断面和镗孔，这是车床上安有相应的规格的中心架，电极一端有卡盘