Схема процесу виробництва графітового електрода

Схема процесу виробництва графітового електрода
Сировина: яка сировина використовується для виробництва вуглецю?
У виробництві вуглецю сировину, яка зазвичай використовується, можна розділити на дві категорії: тверду вуглецеву сировину та зв’язувальні та імпрегнантні матеріали. До твердої вуглецевої сировини належать нафтовий кокс, асфальтовий кокс, металургійний кокс, антрацит, природний графіт і уламки графіту; сполучні та імпрегнатори включають кам'яновугільну смолу, кам'яновугільну смолу, антраценове масло та синтетичні смоли. Крім того, у виробництві також використовуються деякі допоміжні матеріали, такі як кварцовий пісок, частинки металургійного коксу та коксовий порошок. Інша спеціальна сировина використовується для виробництва деяких спеціальних вуглецевих і графітових виробів (таких як вуглецеве волокно, активоване вугілля, піролітичний вугілля та піролітичний графіт, скловугілля).

Кальцинація: що таке кальцинація? Яку сировину необхідно прожарити?
Процес високотемпературної (1200-1500 градус) термічної обробки вуглецевої сировини в герметичних умовах називається прожарюванням. Кальцинація є першим процесом термічної обробки у виробництві вуглецю. Кальцинація викликає низку змін у структурі та фізико-хімічних властивостях різноманітної вуглецевої сировини.
Антрацит і нафтовий кокс містять певну кількість летких речовин і потребують прожарювання. Температура коксування пекового та металургійного коксу є відносно високою (вище 1000 градусів), що еквівалентно температурі кальцинаційної печі на вуглецевому заводі. Їх не потрібно прожарювати, а потрібно лише підсушити вологу. Однак, якщо пековий кокс і нафтовий кокс змішують перед кальцинацією, їх слід відправляти в піч для кальцинування разом з нафтовим коксом для кальцинації. Природний графіт і сажу не потрібно прожарювати.
Пресування: який принцип екструзійного формування?
Суть процесу екструзії полягає в тому, щоб змусити пасту пройти під тиском через матрицю певної форми, а потім ущільнити та пластично деформувати, щоб стати заготовкою певної форми та розміру. Процес екструзії - це в основному процес пластичної деформації пасти.
Процес екструзії пасти здійснюється в камері для матеріалу (або циліндрі пасти) і дугоподібній матриці. Гарячу пасту, завантажену в камеру для матеріалу, штовхає задній головний плунжер. Газ у пасті змушений безперервно вивільнятися, паста постійно стає щільною, і паста одночасно рухається вперед. Коли паста рухається в циліндричній частині камери для матеріалу, пасту можна розглядати як стабільний потік, і кожен шар частинок в основному рухається паралельно. Коли паста потрапляє в екструзійне сопло з деформацією дуги, паста поблизу стінки сопла стикається з більшим опором тертя, шар матеріалу починає згинатися, і всередині пасти генеруються різні швидкості просування. Внутрішній шар пасти просувається вперед, що призводить до нерівномірної щільності продукту в радіальному напрямку. Тому в екструзійному блоці створюється внутрішня напруга, викликана різними швидкостями потоку внутрішнього та зовнішнього шарів. Нарешті, паста надходить у частину лінійної деформації та екструдується.

Випічка: Що таке випічка? Яка мета випічки?

Випічка - це процес термічної обробки, при якому сирий продукт після пресування нагрівається в захисному середовищі в нагрівальній печі в герметичних умовах з певною швидкістю нагріву.

Мета випічки:

(1) Усунути леткі речовини. Продукти, які використовують кам’яновугільну смолу як зв’язуючу речовину, як правило, виділяють близько 10% летючих речовин після випікання. Таким чином, вихід хлібопекарської продукції, як правило, нижче 90%.
(2) Коксування в’яжучого. Сирий продукт обсмажується за певних умов процесу, щоб закоксувати в’яжучий і утворити мережу коксу між частинками заповнювача, міцно з’єднуючи всі заповнювачі з різними розмірами частинок разом, щоб продукт мав певні фізичні та хімічні властивості. За однакових умов чим вище швидкість коксування, тим краща якість. Як правило, рівень коксування залишкового вуглецю середньотемпературного асфальту становить близько 50%.
(3) Фіксована геометрична форма Сирий продукт розм’якшується, а сполучна речовина мігрує під час процесу смаження. При підвищенні температури утворюється коксівна сітка, що робить виріб жорстким. Тому, навіть якщо температура знову підвищується, її форма не змінюється.
(4) Зменшення питомого опору Під час процесу випалу питомий опір значно падає через видалення летких речовин, коксування асфальту з утворенням коксової сітки, розкладання та полімеризації асфальту та утворення великої гексагональної вуглецевої кільцевої мережі. Питомий опір необробленого продукту становить приблизно 10000×10-6Ω·м, який падає до 40--50×10-6Ω·м після смаження, і його називають хорошим провідником.
(5) Подальше зменшення об’єму Після смаження діаметр продукту зменшується приблизно на 1%, довжина зменшується приблизно на 2%, а об’єм зменшується на 2-3%.

Просочення: навіщо потрібно просочувати карбонові вироби?
Пористість сирого продукту після пресування дуже низька. Однак після випалу сирого продукту частина кам'яновугільного пеку розкладається на газ і виділяється під час процесу випалу, а інша частина коксується в асфальтовий кокс. Об’єм утвореного асфальтового коксу значно менший, ніж початковий об’єм кам’яновугільного пеку. Незважаючи на те, що він трохи зменшується під час процесу смаження, усередині продукту все одно утворюється багато крихітних пор неправильної форми з різними розмірами. Наприклад, загальна пористість графітизованих продуктів зазвичай становить 25-32%, а загальна пористість вуглецевих продуктів зазвичай становить 16-25%. Наявність великої кількості пор неминуче матиме певний вплив на фізико-хімічні властивості продукту. Взагалі кажучи, пористість графітованих продуктів збільшується, їх об'ємна щільність зменшується, їх питомий опір збільшується, їх механічна міцність знижується, їх швидкість окислення прискорюється при певній температурі, їх корозійна стійкість також погіршується, і через них легше проникають гази та рідини.
Просочення — це процес, який зменшує пористість виробів, збільшує щільність, підвищує міцність на стиск, зменшує питомий опір готових виробів, змінює фізико-хімічні властивості виробів.

Графітізація: що таке графітизація? Яка мета графітизації?

Графітізація — це процес високотемпературної термічної обробки, під час якого обсмажені продукти поміщають у захисне середовище в піч для графітизації та нагрівають до високої температури, таким чином гексагональна решітка площини атомів вуглецю перетворюється з невпорядкованого перекриття у двовимірному просторі. до впорядкованого перекриття в тривимірному просторі і має структуру графіту.

Його призначення:

(1) Поліпшити тепло- та електропровідність продукту.

(2) Підвищення стійкості до термічного удару та хімічної стабільності продукту.

(3) Поліпшити змащувальну здатність і зносостійкість продукту.

(4) Видалити домішки та підвищити міцність продукту.

Механічна обробка: чому вуглецеві вироби потрібно обробляти?
(1) Потреба у формуванні
Вуглецеві сирі продукти певного розміру та форми будуть деформовані та пошкоджені різним ступенем під час процесу смаження та графітизації. При цьому деякі наповнювачі також приклеюються до їх поверхні. Якщо вони не оброблені механічно, використовувати їх не можна. Тому вироби повинні бути сформовані та оброблені в задану геометричну форму.
(2) Необхідність використання
Обробка здійснюється відповідно до вимог користувача до використання. Наприклад, якщо для використання потрібно з’єднати графітові електроди для електросталеплавильного виробництва, на обох кінцях виробу потрібно виконати різьбові отвори, а потім два електроди потрібно з’єднати за допомогою спеціального різьбового з’єднання для використання.
(3) Потреби в обробці
Деякі продукти потребують спеціальної форми та специфікацій відповідно до потреб користувача, і навіть потребують меншої шорсткості поверхні.