石墨电极的制造性能及使用

石墨电极的原料及制造工艺
下图为炭素企业石墨电极生产工艺流程图：
（粘结剂沥青） 冶金 焦粒 （浸渍剂沥青）
破碎
（填充料） 石油焦 （针状焦）
煅烧
破碎、 筛分及 配料
混捏
成型
焙烧
浸渍
成品检验 、包装
机械 加工
石墨 化
再次 焙烧
（电阻料） （保湿料）
冶金焦粉、 石英砂
石墨电极的原料及制造工艺

煅烧：炭质原料在高温下进行热处理，排出所含的水 分和挥发份，并相应提高原料理化性能的生产工序称为煅 烧。一般炭质原料采用燃气及自身挥发份作为热源进行煅 烧，最高温度为1250- 1350℃。 煅烧使炭质原料的组织结构和物理化学性能发生深刻 变化，主要体现在提高了焦炭的密度、机械强度和导电性， 提高了焦炭的化学稳定性和抗氧化性能，为后序工序奠定 了基础。 煅烧的设备主要有罐式煅烧炉、回转窑和电煅烧炉。 煅烧质量控制指标是石油焦真密度不小于2.07g/cm3，电 阻率不大于550μΩ.m,针状焦真密度不小于2.12g/cm3， 电阻率不大于500μΩ.m。
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针状焦是外观具有明显纤维状纹理、热膨胀系数特别 低和很容易石墨化的一种优质焦炭，焦块破裂时能按纹理 分裂成细长条状颗粒（长宽比一般在1.75以上），在偏光 显微镜下可观察到各向异性 的纤维状结构，因而称之为 针状焦。 针状焦物理机械性质的各向异性十分明显, 平行于颗 粒长轴方向具有良好的导电导热性能，热膨胀系数较低， 在挤压成型时，大部分颗粒的长轴按挤出方向排列。因此， 针状焦是制造高功率或超高功率石墨电极的关键原料，制 成的石墨电极电阻率较低，热膨胀系数小，抗热震性能好。 针状焦分为以石油渣油为原料生产的油系针状焦和以 精制煤沥青原料生产的煤系针状焦。
石墨电极的原料及制造工艺
原料的破碎处理和配料
在配料之前，须对大块煅后石油焦和针状焦进行中碎、 磨粉、筛分处理。 中碎通常是将50mm左右的物料通过颚式破碎机、锤 式破碎机、对辊破碎机等破碎设备进一步破碎到配料所需 的0.5-20mm的粒度料。 磨粉是通过悬棍式环辊磨粉机（雷蒙磨）、球磨机等 设备将炭质原料磨细到0.15mm或0.075mm粒径以下的粉 末状小颗粒的过程。 筛分是通过具有均匀开孔的一系列筛子，将破碎后尺 寸范围较宽的物料分成尺寸范围较窄的几种颗粒粒级的过 程，现行电极生产通常需要4-5个颗粒料粒级和1-2个粉料 粒级。
炼黄磷、工业硅、磨料等材料的矿热炉也用石墨电极作为
导电材料。利用石墨电极优良而特殊的物理化学性能，在 其他工业部门也有广泛的用途。
石墨电极的原料及制造工艺

生产石墨电极的原料有石油焦、针状焦和煤沥青 石油焦是石油渣油、石油沥青经焦化后得到的可燃固 体产物。色黑多孔，主要元素为碳，灰分含量很低，一般 在0.5%以下。石油焦属于易石墨化炭一类，石油焦在化 工、冶金等行业中有广泛的用途，是生产人造石墨制品及 电解铝用炭素制品的主要原料。 石油焦按热处理温度区分可分为生焦和煅烧焦两种， 前者由延迟焦化所得的石油焦，含有大量的挥发分，机械 强度低，煅烧焦是生焦经煅烧而得。中国多数炼油厂只生 产生焦，煅烧作业多在炭素厂内进行。 石油焦按硫分的高低区分，可分为高硫焦（含硫 1.5%以上）、中硫焦(含硫0.5%-1.5%)、和低硫焦(含硫 0.5%以下)三种，石墨电极及其它人造石墨制品生产一般 使用低硫焦生产。
石墨电极的原料及制造工艺
配料是按配方要求，对各种粒度的骨料和粉料、粘 结剂分别计算、称量和聚焦的生产过程。 配方的科学性 适宜性和配料操作的稳定性是影响产品质量指标和使用性 能的最重要因素之一。 配方需确定5方面内容： ①选择原料的种类； ②确定不同种类原料的比例； ③确定固体原料粒度组成； ④确定粘结剂的用量； ⑤确定添加剂的种类和用量。 返回料的回用（生碎、石墨碎、焙烧碎） 配方基本原则：球体最紧密堆积原理 电极配方中最大颗粒尺寸的确定 大颗粒配方
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混捏：在一定温度下将定量的各种粒度炭质颗粒料和 粉料与定量的粘结剂搅拌混合均匀，捏合成可塑性糊料的 工艺过程称为混捏。 混捏的过程：干混（20-35 min）湿混（40-55 min） 混捏的作用： ①干混时使各种原料混合均匀，同时使不同粒度大小 的固体炭质物料均匀地混合和填充，提高混合料的密实度； ②加入煤沥青后使干料和沥青混合均匀，液态沥青均 匀涂布和浸润颗粒表面，形成一层沥青粘结层，把所有物 料互相粘结在一起，进而形成均质的可塑性糊料，有利于 成型； ③部分煤沥青浸透到炭质物料内部空隙，进一步提高 了糊料的密度和粘结性。
目录 一、石墨电极的原料及制造工艺
ห้องสมุดไป่ตู้
二、石墨电极的质量指标
三、电炉炼钢简介及石墨电极的消耗机理
石墨电极的原料及制造工艺

石墨电极是采用石油焦、针状焦为骨料，煤沥青为粘
结剂，经过混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化、机械加工
等一 系列工艺过程生产出来的一种耐高温石墨质导电材 料。石墨电极是电炉炼钢的重要高温导电材料，通过石墨 电极向电炉输入电能，利用电极端部和炉料之间引发电弧 产生的高温作为热源，使炉料熔化进行炼钢。其他一些冶
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成型：炭材料的 成型是指混捏好的 常用设备 炭质糊料在成型设 成型方法 备施加的外部作用 力下产生塑性变形， 模压 立式液压机 最终形成具有一定 形状、尺寸、密度 卧式液压挤 和强度的生坯（或 挤压 压机 称生制品）的工艺 螺杆挤压机 过程。 成型的种类、 设备及所生产产品： 振动成型 振动成型机
石墨电极的原料及制造工艺

煤沥青是煤焦油深加工的主要产品之一。为多种碳氢 化合物的混合物，常温下为黑色高粘度半固体或固体，无 固定的熔点，受热后软化，继而熔化，密度为1.25－ 1.35g/cm3。按其软化点高低分为低温、中温和高温沥青 三种。中温沥青产率为煤焦油的54－56％。煤沥青的组 成极为复杂，与煤焦油的性质及杂原子的含量有关，又受 炼焦工艺制度和煤焦油加工条件的影响。表征煤沥青特性 的指标很多，如沥青软化点、甲苯不溶物（TI）、喹啉不 溶物（QI）、结焦值和煤沥青流变性等。 煤沥青在炭素工业中作为粘结剂和浸渍剂使用，其性 能对炭素制品生产工艺和产品质量影响极大。粘结剂沥青 一般使用软化点适中、结焦值高、β树脂高的中温或中温 改质沥青，浸渍剂要使用软化点较低、 QI低、流变性能 好的中温沥青。