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石墨电极的发展简史和品种

石墨电极(graphite electrode)  以石油焦、沥青焦为颗粒料,煤沥青为黏结剂,经过}昆捏、成型、焙烧、石墨化和机械加工而制成的一种耐高温的石墨质导电资料。石墨电极是电炉炼钢的重要高温导电资料,通过石墨电极向电炉输入电能,使用电极点部和炉料之间引发电弧发生的高温为热源,使炉料熔化进行炼钢,其他一些电冶炼或电解设备也常运用石墨电极为导电资料。2000年全世界耗费石墨电极100万t左右,我国2000年耗费石墨电极25万t左右。使用石墨电极优秀的物理化学性能,在其他工业部分中也有广泛的用处,以出产石墨电极为主要种类的炭素制品工业现已成为当代原资料工业的重要组成部分。

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简史 

早在1810年汉佛莱?戴维(Humphry Davy)使用木炭制成通电后能发生电弧的炭质电极,开辟了运用炭素资料作为高温导电电极的广阔远景,1846年斯泰特(Stair)和爱德华(Edwards)用焦炭粉及蔗糖混合后加压成型,并在高温下焙烧从而制作出另一种炭质电极,再将这种炭质电极浸在浓糖水中以提高其体积密度,他们取得了出产这种电极的专利权。

天津福彩网1877年美国克利夫兰(Cleveland)的勃洛希(C.F.Brush)和劳伦斯(w.H.Lawrence)选用煅烧过的石油焦研制低灰分的炭质电极取得成功。

1899年普利查德(O.G.Pritchard)首先报导了用锡兰天然石墨为质料制作天然石墨电极的办法。1896年卡斯特纳(H.Y.Gastner)取得了运用电力将炭质电极直接通电加热到高温,而出产出比天然石墨电极运用性能更好的人工石墨电极的专利权。

1897年美国金刚砂公司(Carborundum Co。)的艾奇逊(E。G。Acheson)在出产金刚砂的电阻炉中制作了第一批以石油焦为质料的人工石墨电极,产品标准为22mm×32mmX380mm,这种人工石墨电极当时用于电化学工业出产烧碱,在此基础上设计的“艾奇逊”石墨化炉将由石油焦出产的炭质电极及少数电阻料(冶 金焦粒)构成“炉芯电阻”,通电后发生高温,使由石油焦制成的炭质电极在高温下“石墨化”而取得人工石墨电极。

19世纪末法国人埃鲁(P.L.T.Heroult)发明晰直接电弧炉,开始用于冶炼电石和铁合金出产,1899年首次用于炼钢,电弧炉需求一定数量耐高温的导电电极。尽管1900年前后艾奇逊石墨公司(Acheson Graphite Co.)就出售可连接的电极,但这时只能出产小标准石墨电极,

20世纪初期电炉炼钢主要运用以无烟煤为质料的炭质电极或以天然石墨为质料的天然石墨电极。出产炭质电极或天然石墨电极的工艺比较简单,

1910年现已向市场供应直径达610mm的炭质电极。可是石墨电极的优秀性能以及制作工艺的不断改进,大标准石墨电极的大批量出产及售价不断下降,电炉炼钢工业逐步改用石墨电极,运用炭质电极或天然石墨电极逐步削减。

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20世纪60年代今后绝大大都电弧炼钢炉都运用石墨电极

1914~1918年制成的石墨电极最大直径只有356mm,

1924年开端出产直径为406mm的石墨电极,1930年已扩大到457mm,1937年又增加到508mm,不久又出产了直径559mm、610mm、660mm、711mm、762mm的大标准石墨电极。

20世纪80年代世界上最大的电弧炼钢炉运用的石墨电极直径为813mm。第二次世界大战今后出产石墨电极的原料质量、设备和制作工艺不断改进,随着电炉炼钢输入电功率不断进步的需要,于20世纪60~70年代又研制成功了高功率及超高功率石墨电极。

因为石墨电极质量不断进步及电炉炼钢工艺的改进,每吨电炉钢的石墨电极耗费已由70年代的6~8kg降低到80年代的4~6kg(一般功率电炉),采用超高功率石墨电极的大型电炉每吨钢的电极耗费已降低到2.5kg左右,而超高功率直流电弧炉(只用1根石墨电极)每吨钢的石墨电极耗费可降低到1.5kg左右。80年代末世界上工业发达国家电炉炼钢工业大都电炉的吨位已进步到80~200t,因而很多运用的是直径550~750mm的高功率或超高功率石墨电极。

  品种 

依据所用原料的不同和成品物理化学目标的区别,石墨电极分为一般功率石墨电极(RP级),高功率石墨电极(HP级)和超高功率石墨电极(UHP级)3个品种。这是因为石墨电极主要供电弧炼钢炉作为导电材料运用,20世纪80年代世界电炉炼钢工业把电弧炼钢炉按每吨炉容量的变压器输入功率巨细分为3类:一般功率电炉(RP炉)、高功率电炉(HP炉)和超高功率电炉(UHP炉)。20t以上的一般功率电炉每吨炉容量的变压器输入功率一般为300kW/t左右;高功率电炉为400kW/t左右;把40t以下的电炉输入功率500~600kW/t、50~80t的电炉输入功率400~500kW/t、100t以上的电炉输入功率350~450kW/t称为超高功率电炉。

到了20世纪80年代末,经济发达国家很多淘汰50t以下的中小型一般功率电炉,新建的电炉大都是80~150t的超高功率大电炉,并将输入的电功率进步到800kW/t,90年代初期一部分超高功率电炉又进一步进步到1000~1200kW/t。高功率和超高功率电炉运用的石墨电极在愈加苛刻的条件下运转,因为经过电极的电流密度明显增大,

成果发生下列问题:(1)因电阻热和炽热气流导致电极温度升高,使得电极及接头的热膨胀量都增加了,同时电极的氧化耗费也进步了。

  • 电极中心部位和电极外圆的温度差增大了,由温度差引起的热应力也相应进步,电极简单发生裂纹和外表剥落。

(3)增大了电磁作用力,引起剧烈的振荡,在剧烈振荡下,电极因衔接松动、脱扣而导致折断的几率增多了。因而高功率和超高功率石墨电极的物理机械功能有必要优于一般功率石墨电极,如电阻率较低,体积密度较大及机械强度较高,热膨胀系数要小,有良好的抗热震功能。表1列出了20世纪80年代末期3种不同功率电弧炼钢炉的通用标准系列和配用的石墨电极直径。为了习惯炼钢厂很多开展高功率及超高功率电炉的需要,80年代起欧美、日本的炭素厂主要出产两种质量标准的石墨电极,即高功率石墨电极和超高功率石墨电极,一般功率石墨电极因销路不大而很少出产。  直流电弧炉用石墨电极 直流电弧炉是20世纪80年代初开展老练的新式电炉炼钢设备,初期的直流电弧炉是在原来的沟通电弧炉基础上改造而成,有的运用3根石墨电极,有的运用2根石墨电极。

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