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石墨电极用途
发布时间:2020-04-29 08:50    文章作者:365bet

  一.石墨的用途 石墨的用途 由于石墨具有许多优良的性能,因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部门获得广泛应用。 1 .作耐火材料 石墨的一个主要用途是生产耐火材料,包括耐火砖,柑祸,连续铸造粉,铸模芯,铸模洗涤剂和耐高温材 料。近 20 年来,耐火材料工业中两个重要的变化是镁碳砖在炼钢炉内衬中被广泛应用,以及铝碳砖在连 续铸造中的应用。使石墨耐火材料与炼钢业紧密相连,全世界炼钢业约消耗 70 %的耐火材料。 ( l )镁碳砖镁碳耐火材料是 60 年代中期,由美国研制成功,70 年代,日本炼钢业开始把镁碳砖用于水 冷却电弧炉炼钢中。 目前在世界范围内镁碳砖已大量用于炼钢, 并已成为石墨的一种传统用途。 年代初, 80 镁碳砖开始用于氧气顶吹转炉的炉衬。目前英国用作氧气顶吹炼钢炉衬的材料大部分是镁碳砖,炉衬寿命 为 1000 次一 1500 次,而日本,炉衬的寿命为 2000 次一 2500 次。 ( 2 )铝碳砖铝碳耐火材料主要用于连续铸造、扁钢坯自位输管道的保护罩,水下喷管以及油井爆破筒等。 在日本用连续铸造生产的钢占总生产量的 90 %以上,英国为 60 %。 ( 3 )坩锅及有关制品用石墨制造的成型和耐火的坩锅及其有关制品,例如坩锅、曲颈瓶、塞头和喷嘴等, 具有高耐火性,低的热膨胀性,熔炼金属过程中,受到金属浸润和冲刷时亦稳定,高温下良好的热震稳定 性和优良的热传导性,所以石墨增祸及其有关制品被广泛用于直接熔融金属的工艺中。 传统的石墨粘土坩锅用含碳量大于 85 %的鳞片石墨制造,通常石墨鳞片应大于 100 目(BSS 筛),而目 前国外在柑祸生产技术中的重要改进是,所用石墨的类型、鳞片大小和质量有了更大的灵活性;其次是用 碳化硅石墨柑祸替代了传统的粘土石墨坩锅,这是随着炼钢工业中恒压技术的引进而产生的。采用恒压技 术还可以使小鳞片石墨得到应用,在粘土石墨增祸中,含碳量达 90 %的大鳞片石墨约占 45 % ,而在碳化 硅石墨坩锅中,大鳞片成分的含量仅占 30 % ,石墨的含碳量降为 80 %。 2 .炼钢 石墨和其他杂质材料用于炼钢工业时可作为增碳剂。渗碳使用的碳质材料的范围, 很广,包括人造石墨、 石油焦、冶金焦炭和天然石墨。在世界范围内炼钢增碳剂用石墨仍是土状石墨的主要用途之一。 3 .作导电材料 石墨在电气工业中广泛用来作电极、电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件、电视 机显像管的涂层等等。其中以石墨电极应用最广,在冶炼各种合金钢、铁合金时,使用石墨电极,这时强 大的电流通过电极导入电炉的熔炼区,产生电弧,使电能转化为热能,温度升高到 2000 ℃ 左右,从而达 到熔炼或反应的目的。此外,在电解金属镁、铝、钠时,电解槽的阳极也用石墨电极。生产金刚砂的电阻 炉也用石墨电极作炉头导电材料。 电气工业中所使用的石墨,对粒度和品位要求很高。如碱性蓄电池和一些特殊的电碳制品,要求石墨粒度 控制在 150 目~325 目(o . lmm 一 o . o42mm )范围内,品位 90 % - 99 %以上,有害杂质(主要是 金属铁)要求在 10 %以下。电视机显像管所用的石墨,粒度要求在 0 . 5 拜 m 以下。 4 .作耐磨和润滑材料 石墨在机械工业中常作润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用,而石墨耐磨材料可以 在一 200 ℃ 一 2000 ℃ 温度并在很高的滑动速度下(loom / S )不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的 设备,广泛采用石墨材料制成活塞环、密封圈和轴承,它们运转时,勿需加入润滑油,石墨乳也是许多金 属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。 5 .作耐腐蚀材料 石墨具有良好的化学稳定性。经过特殊加工的石墨,具有耐腐蚀、导热性好、渗透率低等特点,而广泛用 于制作热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵等设备。这些设备用 于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门,可节省大量的金属材料。 6 .作铸造、翻砂、压模及高温冶金材料 由于石墨的膨胀系数小,而且能耐急冷急热的变化,可作为玻璃器皿的铸模,使用石墨后,黑色金属得到 的铸件尺寸精确,表面光洁,成品率高,不经加工或稍作加工就可使用,因而节省了大量金属。生产硬质 合金等粉末冶金工艺,通常用石墨材料制成压模和烧结用的舟皿。单晶硅的晶体生长柑祸、区域精炼容器、 支架、夹具、感应加热器等,都是用高纯石墨加工而成的。此外,石墨还可以作真空冶炼的石墨隔热板和 底座,高温电阻炉炉管、棒、板、格棚等元件。 7 .用于原子能工业和国防工业 石墨具有良好的中子减速性能,最早作为减速剂用于原子反应堆中,铀一石墨反应堆是目前应用较多的一 种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点、稳定、耐腐蚀的性能,石墨完 全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高,杂质含量不应超过几十个 PPm ( PPm 为百 万分之一),特别是其中硼的含量应小于 O . SPPm 。在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴, 导弹的鼻锥,宇宙航行设备的零件,隔热材料和防射线 .作防垢防锈材料 石墨能防止锅炉结垢,有关单位试验表明,在水中加入一定量的石墨粉(每吨水大约用 49 一 59 ) ,能防 止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱· 屋顶· 桥梁· 管道上可以防腐和防锈。 9 .石墨新用途 随着科学技术的不断发展,人们对石墨也开发了许多新用途。 柔性石墨制品。柔性石墨又称膨胀石墨,是 70 年代开发的一种新的石墨制品。1971 年美国研究成功柔性 石墨密封材料,解决了原子能阀门泄漏问题,随后德、日、法也开始研制生产。这种产品除具有天然石墨 所具有的特性外,还具有特殊的柔性和弹性。因此,是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能 等工业领域。国际市场需求量逐年增长。 二,它有很多用途,可以用于锂离子电池负极,球型改性石墨可以作润滑剂,还可以制成石墨改性聚丙烯 塑料,用来制作壳体、管板、封头、法兰及接管等零部件(耐腐蚀性能好;体积小,重量轻;耐温较高; 无毒性、不结垢、不污染介质,也可用于食品工业), 石墨粉经 3400℃ 以上的真空高温石墨化热处理而制成,石墨层间质密,晶体结构多,与其它石墨相比, 导电性更好。将其添加于油墨、黏合剂、塑料、橡胶中,可制成导电、电磁屏蔽、防静电等制品如计算机、 手机、电子医疗设备、电子仪器仪表等电子、电工、通讯产品的电磁屏蔽、防静电。并广泛应用于电子、 机电、通讯、印刷、航空航天、军事等各个产业。 三.增碳剂 可以用作铸铁增碳剂的材料很多,常用的有人造石墨、煅烧石油焦、天然石墨、焦炭、无烟煤以及用这类 材料配成的混合料。 1.人造石墨 上述各种增碳剂中,品质最好的是人造石墨。 制造人造石墨的主要原料是粉状的优质煅烧石油焦,在其中加沥青作为粘结剂,再加入少量其他辅料。各 种原材料配合好以后,将其压制成形,然后在 2500~3000℃、非氧化性气氛中处理,使之石墨化。经高 温处理后,灰分、硫、气体含量都大幅度减少。 由于人造石墨制品的价格昂贵,铸造厂常用的人造石墨增碳剂大都是制造石墨电极时的切屑、废旧电极和 石墨块等循环利用的材料,以降低生产成本。 熔炼球墨铸铁时,为使铸铁的冶金质量上乘,增碳剂宜首选人造石墨,为此,最好向附近用电弧炉炼钢的 企业或电解铝生产企业购买废电极,自行破碎到要求的粒度。 2.石油焦 石油焦是目前广泛应用的增碳剂。 石油焦是精炼原油得到的副产品,原油经常压蒸馏或减压蒸馏得到的渣油及石油沥青,都可以作为制造石 油焦的原料,再经焦化后就得到生石油焦。生石油焦的产量大约不到所用原油量的 5%。美国生石油焦的 年产量约 3000 万 t。生石油焦中的杂质含量高,不能直接用作增碳剂,必须先经过煅烧处理。 生石油焦有海绵状、针状、粒状和流态等品种。 海绵状石油焦是用延迟焦化法制得的,由于其中硫和金属含量较高,通常用作锻烧时的燃料,也可作为煅 烧石油焦的的原料。经锻烧的海绵焦,主要用于制铝业和用作增碳剂。 针状石油焦,是用芳香烃的含量高、杂质含量低的原料,由延迟焦化法制得的。这种焦炭具有易于破裂的 针状结构,有时称之为石墨焦,煅烧后主要用于制造石墨电极。 粒状石油焦呈硬质颗粒状,是用硫和沥青烯含量高的原料,用延迟焦化法制得的,主要用作燃料。 流态石油焦,是在流态床内用连续焦化法制得的,呈细小颗粒状,结构无方向性,硫含量高、挥发分低。 石油焦的煅烧,是为了除去硫、水分、和挥发分。将生石油焦于 1200~1350℃煅烧,可以使其成为基本 上纯净的碳。 煅烧石油焦的最大用户是制铝业,70%用以制造使铝矾土还原的阳极。美国生产的煅烧石油焦,用于铸铁 增碳剂的约占 6%。 各种石油焦制品的大致成分列于表 1,供参考。 表 1 各种石油焦制品的大致成分(%) 品种 固定碳 硫 灰分 挥发分 水分 生石油焦 85~89 1~6 0.2~0.5 10~14 8~10 煅烧石油焦 98.5 0.02~3.5 0.2~0.5 0.3~0.5 ≤0.5 合成炭制品 99 0.01~0.03 0.1~0.5 — ≤0.5 低硫合成碳制品 99.9 0.01~0.03 0.01~0.03 — ≤0.2 3.天然石墨 天然石墨可分为鳞片石墨和微晶石墨两类。 微晶石墨灰分含量高,一般不用作铸铁的增碳剂。 鳞片石墨有很多品种:高碳鳞片石墨需用化学方法萃取,或加热到高温使其中的氧化物分解、挥发,这种 鳞片石墨产量不多、价格高,一般也不作增碳剂;低碳鳞片石墨中的灰分含量高,不宜用作增碳剂;用作 增碳剂的主要是中碳石墨,但用量也不多。 天然石墨的大致成分见表 2。 表 2 天然石墨的大致成分(%) 品种 固定碳 硫 灰分 挥发分 水分 鳞片石墨 85~95 0.1~0.7 5~15 1~2 —— 微晶石墨 60~85 0.1~0.2 20~40 1~2 0.5 4.焦炭和无烟煤 电弧炉炼钢过程中,可以在装料时配加焦炭或无烟煤作为增碳剂。由于其灰分和挥发分含量较高,感应电 炉熔炼铸铁很少用作增碳剂。 关于铸铁行业常用的几种增碳剂的成分和堆密度,表 3 列出了一些典型的测定数据,供参考。 表 3 常用增碳剂的成分和堆密度(典型的测定数据,供参考) 增碳剂 碳含量(%) 灰分(%) 水分(%) 挥发分(%) 硫(%) 氮(%) 氢(%) 堆密度的概略 值(g/cm3) 人造石墨 99.2 0.4 0.20 0.10 0.05 0.005 ― 0.84 鳞片石墨 85.3 13.2 0.06 0.44 0.35 0.060 ― ― 煅烧石油焦(中硫) 96.5 0.4 0.40 0.30 1.50 0.600 0.15 0.77 煅烧石油焦(低硫) 98.3 0.4 0.10 0.20 0.30 0.080 0.04 0.800 干燥焦炭 87.7 9.0 0.30 1.00 1.00 1.000 ― 0.64 优质 无烟煤 90.0 2.5 2.00 3.5 0.25 0.600 1.10 0.64 沥青焦 97.0 0.5 0.50 0.5 0.4 0.700 0.20 0.55 四.石墨的用途 由于石墨具有许多优良的性能,因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部 门获得广泛应用。 作耐火材料 石墨的一个主要用途是生产耐火材料,包括耐火砖,坩埚,连续铸造粉,铸模芯,铸模 洗涤剂和耐高温材料。近年来,耐火材料工业中两个重要的变化是镁碳砖在炼钢炉 内衬中被广泛应用,以及铝碳砖在连续铸造中的应用。使石墨耐火材料与炼钢业紧密相 连,全世界炼钢业约消耗的耐火材料。 镁碳砖镁碳耐火材料是年代中期,由美国研制成功,年代,日本炼钢业开 始把镁碳砖用于水冷却电弧炉炼钢中。目前在世界范围内镁碳砖已大量用于炼钢,并已 成为石墨的一种传统用途。年代初,镁碳砖开始用于氧气顶吹转炉的炉衬。目前英国 用作氧气顶吹炼钢炉衬的材料大部分是镁碳砖,炉衬寿命为次次,而日本, 炉衬的寿命为次次。 铝碳砖铝碳耐火材料主要用于连续铸造、扁钢坯自位输管道的堡罩,水下喷 管以及油井爆破筒等。在日本用连续铸造生产的钢占总生产量的以上,英国为 。 坩埚及有关制品用石墨制造的成型和耐火的坩埚及其有关制品,例如坩埚、曲 颈瓶、塞头和喷嘴等,具有高耐火性,低的热膨胀性,熔炼金属过程中,受到金属浸润和冲 刷时亦稳定,高温下良好的热震稳定性和优良的热传导性,所以石墨坩埚及其有关制品 被广泛用于直接熔融金属的工艺中。 传统的石墨粘土坩埚用含碳量大于的鳞片石墨制造,通常石墨鳞片应大于 目(-筛),而目前国外在坩埚生产技术中的重要改进是,所用石墨的类型、鳞片大小和 质量有了更大的灵活性其次是用碳化硅石墨坩埚替代了传统的粘土石墨坩埚,这是随 着炼钢工业中恒压技术的引进而产生的。采用恒压技术还可以使小鳞片石墨得到应用, 在粘土石墨坩埚中,含碳量达的大鳞片石墨约占/,而在碳化硅石墨坩埚中,大 鳞片成分的含量仅占,石墨的含碳量降为。 炼钢 石墨和其他杂质材料用于炼钢工业时可作为增碳剂。渗碳使用的碳质材料的范围 ---------------------------------------5 第一篇石墨生产新工艺新技术 很广,包括人造石墨、石油焦、冶金焦炭和天然石墨。在世界范围内炼钢增碳剂用石墨仍 是土状石墨的主要用途之一。 作导电材料 石墨在电气工业中广泛用来作电极、电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫 圈、电话零件、电视机显像管的涂层等等。其中以石墨电极应用最广,在冶炼各种合金 钢、铁合金时,使用石墨电极,这时强大的电流通过电极导入电炉的熔炼区,产生电弧,使 电能转化为热能,温度升高到左右,从而达到熔炼或反应的目的。此外,在电解金 属镁、铝、钠时,电解槽的阳极也用石墨电极。生产金刚砂的电阻炉也用石墨电极作炉头 导电材料。 电气工业中所使用的石墨,对粒度和品位要求很高。如碱性蓄电池和一些特殊的电 碳制品,要求石墨粒度控制在目目范围内,品位 以上,有害杂质(主要是金属铁)要求在以下。电视机显像管所用的石墨,粒度 要求在以下。作耐磨和润滑材料 石墨在机械工业中常作润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用, 而石墨耐磨材料可以在-温度并在很高的滑动速度下(/)不用润滑 油工作。许多输送腐蚀介质的设备,广泛采用石墨材料制成活塞环、密封圈和轴承,它们 运转时,勿需加入润滑油,石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。 作耐腐蚀材料 石墨具有良好的化学稳定性。经过特殊加工的石墨,具有耐腐蚀、导热性好、渗透率 低等特点,而广泛用于制作热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、 过滤器、泵等设备。这些设备用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业 部门,可节省大量的金属材料。 0 作铸造、翻砂、压模及高温冶金材料 由于石墨的膨胀系数小,而且能耐急冷急热的变化,可作为玻璃器皿的铸模,使用石 墨后,黑色金属得到的铸件尺寸精确,表面光洁,成品率高,不经加工或稍作加工就可使 用,因而节省了大量金属。生产硬质合金等粉末冶金工艺,通常用石墨材料制成压耐 烧结用的舟皿。单晶硅的晶体生长坩埚、区域精炼容器、支架、夹具、感应加热器等,都是 用高纯石墨加工而成的。此外,石墨还可以作真空冶炼的石墨隔热板和底座,高温电阻 炉炉管、棒、板、格棚等元件。 1 用于原子能工业和国防工业 0 ---------------------------------------6 第一章石墨生产新工艺新技术概述 石墨具有良好的中子减速性能,最早作为减速剂用于原子反应堆中,铀—石墨反应 堆是目前应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当 具有高熔点、稳定、耐腐蚀的性能,石墨完全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石 墨纯度要求很高,杂质含量不应超过几十个(为百万分之一),特别是其中硼的 含量应小于。在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴,导弹的鼻锥,宇 宙航行设备的零件,隔热材料和防射线材料。 作防垢防锈材料 石墨能防止锅炉结垢,有关单位试验表明,在水中加入一定量的石墨粉(每吨水大约 用),能防止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道上可以防腐 和防锈。 石墨新用途 随着科学技术的不断发展,人们对石墨也开发了许多新用途。 柔性石墨制品。柔性石墨又称膨胀石墨,是年代开发的一种新的石墨制品。 年美国研究成功柔性石墨密封材料,解决了原子能阀门泄漏问题,随后德、日、法也 开始研制生产。这种产品除具有天然石墨所具有的特性外,还具有特殊的柔性和弹性。 因此,是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能等工业领域。国际市场需求 量逐年增长。 五.增碳剂分炼钢用增碳剂(中华人民共和国黑色冶金行业标准,YB/T 192-2001 炼钢用增碳剂)和铸铁 用增碳剂,以及其他一些添加材料也有用到增碳剂,譬如刹车片用添加剂,作摩擦材料。增碳剂属于外加 炼钢、炼铁增碳原料。优质增碳剂是生产优质钢材必不可少的辅助添加剂。 增碳剂的原料有很多种,生产工艺也各异。并非市面上说采用石墨粉剂经压制成型,这种生产方式需要 添加过多的粘结剂成型,含碳量一般达不到优质增碳剂的要求。压制后的石墨粉,因为是固体块状,没有 多孔隙结构,所以吸收速度和吸收率不如煅烧、焙烧成型的增碳剂。优质增碳剂一般指经过石墨化的增碳 剂,在高温条件下,碳原子的排列呈石墨的微观形态,所以称之为石墨化。石墨化可以降低增碳剂中杂志 的含量,提高增碳剂的碳含量,降低硫含量。 增碳剂在铸造时使用,可大幅度增加废钢用量,减少生铁用量或不用生铁。目前绝大多数增碳剂都适用 于电炉熔炼,也有少部分吸收速度特别快的增碳剂用于冲天炉。电炉熔炼的投料方式,应将增碳剂随废钢 等炉料一起往里投放,小剂量的添加可以选择加在铁水表面。但是要避免大批量往铁水里投料,以防止氧 化过多而出现增碳效果不明显和铸件碳含量不够的情况。增碳剂的加入量,根据其他原材料的配比和含碳 量来定。不同种类的铸铁,根据需要选择不同型号的增碳剂。增碳剂特点本身选择纯净的含碳石墨化物质, 降低生铁里过多的杂质,增碳剂选择合适可降低铸件生产成本。 六. 石墨增碳剂与煤质增碳剂有着本质上的区别,一是原材料不同,石墨增碳剂是采用天然石墨经过筛选加工 制成,煤质增碳剂是采用无烟煤锻烧制成;二是特性不同,石墨增碳剂具有低硫低氮低磷、耐高温、导电性好 等,这些是优点是煤质增碳剂不具备的;三是吸收率不同,石墨增碳剂的吸收率在 90%以上,这也是为什 么固定碳含量较低(75%)的石墨增碳剂也能满足使用要求的原因;四是石墨增碳剂的价格相对较高,但 综合使用成本却要低得多。 七.石墨电极的性质,用途,分类和技术标准之 1 一、石墨的性质 石墨是碳的结晶矿物之一。1565 年作为一种矿物被发现,1779 年确定它的成分是碳,1789 年定名为“石墨” (希腊文为“写”之意) 。石墨的颜色为黑 色,晶体为六方板状,但少见,一般呈薄片状或鳞片状,集合体呈 土状,为隐晶质体。质软、硬度小,摩氏硬度为 1-2,能污染纸张。比重 2.1--2.3。具 有一组极完全解理。 常温下石墨具有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱、耐有机溶剂的腐蚀,但高温时易氧化。 二、石墨的用途 由于石墨具有许多优良的性能,因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部门获得广泛应用。 1 做耐火材料 石墨的一个主要用途是生产耐火材料,包括耐火砖,坩埚,连续铸造粉,铸模芯,铸模洗涤剂和耐高温材 料. 坩埚及有关制品用石墨制造的成型和耐火的坩埚及其有关制品,例如坩埚、曲颈瓶、塞头和喷嘴等,具有 高耐火性,低的热膨胀性,熔炼金属过程中,受到金属浸润 和冲刷时亦稳定,高温下良好的热震稳定性和 优良的热传导性,所以石墨坩埚及其有关制品被广泛用于直接熔融金属的工艺中. 2 炼钢(最重要的来了 石墨和其他杂质材料用于炼钢工业时可作为增碳剂。渗碳使用的碳质材料的范围很广,包括人造石墨、石 油焦、冶金焦炭和天然石墨。在世界范围内炼钢增碳剂用石墨仍是土状石墨的主要用途之一。 3 作导电材料 石墨在电气工业中广泛用来作电极、电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件、电视 机显像管的涂层等等。其中以石墨电极应用最广,在冶炼各 种合金钢、铁合金时,使用石墨电极,这时强 大的电流通过电极导入电炉的熔炼区,产生电弧,使电能转化为热能,温度升高到 2000 度左右,从而达到 熔炼或反 应的目的。此外,在电解金属镁、铝、钠时,电解槽的阳极也用石墨电极。生产金刚砂的电阻炉 也用石墨电极作炉头导电材料。 4 作耐磨和润滑材料 石墨在机械工业中常作润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用,而石墨耐磨材料可以 在-200---2000 温度并在很高的滑动速度下不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备,广泛采用石墨材料 制成活塞环、密封圈和轴承,它们运转时,勿需加入润滑油,石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时 的良好的润滑剂。 5 作耐腐蚀材料 石墨具有良好的化学稳定性。经过特殊加工的石墨,具有耐腐蚀、导热性好、渗透率低等特点,而广泛用 于制作热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵等设备。这些设备用 于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门,可节省大量的金属材料。 6 作铸造、翻砂、压模及高温冶金材料 由于石墨的膨胀系数小,而且能耐急冷急热的变化,可作为玻璃器皿的铸模,使用石墨后,黑色金属得到 的铸件尺寸精确,表面光洁,成品率高,不经加工或稍作加工就可使用,因而节省了大量金属。 7 用于原子能工业和国防工业 8 作防垢防锈材料 石墨能防止锅炉结垢,有关单位试验表明,在水中加入一定量的石墨粉(每吨水大约用 4-5g),能防止锅炉 表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道上可以防腐和防锈 石墨制品的主要用途 八.碳和石墨制品 石墨制品 一、作为导电材料使用 用电弧炉或矿热电炉冶炼各种合金钢、铁合金或生产电石(碳化钙)、黄磷时,强大的电流通过炭素电极 (或连续自焙电极———即电极糊)或石墨化电极导入电炉的熔炼区产生电弧,使电能转化成热能,温度 升高到 2000 摄氏度左右,,从而达到冶炼或反应的要求。金属镁、铝、钠一般用熔 盐电解制取,这时电解 槽的阳极导电材料都是采用石墨化电极或连续自焙电极(阳极糊、有时用预焙阳极)。熔盐电解的温度 一 般在 1000 摄氏度以下。生产烧碱(氢氧化钠)和氯气的食盐溶液电解槽的阳极导电材料,一般都用石墨化 阳极。生产金刚砂(碳化硅)使用的电阻炉的炉头导 电材料,也是使用石墨化电极。 除上述用途外,炭和石墨制品作为导电材料广泛用于电机制造工业 作为滑环和电刷,此外还用作干电池中 的炭棒,探照灯或产生弧光用的弧光炭棒,水银整流器中的阳极等。 二、作为耐火材料使用 由于炭和石墨制品能耐高温和有较好的高温强度及耐腐蚀性,所以很多冶金炉内衬可用炭块砌筑,如炼铁 炉的炉底、炉缸和炉腹,铁合金炉和电石炉的内 衬,铝电解槽的底部及侧部。许多贵重金属和稀有金属冶 炼用的坩埚、熔化石英玻璃等所用的石墨化坩埚,也都是 用石墨化坯料加工制成的。作为耐火材料使用的 炭和石墨制品,一般不应在氧化性气氛中使用。因为,无沦是炭或石墨 氧化性气氛的高温下很快烧蚀。 石墨在 石墨 三、作为耐腐蚀的结构材料使用 经过用有机树脂或无机树脂浸渍过的石墨化电极,具有耐腐蚀性好、导热性好、渗透率低等特 点,这种浸 浸 渍石墨又称为不透性石墨。它大量应用于制作各种热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸 收塔、冷却器、 渍石墨 加热器、过滤器、泵等设备,广泛应用于石油炼制、石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等 工业部门,可节省大量的不锈钢等金属材 料。不透性石墨生产已成为炭素工业的一个重要分支。 四、作为耐磨和润滑材料使用 炭和石墨材料除具有化学稳定性高的特性外,还有较好的润滑性能。在高 速、高温、高压的条件下,用润 滑油来改善滑动部件的耐磨性往往是不可能的。石墨耐磨材料可以在-200 到 2000 摄氏度温度下的腐蚀性 介质中并在很高的滑 动速度下(可达 100 米/秒)不用润滑油而工作。因此,许多输送腐蚀 性介质的压缩 机和泵广泛采用石墨材料制成的活塞环、密封圈和轴承。它们运转时无需加入润滑剂。这种耐磨材料是用 普通的炭或石墨材料经过有机树脂或液态金属 材料浸渍而成。 石墨乳剂也是许多金属加工 (拔丝、 拉管等) 的良好润滑剂。 五、作为高温冶金及超纯材料生产用的结构材料 如生产单晶硅用的晶体生长坩埚、区域精炼容器、支架、夹具、感应加热器等,都是用高纯度石墨材料加 工而成 的。用于真空冶炼中的石墨隔热板和底座,高温电阻炉炉管、棒、板、格栅等元件,也是用石墨材 料加工制成的。 六、作为铸模、压模使用 炭和石墨材料的热膨胀系数小,而且耐急冷急热性好,所以可以用作玻璃器皿的铸模和黑色金属及有色金 属或稀有金属的铸模。用石墨铸模得到的铸件,尺寸精确, 表面光洁,不加工即可直接使用或只要稍加工 就可使用,因而节省了大量金属。生产硬质合金(如碳化钨)等粉末冶金工艺,通常用石墨材料加工压模、 烧结用的舟 皿。 七、在原子能工业及军事工业中的使用 石墨因为具有良好的中子减速性能,最早用于原子反应堆中作为减速材料。石墨反应堆是目前较多的一种 原子反应堆。原子反应堆用的石墨材料必须具有极高的纯 度。一些经过特殊处理的石墨(如在石墨表面渗 入耐高温的材料)及再结晶石墨、热解石墨,具有在极高温度下较好的稳定性及较高的强度重量比。所以, 它们可以 用于制造固体燃料火箭的喷嘴、导弹的鼻锥、宇宙航行设备的零部件。 九石墨电极相关信息:(1)用于电弧炼钢炉?? 石墨电极主要用于电炉炼钢。电炉炼钢是利用石墨电极向炉内导入电流,强大的电流在电极下端通过 ??石墨电极 石墨电极 气体产生电弧放电,利用电弧产生的热量来进行冶炼。根据电炉容量的大小,配用不同直径的石墨电极, 为使电极连续使用, 电极之间靠电极螺纹接头进行连接。 炼钢用石墨电极约占石墨电极总用量的 70~80%。 (2)用于矿热电炉?? ?? 石墨电极矿热电炉主要用于生产铁合金,纯硅、黄磷、冰铜和电石等,其特点是导电电极的下部埋在 炉料中,因此除电板和炉料之间的电弧产生热量外,电流通过炉料时由炉料的电阻也产生热量。每吨硅需 消耗石墨电极 150kg 左右,每吨黄磷需消耗石墨电极约 40kg。 (3)用于电阻炉?? ?? 生产石墨制品用的石墨化炉、熔化玻璃的熔窑和生产碳化硅用的电炉等都是电阻炉,炉内所装物料既 是发热电阻,又是被加热的对象。通常,导电用的石墨电极插入炉床端部的炉头墙中,故导电电极并不连 续消耗。 ?? 此外,大量的石避电极毛坯还用于加工成各种坩埚、石墨舟皿、热压铸模和真空电炉发热体等异型产 品。如在石英玻璃行业,每生产 lt 电熔管需用石墨电极坯料 10t,每生产 lt 石英砖消耗电极坯料 100kg。 十..石油焦以及锻后石油焦知识 一月 10th, 2010 · 11:02 上午 @ admin - 没有评论 1 石油焦 石油焦是黑色或暗灰色坚硬固体的石油产品,带有金属光泽,呈多孔性,是由微小石墨结晶形成粒状、 柱状或 针状构成的炭体物。石油焦组分是碳氢化合物,含碳 90-97%,含氢 1.5-8%,还含有氮、氯、硫及重金 属化合物。 石油焦是延迟焦化装置的原料油在高温下裂解生产轻质油品时的副产物。石油焦的产量约为原料油的 25-30%。其低位发热量约为煤的 1.5-2 倍,灰分含量 不大于 0.5%,挥发分约为 11%左右,品质接近于无烟 煤。 2 石油焦的质量标准 延迟石油焦是指延迟焦化装置生产的生焦,也称普通焦,目前还没有相应的国家标准。现国内生产企业主 要依据原中国石化总公司制定的行业标准 SH0527- 92 生产。该标准主要根据石油焦硫含量分类,其中一 级品、1 号焦适用于炼钢工业中制作普通功率石墨电极,也适用于炼铝业作铝用碳素;2 号焦用作炼铝工 业中电解槽 (炉 )所用的电极糊和生产石墨电极,3 号焦用作生产碳化硅 (研磨材料 )及碳化钙 (电石), 以及其它碳素制品,亦用于制造炼铝电解槽的阳极底块及用于高炉碳素衬砖或炉底构筑。 3 石油焦的主要用途 石油焦的主要用途是电解铝所用的预焙阳极和阳极糊、碳素行业生产增炭剂、石墨电极、冶炼工业硅以及 燃料等。 根据石油焦结构和外观,石油焦产品可分为针状焦、海绵焦、弹丸焦和粉焦 4 种: 石墨电极。 (1)针状焦,具有明显的针状结构和纤维纹理,主要用作炼钢中的高功率石墨电极和 超高功率石墨电极 石墨电极 由于针状焦在硫含量、灰分、挥发分和真密度等方面有严格质量指标要求,所以对针状焦的生产工艺和原 料都有特殊的要求。 (2)海绵焦,化学反应性高,杂质含量低,主要用于炼铝工业及炭素行业。 (3)弹丸焦或球状焦:形状呈圆球形,直径 0.6-30mm,一般是由高硫、高沥青质渣油生产,只能用作发 电、水泥等工业燃料。 (4)粉焦:经流态化焦化工艺生产,其颗粒细(直径 0.1-0.4mm),挥发分高,热胀系数高,不能直接用 于电极制备和炭素行业。 4 煅后石油焦 在炼钢用的石墨电极 制铝、制镁用的阳极糊(融熔电极)时,为使石油焦(生焦)适应要求,必须对生 石墨电极或 石墨电极 焦进行煅烧。煅烧温度一般在 1300℃左右,目的是将石 油焦挥发分尽量除掉。这样可减少石油焦再制品 的氢含量,使使油焦的石墨化程度提高,从而提高石墨电极 石墨电极的高温强度和耐热性能,并改善了石墨电极 石墨电极的 石墨电极 石墨电极 电导率。煅 烧焦主要用于生产石墨电极、炭糊制品、金刚沙、食品级磷工业、冶金工 业及电石等,其中 应用最广泛的是石墨电极 生焦不经锻烧可直接用于碳化钙作电石主料, 石墨电极。 生产碳化硅和碳化硼作研磨材料。 石墨电极 也可直接作为冶金工业鼓风炉用焦炭或高炉墙衬炭砖,也可作铸造工艺用致密焦等。 十一。石墨是碳质元素结晶矿物,它的结晶格架为六边形层状结构。具有导电性,与金刚石、碳 60、碳纳 米管等都是碳元素的单质,它们互为同素异形体. 石墨在工业上运用极广,用于制作冶炼上的高温坩埚、机械工业的润滑剂、制作电极和铅笔芯;广泛用于 冶金工业的高级耐火材料与涂料、军事工业火工材料安定剂、轻工业的铅笔芯、电气工业的碳刷、电池工 业的电极、化肥工业催化剂等。鳞片石墨经过深加工,又可生产出石墨乳、石墨密封材料与复合材料、石 墨制品、石墨减磨添加剂等高新技术产品,成为各个工业部门的重要非金属矿物原料 十三。 石墨 石墨(Graphite)的化学成分主要是单一的碳 元素 和金刚石的成分相同 是一种自然元素矿物 因 的化学成分主要是单一的碳(C)元素 和金刚石的成分相同 是一种自然元素矿物.因 的化学成分主要是单一的碳 元素(和金刚石的成分相同),是一种自然元素矿物 为碳元素是非金属元素,所以说它非金属矿物 但是却有金属材料的导电 导热性能,还具有象有机塑料一样 为碳元素是非金属元素 所以说它非金属矿物;但是却有金属材料的导电 导热性能 还具有象有机塑料一样 所以说它非金属矿物 但是却有金属材料的导电,导热性能 的可塑性,并且还有特殊的热性能 化学稳定性 润滑和能涂敷在固体表面的等等一些良好的工艺性能,因此 的可塑性 并且还有特殊的热性能,化学稳定性 润滑和能涂敷在固体表面的等等一些良好的工艺性能 因此 并且还有特殊的热性能 化学稳定性,润滑和能涂敷在固体表面的等等一些良好的工艺性能 因此, 石墨在冶金,机械 电气 化工,纺织 轻工,建筑及国防等许多工业部门都得到了广泛的应用 石墨在冶金 机械,电气 化工 纺织 轻工 建筑及国防等许多工业部门都得到了广泛的应用 机械 电气,化工 纺织,轻工 建筑及国防等许多工业部门都得到了广泛的应用. 人类发现石墨这种矿物的历史极其远久.但在历史上对石墨的本质却存在过一些比较模糊的认识 在中 人类发现石墨这种矿物的历史极其远久 但在历史上对石墨的本质却存在过一些比较模糊的认识.在中 但在历史上对石墨的本质却存在过一些比较模糊的认识 国明朝的文献上可见到把煤和石墨相混淆的描述.美国在十六世纪发现石墨时 因石墨可以把手抹成铅黑色 国明朝的文献上可见到把煤和石墨相混淆的描述 美国在十六世纪发现石墨时,因石墨可以把手抹成铅黑色 美国在十六世纪发现石墨时 因石墨可以把手抹成铅黑色, 称它为黑铅 也正因为石墨容易沾污手的特性,它在发现不久就被人们用 所以误以为它含有铅,称它为 黑铅 以误以为它含有铅 称它为 黑铅(black lead).也正因为石墨容易沾污手的特性 它在发现不久就被人们用 也正因为石墨容易沾污手的特性 作书写材料.它的正式命名 也是由希腊语的书写 转化而来. 书写转化而来 作书写材料 它的正式命名 Graphite 也是由希腊语的 书写 转化而来 石墨是碳质元素结晶矿物,它的结晶格架为六边形层状结构。每一网层间的距离为 3.40 人,同一网层 中碳原子的间距为 1.42A。属六方晶系,具完整的层状解理。解理面以分子键为主,对分子吸引力较弱, 故其天然可浮性很好。 石墨与金刚石、碳 60、碳纳米管等都是碳元素的单质,它们互为同素异形体. 山东省莱西市为我国石墨重要产地之一,石墨探明储量 687.11 万吨,现保有储量 639.93 万吨. 石墨质软,黑灰色;有油腻感,可污染纸张。硬度为 1~2,沿垂直方向随杂质的增加其硬度可增至 3~ 5。比重为 1.9~2.3。在隔绝氧气条件下,其熔点在 3000℃以上,是最耐温的矿物之一。 自然界中纯净的石墨是没有的,其中往往含有 Si02、A1203、Fe0、CaO、P2O5、Cu0 等杂质。这些杂 质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。此外,还有沥青、CO2、H2、CH4、N2 等气体部分。因此 对石墨的分析,除测定固定碳含量外,还必须同时测定挥发分和灰分的含量。 石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。 工业上,根据结晶形态不同,将天然石墨分为三类。 石墨由于其特殊结构,而具有如下特殊性质: 1) 耐高温型:石墨的熔点为 3850±50℃,沸点为 4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量的损失很小, 热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在 2000℃时,石墨强度提高一倍。 2) 导电、导热性:石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导 热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。 石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子 与其他碳原子只形成 3 个共价键,每个碳原子仍然保留 1 个自由电子来传输电荷. 3) 润滑性:石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。 4) 化学稳定性:石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。 5) 可塑性:石墨的韧性好,可年成很薄的薄片。 6) 抗热震性:石墨在常温下使用能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨体积变化 不大,不会产生裂纹。 名字来源:源于希腊文“graphein”,意为“用来写”。由德国化学家和矿物学家 A. G. Werner 于 1789 命 名; 化学组成:成分纯净者极少,往往含各种杂质; 类别:自然元素-非金属元素-碳族 晶系和空间群:六方晶系,P63/mmm; 晶胞参数:a0=0.246nm,c0=0.670nm; 形态:单晶体常呈片状或板状,但完整的很少见。集合体通常为鳞片状,块状和土状; 颜色:铁黑色; 条痕:光亮黑色 透明度:不透明 光泽:呈半金属光泽 硬度:1-2 解理和断口:平行解理极完全; 比重:2.21-2.26g/cm3 其他性质:薄片具挠性,有滑感,易污手,具有良好的导电性; 鉴定特征铁黑色,硬度低,一组极完全解理,有滑感和染手; 成因和产状:石墨是在高温下形成。分布最广是石墨的变质矿床,系由富含有机质或碳质的沉积岩经 区域变质作用而成; 主要用途: 主要用途: 石墨在工业上用途很广,用于制作冶炼上的高温坩埚、机械工业的润滑剂、制作电极和铅笔芯;广泛 用于冶金工业的高级耐火材料与涂料、军事工业火工材料安定剂、轻工业的铅笔芯、电气工业的碳刷、电 池工业的电极、化肥工业催化剂等。鳞片石墨经过深加工,又可生产出石墨乳、石墨密封材料与复合材料、 石墨制品、石墨减磨添加剂等高新技术产品,成为各个工业部门的重要非金属矿物原料 由于石墨具有许多优良的性能,因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部门获得广泛应 用。 1 .作耐火材料 石墨的一个主要用途是生产耐火材料,包括耐火砖,柑祸,连续铸造粉,铸模芯,铸模洗涤剂和耐高 温材料。近 20 年来,耐火材料工业中两个重要的变化是镁碳砖在炼钢炉内衬中被广泛应用,以及铝碳砖 在连续铸造中的应用。使石墨耐火材料与炼钢业紧密相连,全世界炼钢业约消耗 70 %的耐火材料。 ( l )镁碳砖镁碳耐火材料是 60 年代中期,由美国研制成功,70 年代,日本炼钢业开始把镁碳砖用于 水冷却电弧炉炼钢中。目前在世界范围内镁碳砖已大量用于炼钢,已成为石墨的一种传统用途。80 年代初, 镁碳砖开始用于氧气顶吹转炉的炉衬。目前英国用作氧气顶吹炼钢炉衬的材料大部分是镁碳砖,炉衬寿命 为 1000 次一 1500 次,而日本,炉衬的寿命为 2000 次一 2500 次。 ( 2 )铝碳砖铝碳耐火材料主要用于连续铸造、扁钢坯自位输管道的保护罩,水下喷管以及油井爆破筒 等。在日本用连续铸造生产的钢占总生产量的 90 %以上,英国为 60 %。 ( 3 )坩锅及有关制品用石墨制造的成型和耐火的坩锅及其有关制品,例如坩锅、曲颈瓶、塞头和喷嘴 等,具有高耐火性,低的热膨胀性,熔炼金属过程中,受到金属浸润和冲刷时亦稳定,高温下良好的热震 稳定性和优良的热传导性,所以石墨增祸及其有关制品被广泛用于直接熔融金属的工艺中。 传统的石墨粘土坩锅用含碳量大于 85 %的鳞片石墨制造,通常石墨鳞片应大于 100 目(BSS 筛), 而目前国外在柑祸生产技术中的重要改进是,所用石墨的类型、鳞片大小和质量有了更大的灵活性;其次 是用碳化硅石墨柑祸替代了传统的粘土石墨坩锅,这是随着炼钢工业中恒压技术的引进而产生的。采用恒 压技术还可以使小鳞片石墨得到应用,在粘土石墨增祸中,含碳量达 90 %的大鳞片石墨约占 45 % ,而在 碳化硅石墨坩锅中,大鳞片成分的含量仅占 30 % ,石墨的含碳量降为 80 %。 2 .炼钢 石墨和其他杂质材料用于炼钢工业时可作为增碳剂。渗碳使用的碳质材料的范围, 很广,包括人造石 墨、石油焦、冶金焦炭和天然石墨。在世界范围内炼钢增碳剂用石墨仍是土状石墨的主要用途之一。 3 .作导电材料 石墨在电气工业中广泛用来作电极、电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件、 电视机显像管的涂层等等。其中以石墨电极应用最广,在冶炼各种合金钢、铁合金时使用石墨电极,这时 强大的电流通过电极导入电炉的熔炼区,产生电弧,使电能转化为热能,温度升高到 2000 ℃ 左右,从而 达到熔炼或反应的目的。此外,在电解金属镁、铝、钠时,电解槽的阳极也用石墨电极。生产金刚砂的电 阻炉也用石墨电极作炉头导电材料。 电气工业中所使用的石墨,对粒度和品位要求很高。如碱性蓄电池和一些特殊的电碳制品,要求石墨粒度 控制在 150 目~325 目(o . lmm 一 o . o42mm )范围内,品位 90 % - 99 %以上,有害杂质(主要是金属 铁)要求在 10 %以下。电视机显像管所用的石墨,粒度要求在 0 . 5 拜 m 以下。 4 .作耐磨和润滑材料 石墨在机械工业中常作润滑剂。润滑油往往不能在高速高温、高压的条件下使用,而石墨耐磨材料可 以在-200℃-2000℃温度并在很高的滑动速度下(loom / S )不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质设备,广 泛采用石墨材料制成活塞环、密封圈和轴承,它们运转时,勿需加入润滑油,石墨乳也是许多金属加工(拔 丝、拉管)时的良好的润滑剂。 5 .作耐腐蚀材料 石墨具有良好的化学稳定性。经过特殊加工的石墨,具有耐腐蚀、导热性好、渗透率低等特点,而广 泛用于制作热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵等设备。这些设 备用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门,可节省大量的金属材料。 6 .作铸造、翻砂、压模及高温冶金材料 由于石墨的膨胀系数小,而且能耐急冷急热的变化,可作为玻璃器皿的铸模,使用石墨后,黑色金属 得到的铸件尺寸精确,表面光洁,成品率高,不经加工或稍作加工就可使用,因而节省了大量金属。生产 硬质合金等粉末冶金工艺,通常用石墨材料制成压模和烧结用的舟皿。单晶硅的晶体生长柑祸、区域精炼 容器、支架、夹具、感应加热器等,都是用高纯石墨加工而成的。此外,石墨还可以作真空冶炼的石墨隔 热板和底座,高温电阻炉炉管、棒、板、格棚等元件。 7 .用于原子能工业和国防工业 石墨具有良好的中子减速性能,最早作为减速剂用于原子反应堆中,铀一石墨反应堆是目前应用较多 的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点、稳定、耐腐蚀的性能,石 墨完全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高,杂质含量不应超过几十个 PPm ( PPm 为百万分之一),特别是其中硼的含量应小于 O . SPPm 。在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷 嘴,导弹的鼻锥,宇宙航行设备的零件,隔热材料和防射线 .作防垢防锈材料 石墨能防止锅炉结垢,有关单位试验表明,在水中加入一定量的石墨粉(每吨水大约用 49 一 59 ) , 能防止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱· 屋顶· 桥梁· 管道上可以防腐和防锈。 9 .石墨新用途 随着科学技术的不断发展,人们对石墨也开发了许多新用途。 柔性石墨制品。柔性石墨又称膨胀石墨,是 70 年代开发的一种新的石墨制品。1971 年美国研究成功柔性 石墨密封材料,解决了原子能阀门泄漏问题,随后德、日、法也开始研制生产。这种产品除具有天然石墨 所具有的特性外,还具有特殊的柔性和弹性。因此,是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能 等工业领域。国际市场需求量逐年增长。 制作半金属摩擦材料。自 70 年代以来,离合器和自动衬广泛使用半金属摩擦材料。半金属摩擦材料是将 石墨和金属粉、钢纤维、陶土粉用合成树脂粘结而成。这些自动衬主要可用于高速设备,如飞机、卡车以 及越野车的制动装置和离合器片。近几年来,石棉逐渐被石墨所取代,在一些半金属衬面中,石墨的含量 已从 1 %一 2 %增加到巧%。该领域石墨消耗量取决于汽车工业的发展状况。 石墨何以能取代铜? 20 世纪 60 年代,铜作为电极材料被广泛应用,使用率约占 90%,石墨仅有 10%左右;21 世纪,越来 越多的用户开始选择石墨作为电极材料,在欧洲,超过 90%以上的电极材料是石墨。铜,这种曾经占统治 地位的电极材料,和石墨电极相比它的优势几乎消失殆尽。是什么导致了这个戏剧性的变化?当然是石墨 电极的诸多优势。 (1)加工速度更快:通常情况下,石墨的机械加工速度能比铜快 2~5 倍;而放电加工速度比铜快 2~3 倍; 材料更不容易变形:在薄筋电极的加工上优势明显;铜的软化点在 1000 度左右,容易因受热而产生变形; 石墨的升华温度为 3650 度;热膨胀系数仅有铜的 1/30。 (2)重量更轻:石墨的密度只有铜的 1/5,大型电极进行放电加工时,能有效降低机床(EDM)的负 担;更适合于在大型模具上的应用。 (3)放电消耗更小;由于火花油中也含有 C 原子,在放电加工时,高温导致火花油中的 C 原子被分 解出来,转而在石墨电极的表面形成保护膜,补偿了石墨电极的损耗。 (4)没有毛刺;铜电极在加工完成后,还需手工进行修整以去除毛刺,而石墨加工后没有毛刺,节约 了大量成本,同时更容易实现自动化生产; (5)石墨更容易研磨和抛光;由于石墨的切削阻力只有铜的 1/5,更容易进行手工的研磨和抛光; (6)材料成本更低,价格更稳定;由于近几年铜价上涨,如今各向同性石墨的价格比铜更低,相同体 积下,东洋炭素的普遍性石墨产品的价格比铜的价格低 30%~60%,并且价格更稳定,短期价格波动非常 小。 正是这种无可比拟的优势,石墨逐渐取代铜成为 EDM 电极的首选材料 十四。 石墨电极的用途 1)用于电弧炼钢炉 主要用于电炉炼钢。电炉炼钢是利用石墨电极向炉内导入电流,强大的电流在电极下端通过气体产生电弧放 电,利用电弧产生的热量来进行冶炼。根据电炉容量的大小,配用不同直径的石墨电极,为使电极连续使用,电 极之间靠电极螺纹接头进行连接。炼钢用石墨电极约占石墨电极总用量的 70~80%。 (2)用于矿热电炉 矿热电炉主要用于生产铁合金,纯硅、黄磷、冰铜和电石等,其特点是导电电极的下部埋在炉料中,因此除 电板和炉料之间的电弧产生热量外,电流通过炉料时由炉料的电阻也产生热量。每吨硅需消耗石墨电极 右,每吨黄磷需消耗石墨电极约 40kg。 (3)用于电阻炉 生产石墨制品用的石墨化炉、熔化玻璃的熔窑和生产碳化硅用的电炉等都是电阻炉,炉内所装物料既是发热 电阻,又是被加热的对象。通常,导电用的石墨电极插入炉床端部的炉头墙中,故导电电极并不连续消耗 此外,大量的石避电极毛坯还用于加工成各种坩埚、石墨舟皿、热压铸模和真空电炉发热体等异型产品 在石英玻璃行业,每生产 lt 电熔管需用石墨电极坯料 10t,每生产 lt 石英砖消耗电极坯料 100kg 关键字:石墨电极 耐火材料 发布时间:2009-10-9 16:47:23 十五。 抗氧化石墨电极 抗氧化石墨电极,就是表面涂覆一层抗氧化保护层(石墨电极抗氧化剂)的石墨电极。它与普通石墨电极相 比,其特点是: ①1500℃内有效防止石墨电极表面氧化。 ②减低石墨电极消耗 24%~50%。 ③提高电极使用寿命 26%~60%。 抗氧化石墨电极的加工工艺: ① 用普通的石墨电极,除去电极表面的灰尘、 异物等粘附物后,可用刷,喷,浸等方法涂层。 ② 在常温~150℃中施工。 ③ 涂层后常温干燥半天以上,或在 100~150℃ 下干燥 30 分钟。 ④ 涂层量,原液 1~1.2kg/㎡为一般标准 这项技术的推广使用可以带来这样的经济社会效应: ① 石墨电极单位消耗的较少,生产成本有一定的降低。例如某炼钢厂,按全年未发生停产一级 周 35 根石墨电极左右,精炼处理 165 炉的消耗量计算,采用石墨电极抗氧化技术后,每年可节省 吨)电极,每年每吨超高功率电极 16,900 元人民币计算,可节省 258.57 万元人民币。 ② 石墨电极所耗电能的较少,节约的单位炼钢电消耗量,节约了生产成本,节能! ③ 由于石墨电极换次数较少,就较少了操作工人劳动量和危险系数,提高了生产效率。 ④ 石墨电极是高消耗和高污染产品,在节能减排环保提倡的几天,具有非常重要的社会意义 十六。 石墨垫石墨垫 由纯石墨板或金属(齿板、平板、网)增强石墨板切割或冲压而成,具有 众多卓越的密封性能 定、自润滑、耐腐蚀、不老化、不发脆等,在苛刻的工况条件能长期稳定的使用,极少需要维护 不同金属薄板。型式可选无包边,内包边,外包边,内外包边。 石墨切割垫片是从纯石墨板打孔或切割而成的,它具有良好的防腐蚀性, 耐高/低温,良好的压缩回弹性和 高强度性,各种各样的圆型的复杂的几何垫片被广泛用于管道、阀门、泵、压力容器、热交换器 机、空气压缩机、排气管、制冷机等。 碳素磨毛 碳素磨毛是使用碳纤维磨料丝(也称含磨料尼龙丝)制作的磨毛辊进行织物磨毛处理的方式。 但是针对碳素磨毛,国际上又出现了使用其他磨料制作的磨料丝。 大概有以下几种规格: 1 ,“碳素”,其实是碳化硅(也称金刚砂),与尼龙混合经某种催化剂耦合后拉成丝,颜色一般为灰色 也有绿色等,主要是磨料的颜色不同。 2 ,白刚玉,制作方式也是一样的,呈白色,纺织上很少用,但是效果跟碳化硅差不多。 3 ,陶瓷,制作方式也差不多,白色,但是陶瓷本身具备自锐性(使用过程中会碎裂,产生新的锐角 力减弱少),主要用于高硬度金属上,但是由于纺织面料比较柔软,所以自锐性无法很好的体现出来 纤维的价格比较高,性价比不是很高。 4 ,微晶磨料,颜色很多,但是有些可能添加了色素,所以呈一定颜色。也具备自锐性,其自锐性与陶瓷差 不多,所以在纺织上也起不到很好的效果,但是价格明显比陶瓷高。 碳素磨毛由于价格较低,磨毛效果好,所以现在国际上还是使用最为广泛的。 膨胀石墨 碳是自然界最普遍的元素之一,碳化合物的成键方式和结构形式极其丰富,膨胀石墨便是其中一种新型碳素 材料。早在 l9 世纪 60 年代初,Brodie 将天然石墨与硫酸和硝酸等化学试剂作用后加热,发现了膨胀石墨,然 而其应用则在百年之后才开始。从此,众多国家就相继展开了膨胀石墨的研究和开发,取得了重大的科研突破。 从现有的文献中可以查知,膨胀石墨是一种性能优良的吸附剂,尤其是它具有疏松多孔结构,对有机化合物 具有强大的吸附能力,1 g 膨胀石墨可吸附 80 g 石油,于是膨胀石墨就被设计成各种工业油脂和工业油料的吸 附剂。 膨胀石墨极易吸附油类、有机分子及疏水性物质,用于水环保处理有着其它物质不可替代的效果。当它以粒 状形式用于水面除油时,根据水面上油面积的大小以及油种类的不同,其用量为 1~lo% /rn ,吸附时间可在 15rain 至数 h 不等。 膨胀石墨极易吸附油类、有机分子及疏水性物质,用于水环保处理有着其它物质不可替代的效果。当它以粒 状形式用于水面除油时,根据水面上油面积的大小以及油种类的不同,其用量为 1~lo% /rn ,吸附时间可在 15rain 至数 h 不等。 与其它吸附剂相比,膨胀石墨有许多优点。如采用活性炭进行水上除油,它吸附油后会下沉 且不易再生利用;还有一些吸附剂,如棉花、草灰、聚丙烯纤维、珍珠岩、蛭石等,它们在吸油的同时也吸水 这给后处理带来困难;膨胀石墨对油类的吸附量大,吸油后浮于水面,易捕捞回收,再生利用处理简便 挤压、离心分离、振动、溶剂清洗、燃烧、加热萃取等法,且不会形成二次污染。 石墨电极抗氧化处理工艺,该工艺包括备料、称重、浸液配制、浸极处理及干燥处理,石墨电极处理后可加工成多种规格的石墨电极产品。处理后的 石墨电极与未处理的石墨电极相比,具有表面光滑、导电性好等特点,机械强度提高50-60%,气孔率减少10-15%,电极消耗量可降低2 0-25%。,电极消耗量可降低20-25%。 主权利要求: 一种石墨电极抗氧化处理工艺,其特征是通过以下步骤完成的:(1)备料称重:将石墨电极称重,以提供合格的待加工料;(2)浸液的配制及加 热:浸液的成分包括工业硼酸(H↓[3]BO↓[3])18-27%,工业硼砂(Na↓[2]B↓[4]O↓[7])7-15%,混合后用 水调成液状,配好后加热;(3)浸极处理:将备好的石墨电极放入真空罐内密封,用真空泵抽真空,将已加热的浸液注入真空罐内进行浸极,在浸 极过程中,浸极液浓度下降时适当进行补充; (4)二次称重:浸极处理后,打开真空罐,取出浸后的石墨电极,沥出浸液,浸后的电极增重在10% 以上;(5)干燥处理:浸后的石墨电极经干燥使电极所含水份不高于0.5%;(6)三次称重:干燥后再次对石墨电极称重,使之重量的增加量 为浸极前重量的3%以上; (7)成品加工:上述处理好的石墨电极可根据需要加工成标准形状。上述处理好的石墨电极可根据需要加工成标准形状。


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