石墨電極
石墨電極是一種人造石墨質(zhì)導(dǎo)電材料，以石油焦、瀝青焦為骨料，煤瀝青為黏結(jié)劑，經(jīng)過多道工序制成。與天然石墨電極相比，石墨電極具有更高的耐高溫性能。抗氧化石墨電極是在石墨電極表面涂覆一層抗氧化保護層，能夠降低煉鋼時的電極消耗，延長電極的使用壽命，并降低電極的電能消耗。
概況簡介 編輯本段
據(jù)悉，從上世紀90年代坐落于北京發(fā)展較早的，以北京吉興盛安工貿(mào)有限公司為首的企業(yè)一直秉承專業(yè)研制、生產(chǎn)石墨制品的企業(yè)。擁有先進的數(shù)控生產(chǎn)設(shè)備及加工中心，生產(chǎn)技術(shù)精湛，檢測手段完備。從90年代初至今，由于產(chǎn)品性能優(yōu)異，質(zhì)量穩(wěn)定，受到國內(nèi)外用戶的一致好評。旗下“吉安牌”產(chǎn)品有：石墨電極，工業(yè)爐高溫處理用石墨制品，金剛石工具燒結(jié)用石墨制品，有色金屬冶煉用石墨制品，機械密封用石墨制品，電子半導(dǎo)體工業(yè)用石墨制品，分析儀器用石墨電極、分析坩堝制品。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機械、模具、紡織、機電、金剛石工具等各行業(yè)。近年來，產(chǎn)品越來越多的服務(wù)于礦山系統(tǒng)、柴油機系統(tǒng)、鐵路系統(tǒng)以及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。部分技術(shù)已達國內(nèi)領(lǐng)先水平。
石墨電極主要以石油焦、針狀焦為原料，煤瀝青做結(jié)合劑，經(jīng)煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機加工而制成，是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對爐料進行加熱熔化的導(dǎo)體，根據(jù)其質(zhì)量指標高低，可分為普通功率石墨電極、高功率石墨電極和超高功率石墨電極。
石墨電極生產(chǎn)的主要原料為石油焦，普通功率石墨電極可加入少量瀝青焦，石油焦和瀝青焦含硫量都不能超過0.5%。生產(chǎn)高功率或超高功率石墨電極時還需要加針狀焦。鋁用陽極生產(chǎn)的主要原料為石油焦，并控制硫分不大于1.5%～2%，石油焦和瀝青焦應(yīng)符合國家有關(guān)質(zhì)量標準。
主要分類 編輯本段
分類 | 指標 |
普通功率石墨電極 | 允許使用電流密度低于17A/厘米2的石墨電極，主要用于煉鋼、煉硅、煉黃磷等的普通功率電爐。 |
高功率石墨電極 | 允許使用電流密度為18～25A/厘米2的石墨電極，主要用于煉鋼的高功率電弧爐。 |
超高功率石墨電極 | ，允許使用電流密度大于25A/厘米2的石墨電極，主要用于超高功率煉鋼電弧爐 |
相關(guān)條目 編輯本段
石墨電極包括：
（1）普通功率石墨電極。允許使用電流密度低于17A／厘米2的石墨電極，主要用于煉鋼、煉硅、煉黃磷等的普通功率電爐。
（2）抗氧化涂層石墨電極。表面涂復(fù)一層抗氧化保護層的石墨電極，形成既能導(dǎo)電又耐高溫氧化的保護層，降低煉鋼時的電極消耗。
（3）高功率石墨電極。允許使用電流密度為18～25A／厘米2的石墨電極，主要用于煉鋼的高功率電弧爐。
（4）超高功率石墨電極。允許使用電流密度大于25A／厘米2的石墨電極。主要用于超高功率煉鋼電弧爐。
1、受潮濕的石墨電極，使用前要烘干。
2、去除備用石墨電極孔上的泡沫塑料保護帽，檢查電極孔內(nèi)螺紋是否完整。
3、用不含油和水的壓縮空氣清理備用石墨電極表面和孔內(nèi)螺紋；避免用鋼絲團或金屬刷砂布清理。
4、將接頭小心地旋入備用石墨電極一端（不建議將接頭直接裝入爐上撤換下來的電極）的電極孔內(nèi)，不得碰撞螺紋。
5、將電極吊具（建議采用石墨材質(zhì)的吊具）擰入備用電極另一端的電極孔內(nèi)。
6、起吊電極時，墊松軟物到備用電極裝接頭一端的下面，以防止地面碰損接頭；用吊鉤伸入吊具的吊環(huán)后吊起，吊運電極要平穩(wěn)，防止電極由B端松脫或與其它的固定裝置碰撞。
7、將備用電極吊到待接電極上方，對準電極孔后慢慢落下；旋轉(zhuǎn)備用電極，使螺旋吊鉤與電極一起轉(zhuǎn)動下降；在兩支電極端面相距10-20mm時，再次用壓縮空氣清理電極兩個端面和接頭的裸露部分；在最后完全下放電極時，不可過猛，否則因猛烈碰撞，會導(dǎo)致電極孔和接頭的螺紋受損。
8、用力矩扳手擰備用電極，直到兩支電極的端面緊密接觸為止（電極和接頭的正確連接夾縫小于0.05mm）。
石墨在大自然中非常普遍，并且石墨烯是人類已知強度最高的物質(zhì)，但科學家可能仍然需要花費數(shù)年甚至幾十年時間，才能找到一種將石墨轉(zhuǎn)變成大片高質(zhì)量石墨烯“薄膜”的方法，從而可以用它們來為人類制造各種有用的物質(zhì)。據(jù)科學家稱，石墨烯除了異常牢固外，還具有一系列獨一無二的特性，石墨烯還是目前已知導(dǎo)電性能最出色的材料，這使它在微電子領(lǐng)域也具有巨大的應(yīng)用潛力。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品，能用來生產(chǎn)未來的超級計算機。
優(yōu)越性能 編輯本段
注：電火花加工用石墨電極，也稱為銅公
聚興石墨電極
2:石墨電極較容易加工，且加工速度明顯快于銅電極。比如采用銑削工藝加工石墨，其加工速度較其它金屬加工快2~3倍且不需要額外的人工處理，而銅電極則需要人手挫磨。同樣，如果采用高速石墨加工中心制造電極，速度會更快，效率也更高，還不會產(chǎn)生粉塵問題。在這些加工過程中，選擇硬度合適的工具和石墨可減少刀具的磨損耗和銅公的破損。如果具體比較石墨電極與銅電極石墨電極的銑削時間，石墨較銅電極快67%，在一般情況下的放電加工中，采用石墨電極的加工要比采用銅電極快58%。這樣一來，加工時間大幅減少，同時也減少了制造成本。
3:石墨電極與傳統(tǒng)銅電極的設(shè)計不同。許多模具廠通常在銅電極的粗加工和精加工有不同的預(yù)留量，而石墨電極則使用幾乎相同的預(yù)留量，這減少了CAD/CAM和機器加工的次數(shù)，單是這個原因，就足以在很大程度上提高模具型腔的精度。
石墨電極
石墨具有以下銅無法比擬的優(yōu)質(zhì)特性:
加工速度：高速銑粗加工較銅快3倍；高速銑精加工較銅快5倍
可加工性好，能實現(xiàn)復(fù)雜的幾何造型
重量輕，密度不足銅的1/4，電極容易夾持
可減少單個電極的數(shù)量，因為可捆綁做成組合電極
熱穩(wěn)定性好，不變形無加工毛刺
國家標準 編輯本段
普通功率石墨電極國家標準:
標準名稱 | 石墨電極 |
標準分類號 | Q51 |
標準號 | YB/T4088-2000 |
索取號 | YB/T4088-2000 |
代替號 | YB/T4088-1992 |
實施時間 | 2000/12/10:00:00 |
發(fā)布時間 | 2000/7/260:00:00 |
采標情況 | |
頁數(shù) | 7 |
國際標準詳情 | 本標準規(guī)定了石墨電極的外形、尺寸及允許偏差、技術(shù)要求、試驗方法、包裝、標志、儲存、運輸和質(zhì)量證明書。本標準適用于以優(yōu)質(zhì)石油焦、瀝青焦等為主要原料，經(jīng)成型、焙燒、浸漬、石墨化和機械加工而制成，供電弧爐作導(dǎo)電材料的普通功率石墨電極。 |
加工制作 編輯本段
(一)石墨材料的加工形式
石墨電極的加工主要有三種形式：加壓振動法、數(shù)控自動成形法和機械加工方法。
(1)加壓振動法：加壓振動法需要專門機床，電極母模與電極形狀相反。石墨材料和成形工具在加工時相對放置，留有一定的間隙。由水和磨料混合而成的加工液注入其問。在通過加工液的同時，使石墨和成形工具發(fā)生超聲波振動。在磨料沖擊力的作用下，石墨被微量剝離而成所需要的形狀。磨料為SiC、B4C或金剛石，磨料越粗則加工速度越快。機床工作時采用密封式和水幕式進行加工。適合于批量生產(chǎn)情況用的電火花成形加工。
(2)數(shù)控自動成形法：數(shù)控自動成形法需要專用的石墨電極成形機，它采用數(shù)控方式，有刀具自動調(diào)換裝置，可容納多把刀具。為改善加工環(huán)境，加工石墨電極的四周用水幕包圍，防止石墨粉塵四處分散。另外也可以用濕式加工法，由水溶性切削液防止刀具被磨損和石墨粉塵飛散。機床具有高性能過濾裝置，可以將切削液和石墨切屑分離，可保證長時間連續(xù)加工，是石墨電極加工的理想專用設(shè)備，適合于模具用電極加工。但是其價格較高，在國內(nèi)應(yīng)用還不普遍。
(3)機械加工方法：機械加工方法為國內(nèi)一般模具生產(chǎn)單位采用的主要方法。
石墨材料可以采用車削、銑削、鉆削和磨削的方法進行加工。另外，石墨材料在機械加工時易產(chǎn)生灰粉飛揚，給加工設(shè)備和操作人員帶來不利的影響。
(二)石墨材料的加工程序
1)石墨浸油。石墨材料在機械加工之前，應(yīng)該在機油內(nèi)浸數(shù)十小時，使油滲入石墨材料，以使機械加工時灰粉不致飛揚，并能得到較光滑的表面。
2)涂漆劃線。電極在外形表面粗加工以后，在劃線表面噴涂一層很薄的白漆再進行劃線，這樣線條清晰，便于機械加工。
3)進行機械加工。
生產(chǎn)特點 編輯本段
(1)生產(chǎn)周期長。普通功率石墨電極的生產(chǎn)周期為45天左右，超高功率石墨電極的生產(chǎn)周期達70天以上，而需要多次浸漬的石墨電極接頭生產(chǎn)周期更長。
(2)能源消耗較高。生產(chǎn)1t普通功率石墨電極需要消耗電能6000kW·h左右，煤氣或天然氣數(shù)千立方米，冶金焦粒和冶金焦粉約1t。
(3)生產(chǎn)工序多。生產(chǎn)工序包括原料煅燒、破碎磨粉、配料、混捏、成型、焙燒、浸漬、石墨化和機械加工等。其生產(chǎn)需要許多專用機械設(shè)備和特殊結(jié)構(gòu)的窯爐，建設(shè)投資較大，投資回收期較長。
(4)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生一定數(shù)量的粉塵和有害氣體，需要采取完善的通風降塵及消除有害氣體的環(huán)境保護措施。
(5)生產(chǎn)所需炭質(zhì)原料石油焦和煤瀝青等為煉油企業(yè)和煤化工企業(yè)生產(chǎn)加工副產(chǎn)品，原料的質(zhì)量及其穩(wěn)定性難以得到充分的保障，尤其是高功率和超高功率石墨電極生產(chǎn)用針狀焦、改質(zhì)電極瀝青和低喹啉不溶物含量專用浸漬劑瀝青，急需我國石油和煤化工加工企業(yè)的重視和積極配合。
應(yīng)用領(lǐng)域 編輯本段
(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)生的高溫熱源來進行冶煉。
(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。
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