(1)石墨材料的加工方法
石墨電極的加工方法主要有加壓振動法、數控手工成型法和機械加工法三種。
(1)加壓振動法:加壓振動法需要專用車床,電極母模形狀與電極形狀相反。 加工時石墨材料與成型工具相對放置,留有一定間隙。 將混合有水和磨料的加工液注入其中。 當加工液通過時,石墨和成型工具被超聲波振動。 在磨料沖擊力的作用下,石墨被輕微剝離,形成所需的形狀。 磨料為SiC、B4C或金剛石,磨料越粗,加工速度越快。 車床工作時采用密封式和水幕式加工。 適用于大量生產的電火花加工。
(2)數控手動成型法:數控手動成型法需要專用的石墨電極成型機,采用數控形式,具有刀具手動更換裝置,可容納多種刀具。 為改善加工環境,石墨電極四周環繞水幕,防止石墨粉塵四處擴散。 此外,還可以采用干式加工,防止水溶性銑削液使刀具生銹和石墨粉塵飛揚。 車床具有高性能過濾裝置,可將銑削液與石墨屑分離,可保證長時間連續加工。 是石墨電極加工理想的專用設備,適用于磨具電極加工。 而且它的價格比較高,在國外應用并不廣泛。
(3)機械加工法:機械加工法是國外磨具生產單位采用的主要方法。
石墨材料可進行銑、銑、鉆、切等加工。 此外,石墨材料在機械加工過程中易形成粉塵飛揚,對加工設備和操作人員造成不良影響。
(2) 石墨材料的加工程序
1) 石墨浸油。 石墨材料在加工前應在防凍液中浸泡幾十小時,使油滲入石墨材料內部,這樣加工時粉塵就不會飛揚,可以獲得比較光滑的表面。
2)畫線。 電極在外觀表面粗加工后,在劃線面上涂上一層薄薄的白漆,然后劃線,腰線清晰,便于加工。
3)進行機械加工。
(1)生產周期長。 普通功率石墨電極的生產周期為45天左右,超高功率石墨電極的生產周期為70天以上,需要多次浸漬的石墨電極接頭生產周期更長。
(2) 能耗較高。 生產1噸普通功率石墨電極需消耗電能h左右,煤氣或天然氣數千立方米,冶金焦顆粒和冶金焦粉約1噸。
(3)生產工序多。 生產工藝包括原料焙燒、破碎研磨、配料、捏合、成型、焙燒、浸漬、石墨化和機械加工。 其生產需要大量專用機械設備和特殊結構的窯爐,建設投資較大,投資回收期長。
(4)生產過程中產生一定量的煙塵和有害二氧化碳,需要采取既定的通風、降塵、去除有害二氧化碳等環保措施。
(5)生產所需的石油焦、煤焦油瀝青等含碳原料是煉油廠和煤化工企業生產加工的副產品。 原材料的質量和穩定性無法得到充分保證,尤其是大功率和超大功率石墨電極的生產。 針狀焦、改性電極瀝青和低喹啉不溶物濃度專用浸漬劑瀝青的使用急需我國石油、煤化工加工企業的重視和積極配合。
(1)用于電弧煉鐵爐
電爐冶煉是石墨電極的主要用戶。 我國電爐鋼產值約占粗鋼產值的18%,焦化用石墨電極占石墨電極總量的70%~80%。 電爐冶煉是利用石墨電極向爐內輸出電壓,利用電極端與爐料之間電弧形成的低溫熱源進行煉鐵。
(2)用于埋熱電爐
浸熱式電爐主要用于生產工業硅、黃磷等,其特點是導電電極上部埋在爐料中,在爐料層產生電弧,加熱爐料由電荷本身的電阻產生的熱能。 高電壓密度的礦熱爐需要使用石墨電極。 例如,每生產1t硅,消耗石墨電極約40kg,生產1t黃磷,約消耗石墨電極40kg。
(3) 內阻爐用
生產石墨制品的石墨化爐、熔化玻璃的熔化爐、生產氧化鋁的電爐都屬于內阻爐。 爐內物料既是加熱內阻又是被加熱物。 導電石墨電極一般嵌在內電阻爐末端的爐頭壁內,那里使用的石墨電極是不連續消耗的。
(4)用于制備異型石墨制品
石墨電極的毛坯還用于加工各種形狀的石墨制品,如坩堝、模具、舟皿和加熱元件等。 例如,在石英玻璃行業,每生產1噸電熔管,需要軋制10噸石墨電極; 每生產1噸石英磚,需要使用石墨電極進行軋制。