(1)石墨材料的加工方法
石墨电极的加工方法主要有加压振动法、数控手工成型法和机械加工法三种。
(1)加压振动法:加压振动法需要专用车床,电极母模形状与电极形状相反。 加工时石墨材料与成型工具相对放置,留有一定间隙。 将混合有水和磨料的加工液注入其中。 当加工液通过时,石墨和成型工具被超声波振动。 在磨料冲击力的作用下,石墨被轻微剥离,形成所需的形状。 磨料为SiC、B4C或金刚石,磨料越粗,加工速度越快。 车床工作时采用密封式和水幕式加工。 适用于大量生产的电火花加工。
(2)数控手动成型法:数控手动成型法需要专用的石墨电极成型机,采用数控形式,具有刀具手动更换装置,可容纳多种刀具。 为改善加工环境,石墨电极四周环绕水幕,防止石墨粉尘四处扩散。 此外,还可以采用干式加工,防止水溶性铣削液使刀具生锈和石墨粉尘飞扬。 车床具有高性能过滤装置,可将铣削液与石墨屑分离,可保证长时间连续加工。 是石墨电极加工理想的专用设备,适用于磨具电极加工。 而且它的价格比较高,在国外应用并不广泛。
(3)机械加工法:机械加工法是国外磨具生产单位采用的主要方法。
石墨材料可进行铣、铣、钻、切等加工。 此外,石墨材料在机械加工过程中易形成粉尘飞扬,对加工设备和操作人员造成不良影响。
(2) 石墨材料的加工程序
1) 石墨浸油。 石墨材料在加工前应在防冻液中浸泡几十小时,使油渗入石墨材料内部,这样加工时粉尘就不会飞扬,可以获得比较光滑的表面。
2)画线。 电极在外观表面粗加工后,在划线面上涂上一层薄薄的白漆,然后划线,腰线清晰,便于加工。
3)进行机械加工。
(1)生产周期长。 普通功率石墨电极的生产周期为45天左右,超高功率石墨电极的生产周期为70天以上,需要多次浸渍的石墨电极接头生产周期更长。
(2) 能耗较高。 生产1吨普通功率石墨电极需消耗电能h左右,煤气或天然气数千立方米,冶金焦颗粒和冶金焦粉约1吨。
(3)生产工序多。 生产工艺包括原料焙烧、破碎研磨、配料、捏合、成型、焙烧、浸渍、石墨化和机械加工。 其生产需要大量专用机械设备和特殊结构的窑炉,建设投资较大,投资回收期长。
(4)生产过程中产生一定量的烟尘和有害二氧化碳,需要采取既定的通风、降尘、去除有害二氧化碳等环保措施。
(5)生产所需的石油焦、煤焦油沥青等含碳原料是炼油厂和煤化工企业生产加工的副产品。 原材料的质量和稳定性无法得到充分保证,尤其是大功率和超大功率石墨电极的生产。 针状焦、改性电极沥青和低喹啉不溶物浓度专用浸渍剂沥青的使用急需我国石油、煤化工加工企业的重视和积极配合。
(1)用于电弧炼铁炉
电炉冶炼是石墨电极的主要用户。 我国电炉钢产值约占粗钢产值的18%,焦化用石墨电极占石墨电极总量的70%~80%。 电炉冶炼是利用石墨电极向炉内输出电压,利用电极端与炉料之间电弧形成的低温热源进行炼铁。
(2)用于埋热电炉
浸热式电炉主要用于生产工业硅、黄磷等,其特点是导电电极上部埋在炉料中,在炉料层产生电弧,加热炉料由电荷本身的电阻产生的热能。 高电压密度的矿热炉需要使用石墨电极。 例如,每生产1t硅,消耗石墨电极约40kg,生产1t黄磷,约消耗石墨电极40kg。
(3) 内阻炉用
生产石墨制品的石墨化炉、熔化玻璃的熔化炉、生产氧化铝的电炉都属于内阻炉。 炉内物料既是加热内阻又是被加热物。 导电石墨电极一般嵌在内电阻炉末端的炉头壁内,那里使用的石墨电极是不连续消耗的。
(4)用于制备异型石墨制品
石墨电极的毛坯还用于加工各种形状的石墨制品,如坩埚、模具、舟皿和加热元件等。 例如,在石英玻璃行业,每生产1吨电熔管,需要轧制10吨石墨电极; 每生产1吨石英砖,需要使用石墨电极进行轧制。