普通功率石墨电极在钢铁、冶金等行业中扮演着极为重要的角色,其质量和性能直接影响到冶炼过程的效率和稳定性。深入了解其生产工艺技术对于优化产品质量、提高生产效率具有关键意义。
普通功率石墨电极的生产起始于原料的选择。优质的石油焦和煤沥青是主要的原材料。石油焦的品质指标如灰分、硫分、挥发分等对最终石墨电极的性能有着深远影响。低灰分、低硫分的石油焦有助于减少石墨电极在使用过程中的杂质污染和氧化损耗。煤沥青则作为粘结剂,其软化点、喹啉不溶物含量等参数需要严格控制。合适的煤沥青能够确保在混捏过程中与石油焦充分混合并形成良好的粘结结构。
原料预处理是生产工艺中的重要环节。石油焦通常需要进行煅烧处理,煅烧温度一般在 1200 - 1350℃之间。通过煅烧,可以去除石油焦中的挥发分,提高其导电性、机械强度和化学稳定性。同时,煅烧过程还能改善石油焦的晶体结构,使其更有利于后续的石墨化过程。煤沥青也需要进行熔化、脱水等预处理操作,以保证其在混捏时具有适宜的流动性和粘结性能。
混捏工序是将预处理后的石油焦和煤沥青按照一定比例进行混合。这一过程需要精确控制温度、时间和混捏压力等参数。一般来说,混捏温度在 150 - 200℃之间,混捏时间约为 30 - 60 分钟,混捏压力则根据设备和工艺要求而定。充分的混捏能够使煤沥青均匀地包裹在石油焦颗粒表面,形成具有良好可塑性的糊料。
接下来是成型工序,常见的成型方法有挤压成型和模压成型。挤压成型适用于生产长径比较大的石墨电极,通过挤压机将糊料在一定压力下挤出成型,挤压压力通常在 10 - 30MPa 之间。模压成型则多用于生产形状较为特殊或尺寸较小的石墨电极,将糊料装入模具中,在液压机的作用下加压成型,压力一般在 30 - 50MPa。成型后的生坯需要进行适当的修整和检验,以确保其尺寸精度和外观质量符合要求。
生坯的焙烧是一个关键步骤,焙烧过程在隔绝空气的条件下进行,温度逐步升高至 800 - 1000℃左右。在焙烧过程中,煤沥青发生热解和缩聚反应,逐渐转化为焦炭,同时生坯的体积收缩、密度增加、机械强度提高。焙烧后的制品还需要进行浸渍处理,通常采用高压浸渍工艺,将焙烧制品浸入熔融的煤沥青中,使沥青进一步填充制品内部的孔隙,提高其密度和强度。浸渍后的制品再次进行焙烧,如此反复浸渍 - 焙烧 2 - 3 次,以获得理想的性能。
最后是石墨化处理,这一过程在高温电炉中进行,温度高达 2500 - 3000℃。在如此高的温度下,非石墨质碳逐渐转化为石墨晶体结构,石墨电极的导电性、导热性和抗氧化性等性能得到极大提升。石墨化后的石墨电极还需要进行机械加工,包括车削、磨削等工序,以达到最终的产品尺寸精度和表面光洁度要求。
在整个普通功率石墨电极的生产工艺过程中,每一个环节都相互关联、相互影响。严格控制各工序的工艺参数、原材料质量以及生产环境等因素,是生产出高质量普通功率石墨电极的关键所在。通过不断优化生产工艺技术,能够提高产品的合格率、降低生产成本,并满足钢铁等行业日益增长的对高质量石墨电极的需求。