电极糊和电极烧结.pptx
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1、第十三章 电极糊和电极烧结n n第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述n n 连续式自动焙烧电极(简称自烧电极)是由电极糊和铁壳组成的。电极在电石炉内工作时是要连续式自动焙烧电极(简称自烧电极)是由电极糊和铁壳组成的。电极在电石炉内工作时是要不断消耗的,所以需要继续不断地下放电极,以资补充。当电极下放到导电颚板下部时,经过不断消耗的,所以需要继续不断地下放电极,以资补充。当电极下放到导电颚板下部时,经过10001000左右的高温焙烧,使电极糊碳化而成电极。因为电极铁壳可以在电炉不停电的情况下继续焊左右的高温焙烧,使电极糊碳化而成电极。因为电极铁壳可以在电炉不停电的情况下继续焊接,电极糊不断
2、地向铁壳内加入,而且又是在电石炉内烧结而成的,所以叫做连续式自动焙烧电极。接,电极糊不断地向铁壳内加入,而且又是在电石炉内烧结而成的,所以叫做连续式自动焙烧电极。n n 自烧式电极广泛地用于电石炉和铁合金炉。这种电极的特点是直径可以扩大到自烧式电极广泛地用于电石炉和铁合金炉。这种电极的特点是直径可以扩大到2 2米,不用螺丝米,不用螺丝接头,在电石炉上连接时非常方便,而且价格低廉,这就给电石炉向大容量发展创造了有利的条件。接头,在电石炉上连接时非常方便,而且价格低廉,这就给电石炉向大容量发展创造了有利的条件。n n 在整个电石炉的设备中,电极就是心脏。在电石生产中,电流是通过电极输入炉内,产生电
3、弧,在整个电石炉的设备中,电极就是心脏。在电石生产中,电流是通过电极输入炉内,产生电弧,进行冶炼电石,电极在整个电炉中是占有着极其重要的地位。进行冶炼电石,电极在整个电炉中是占有着极其重要的地位。n n 在设计电石炉中,有许多参数是参考电极直径进行的。电极直径之大小,由通过电极截面积上在设计电石炉中,有许多参数是参考电极直径进行的。电极直径之大小,由通过电极截面积上的电流所允许的电流密度来决定,如直径小,则允许的电流密度大,直径大,则允许的电流密度小。的电流所允许的电流密度来决定,如直径小,则允许的电流密度大,直径大,则允许的电流密度小。电流密度与电极直径选择恰当与否,对整个电炉来讲是非常重要
4、的。电流密度与电极直径选择恰当与否,对整个电炉来讲是非常重要的。n n 电极直径大小的决定,对设计中考虑电极同心圆直径、电极间距、炉膛内径、炉膛深度,甚至电极直径大小的决定,对设计中考虑电极同心圆直径、电极间距、炉膛内径、炉膛深度,甚至于炉膛外径,炉底厚度等都有很大的指导意义。因为这些尺寸的数据均参考与电极成倍数关系的经于炉膛外径,炉底厚度等都有很大的指导意义。因为这些尺寸的数据均参考与电极成倍数关系的经验数据。验数据。n n 三相电炉电极,一般多采用三角形布置,设计时,既要考虑电极之间的距离,使它有足够而均三相电炉电极,一般多采用三角形布置,设计时,既要考虑电极之间的距离,使它有足够而均匀的
5、温度分布,并能形成相互串通的更大高温区,又要考虑电极与炉壁之间有足够的距离,使它对匀的温度分布,并能形成相互串通的更大高温区,又要考虑电极与炉壁之间有足够的距离,使它对炉壁辐射均匀,避免炉壁过快烧坏。电极同心圆直径与炉壁内径之比,一般为炉壁辐射均匀,避免炉壁过快烧坏。电极同心圆直径与炉壁内径之比,一般为 0.440.44(炉之内径为(炉之内径为电极同心圆直径的电极同心圆直径的2.25 2.25 倍)。倍)。n n关于电极同心圆直径与电极直径的比例,所采用的经验数据,目前大关于电极同心圆直径与电极直径的比例,所采用的经验数据,目前大多数为多数为2.72.7倍较好。炉膛深度是电极直径的倍较好。炉膛
6、深度是电极直径的2.32.3倍。另外,电炉直径、倍。另外,电炉直径、电极插入炉料深度,炉底厚度、炉底面积、炉子容量等的计算都和电电极插入炉料深度,炉底厚度、炉底面积、炉子容量等的计算都和电极有关系,这里不一一叙述了。极有关系,这里不一一叙述了。n n由此可见,电极在设计整个电炉的设备中,占着极其重要的地位。现由此可见,电极在设计整个电炉的设备中,占着极其重要的地位。现在国内电炉之电极大部均采用自烧电极,而在整个电炉设备中,我们在国内电炉之电极大部均采用自烧电极,而在整个电炉设备中,我们经常遇到的事故是电极事故。这些事故是:电极软断、硬断,电极壳经常遇到的事故是电极事故。这些事故是:电极软断、硬
7、断,电极壳破裂、电极漏糊,电极破裂、电极漏糊,电极“刺火刺火”,电极放不下等等。凡电极出了事故,电极放不下等等。凡电极出了事故,影响电炉正常生产,有时会造成停产几十小时或几天,要浪费大量人影响电炉正常生产,有时会造成停产几十小时或几天,要浪费大量人力物力,甚至还有严重的人身伤亡事故发生。力物力,甚至还有严重的人身伤亡事故发生。n n 总之,电极在电石炉中占有重要地位。没有它,电炉就无法产生作总之,电极在电石炉中占有重要地位。没有它,电炉就无法产生作用,如果它出了问题,就要造成整个炉子生产无法正常进行,甚至瘫用,如果它出了问题,就要造成整个炉子生产无法正常进行,甚至瘫痪。因此,作为电石生产工作者
8、,有必要了解电极糊的成份、性能,痪。因此,作为电石生产工作者,有必要了解电极糊的成份、性能,生产方法、作用及对电炉的影响。生产方法、作用及对电炉的影响。n n第二节第二节第二节第二节 电极的特性电极的特性电极的特性电极的特性n n 连续式自烧电极既是电炉中的重要组成部分,又是电炉的心脏,它起着导连续式自烧电极既是电炉中的重要组成部分,又是电炉的心脏,它起着导电和传热的作用。因此,对电极糊应有一定的技术条件和使用要求。用冶炼电和传热的作用。因此,对电极糊应有一定的技术条件和使用要求。用冶炼条件相同的电炉来熔炼同一种规格的电石,如采用不同组的,导致不同物理条件相同的电炉来熔炼同一种规格的电石,如采
9、用不同组的,导致不同物理性能的电极糊,电极工作端的烧结速度及功率损耗,电炉的热工也不相同。性能的电极糊,电极工作端的烧结速度及功率损耗,电炉的热工也不相同。n n 前面已经讲过,电石炉电流是依靠电极输入炉内转化为热能,要使电极在前面已经讲过,电石炉电流是依靠电极输入炉内转化为热能,要使电极在电弧所产生的高温下正常工作,必须具有高度的耐氧化性及导电性,只有碳电弧所产生的高温下正常工作,必须具有高度的耐氧化性及导电性,只有碳素原料制成的电极,才有这种性质。因为碳素电极可承受高达素原料制成的电极,才有这种性质。因为碳素电极可承受高达30003000的的电弧电弧温度,在此温度下仅缓慢氧化。温度,在此温
10、度下仅缓慢氧化。n n电弧炉对电极要求很高:电弧炉对电极要求很高:n n(1 1)能耐高温,同时热膨胀系数要小。因为它一端遭受电弧高温,另一端则)能耐高温,同时热膨胀系数要小。因为它一端遭受电弧高温,另一端则露于料面上与被水冷却的电极把持器相接触,所以要求在温度急剧变化的情露于料面上与被水冷却的电极把持器相接触,所以要求在温度急剧变化的情况下,具有一定的坚固性。况下,具有一定的坚固性。n n(2 2)具有比较小的电阻系数,可以降低电能的损耗。)具有比较小的电阻系数,可以降低电能的损耗。n n(3 3)具有较小的气孔率,可以使加热状态的电极氧化缓慢。)具有较小的气孔率,可以使加热状态的电极氧化缓
11、慢。n n(4 4)具有较高的机械强度,才不致因机械与电气负荷的影响使电极折断。)具有较高的机械强度,才不致因机械与电气负荷的影响使电极折断。n n 此外,还必须经受得住生产过程中炉料崩塌的轻微的侧击。此外,还必须经受得住生产过程中炉料崩塌的轻微的侧击。n n电极糊的控制项目有固定碳、挥发份、灰份和水份等,一般只要分析挥发份、灰份和电极糊的控制项目有固定碳、挥发份、灰份和水份等,一般只要分析挥发份、灰份和水份三项就可以把四项全都计算出来了。挥发份必须控制在一定的范围内,否则会造水份三项就可以把四项全都计算出来了。挥发份必须控制在一定的范围内,否则会造成以下结果。成以下结果。n n1.1.如挥发
12、份太高时,会造成下列不良结果:如挥发份太高时,会造成下列不良结果:n n(1 1)不易烧结,强度差,容易软断。)不易烧结,强度差,容易软断。n n(2 2)收缩性大,强度也差,又可能发生硬断。)收缩性大,强度也差,又可能发生硬断。n n(3 3)氧化快,电极糊消耗快。)氧化快,电极糊消耗快。n n(4 4)容易分层烧结成异形,除下放电极困难外,也易折断。)容易分层烧结成异形,除下放电极困难外,也易折断。n n(5 5)放电极时减负荷多,增负荷慢,影响产量。)放电极时减负荷多,增负荷慢,影响产量。n n2.2.如挥发份过低时,会造成下列不良结果:如挥发份过低时,会造成下列不良结果:n n(1 1
13、)过早烧结,强度差,容易硬断。)过早烧结,强度差,容易硬断。n n(2 2)粘结性不够,强度差,也易硬断。)粘结性不够,强度差,也易硬断。n n(3 3)电极与导电颚板接触电阻大,影响电耗及颚板寿命。)电极与导电颚板接触电阻大,影响电耗及颚板寿命。n n 如果把上述的情况对比起来,挥发份过高比过低后果更为恶劣。因此,对电极糊如果把上述的情况对比起来,挥发份过高比过低后果更为恶劣。因此,对电极糊的挥发份必须控制在一定的范围内,具体指标详见第四节。的挥发份必须控制在一定的范围内,具体指标详见第四节。n n电极糊中灰份含量要求越低越好,但限于原料来源,一般要不高于电极糊中灰份含量要求越低越好,但限于
14、原料来源,一般要不高于5%5%,灰份过高,会,灰份过高,会使强度差,电阻大、电耗高,相应电极消耗量也高。因此,灰份也是电极糊的重要指使强度差,电阻大、电耗高,相应电极消耗量也高。因此,灰份也是电极糊的重要指标之一。标之一。n n以上指标作为制造厂的出厂标准,但仅仅知道了灰份和挥发份的多少,来判以上指标作为制造厂的出厂标准,但仅仅知道了灰份和挥发份的多少,来判断电极糊的质量的好坏是不够的。要鉴定电极糊质量是否合乎要求,只有将断电极糊的质量的好坏是不够的。要鉴定电极糊质量是否合乎要求,只有将试样在试验室作烧结检验,通过机械强度,电阻系数、气孔率等检验,才算试样在试验室作烧结检验,通过机械强度,电阻
15、系数、气孔率等检验,才算合乎电极糊质量鉴定标准。可是由于此项检验方法,从取样到获得测定结果合乎电极糊质量鉴定标准。可是由于此项检验方法,从取样到获得测定结果时间长,速度缓慢。因此,制造厂仅作为参考指标,但也是一个重要指标。时间长,速度缓慢。因此,制造厂仅作为参考指标,但也是一个重要指标。n n第三节第三节第三节第三节 电极糊的原料电极糊的原料电极糊的原料电极糊的原料n n 电极糊的原料主要组成部分是碳。碳具有以下性质,因而使它能成为制造电极糊的电极糊的原料主要组成部分是碳。碳具有以下性质,因而使它能成为制造电极糊的基本原料:基本原料:n n(1 1)承受在工业技术上必要的高温;)承受在工业技术
16、上必要的高温;n n(2 2)其氧化物为气体;)其氧化物为气体;n n(3 3)导电性能良好;)导电性能良好;n n(4 4)与许多化学物质不易反应。)与许多化学物质不易反应。n n 制造电极糊使用的原料有以下两类。制造电极糊使用的原料有以下两类。n n(1 1)固体碳素原料(无烟煤、石油焦和人造石墨等);)固体碳素原料(无烟煤、石油焦和人造石墨等);n n(2 2)粘结剂(沥青、与煤焦油)。)粘结剂(沥青、与煤焦油)。n n 在这里应该指出,用作粘结剂的原料,经焙烧后要能够转变为坚固的焦炭钢,起焦在这里应该指出,用作粘结剂的原料,经焙烧后要能够转变为坚固的焦炭钢,起焦结作用,形成自烧电极整体
17、。结作用,形成自烧电极整体。n n一、固体炭素原料一、固体炭素原料一、固体炭素原料一、固体炭素原料n n1.1.无烟煤无烟煤n n 无烟煤乃是电极糊的主要部分,当电极烧成后,它就成为电极的骨架,和钢筋混凝无烟煤乃是电极糊的主要部分,当电极烧成后,它就成为电极的骨架,和钢筋混凝土中的鹅卵石所起的作用很相似。土中的鹅卵石所起的作用很相似。n n 采用无烟煤不仅是因为其价格便宜,更主要的是使用它能改进电极糊的使用质量。采用无烟煤不仅是因为其价格便宜,更主要的是使用它能改进电极糊的使用质量。无烟煤是致密的、带有金属光泽的黑色油脂矿物。无烟煤与其它矿藏煤的不同点是:无烟煤是致密的、带有金属光泽的黑色油脂
18、矿物。无烟煤与其它矿藏煤的不同点是:含碳量高,机械强度大,挥发物少,无烟煤仅有少量的灰分,均匀分布于碳内,其灰含碳量高,机械强度大,挥发物少,无烟煤仅有少量的灰分,均匀分布于碳内,其灰n n份基本上以薄层及斑点状存在的矿物质。份基本上以薄层及斑点状存在的矿物质。n n 制造电极糊用的无烟煤,其灰分含量一般不大于制造电极糊用的无烟煤,其灰分含量一般不大于10%10%,因此,进厂以后经过拣选,因此,进厂以后经过拣选,一般灰份稳定在一般灰份稳定在8%8%以下。当煤成片状及长形块,在加热煅烧时,因热爆易碎裂成片。以下。当煤成片状及长形块,在加热煅烧时,因热爆易碎裂成片。n n 在煅烧的时候,无烟煤的收
19、缩与挥发量的大小成线性关系,因此,制造电极糊所用在煅烧的时候,无烟煤的收缩与挥发量的大小成线性关系,因此,制造电极糊所用之无烟煤,其所含之挥发物要少(小于之无烟煤,其所含之挥发物要少(小于7%7%为宜)。为宜)。n n2.2.焦炭焦炭n n 焦炭是制造电极糊,尤其是生产石墨化电极的最重要的原料之一。最有价值的焦炭焦炭是制造电极糊,尤其是生产石墨化电极的最重要的原料之一。最有价值的焦炭为低灰份的焦炭(有时称为无灰份焦炭),其灰份含量不超过为低灰份的焦炭(有时称为无灰份焦炭),其灰份含量不超过1%1%。这些焦炭包括有石。这些焦炭包括有石油焦和沥青焦。第一种是石油渣油经过焦化而得到的焦炭,第二种是化
20、学炼焦工业炉油焦和沥青焦。第一种是石油渣油经过焦化而得到的焦炭,第二种是化学炼焦工业炉用煤沥青加工制成的焦炭。用煤沥青加工制成的焦炭。n n石油焦:石油渣油经高温处理得到的固体含碳产物叫做石油焦。由于原料及制造方法石油焦:石油渣油经高温处理得到的固体含碳产物叫做石油焦。由于原料及制造方法的不同,这些产物之成分也不同。目前看来,有两种性质不同的石油焦,一种是釜式的不同,这些产物之成分也不同。目前看来,有两种性质不同的石油焦,一种是釜式石油焦,另一种是延迟焦化石油焦。前者含挥发分石油焦,另一种是延迟焦化石油焦。前者含挥发分3 37%7%,后者含挥发分达,后者含挥发分达101018%18%。n n
21、沥青焦:将煤沥青放在与煤焦化炉相同的焦炉内焦化所得残渣,其挥发份含量只沥青焦:将煤沥青放在与煤焦化炉相同的焦炉内焦化所得残渣,其挥发份含量只有有0.80.81%1%。一般同石油焦混合煅烧,用于生产。一般同石油焦混合煅烧,用于生产。n n3.3.人造石墨人造石墨n n 根据研究和实践,在电极糊中加入灰份含量不超过根据研究和实践,在电极糊中加入灰份含量不超过1%1%的人造石墨,可以增加制品的人造石墨,可以增加制品的导电系数,导热系数和热稳定性。的导电系数,导热系数和热稳定性。n n人造石墨有易于附着在坚硬表面上的特性,这种特性好像液体润湿于固体表面一样形人造石墨有易于附着在坚硬表面上的特性,这种特
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