【文章內(nèi)容簡介】 理，而且溫差小于5~C，這時擠壓出的生坯不但各料嚙合緊擠壓密實，而且不會造成嘴型與料的接觸面表面瀝青層的二次加熱，從而使擠壓出制品不只是單重增加，而且直徑也無大的回脹，從而獲得了較大體密的生坯，為短流程電極生坯體密能達到一定高的數(shù)值夯實基礎。四、焙燒為使石墨電極具備使用時的一系列物理化學性能，使瀝青粘結劑進行分解和聚合反應，和各種分子的內(nèi)部重排反應，必須將電極生坯按一定的工藝條件進行焙燒，使粘結劑焦化，在骨料顆粒間形成焦化網(wǎng)絡，把所有不同粒度的骨料顆粒牢固的鏈接在一起，才能使電極具有一定的機械強度，耐熱耐腐蝕，導電導熱性良好的成品或者半成品。焙燒的目的主要在于排除揮發(fā)份、降低比電阻、固定幾何形狀、粘結劑焦化，體積得到充分的收縮【4】。通過實驗得到下表，為電極在焙燒前后的理化指標比較表41 焙燒前后石墨電極理化指標的比較No.指標焙燒前焙燒后123456揮發(fā)份（%）真密度（g/cm3）體積密度(g/cm3)比電阻106Ω/m孔度（%）抗壓強度kg/ cm213—14約100003—46001—3——40—5022—26280—500 電極在焙燒過程中主要在36式環(huán)式焙燒爐中進行，其過程主要是粘結劑瀝青焦化的過程，隨著溫度的升高，瀝青發(fā)生分解和聚合反應，還有各種分子的內(nèi)部重排反應，其過程如下：（1） 室溫升高至200℃時，電極的粘結劑開始軟化，電極處于塑性狀態(tài)，還沒有發(fā)生顯著的變化。（2）當制品的溫度升至200—300℃時，首先吸附水和化合水以及碳的氧化物和輕餾分被排除.（3）當溫度升至300℃時，粘結劑開始進行分解和聚合反應，隨著溫度的升高，氣體的排出量隨著增加，當溫度上升至400℃度以上時，反應則表現(xiàn)最為激烈，同時粘結劑的體積開始收縮，500—600℃時，粘結劑形成半焦，570℃以上半焦熱解，并在電極的表面形成一層致密的碳層，粘結劑焦化后留下的焦炭的數(shù)量即結焦殘?zhí)柯?，這是一個很重要的指標，焙燒的升溫速度對結焦殘?zhí)柯视绊懞艽?，當升?00℃時，氣體排除減少。這個階段的反應如下：A:加成反應CH2=CHCH=CH2 + CH2=CHR→ R基環(huán)己二烯B：分解反應例如C24H50 正構烷烴分子在約425℃時的中間斷開的分解，可按下列方式進行：C24H50→C12H26+C12H24CH12H26→C6H14+C6H12C6H14→C3H8+C3H6C:聚合反應分解和聚合兩種反應時同時發(fā)生的，由于分子的熱分解，形成不飽和化合物，其反應能力很強，很容易進行聚合反應，例如丙烷的熱分解生成甲烷和乙烯，其反應式：C3H8→CH4+C2H6乙烯再經(jīng)聚合首先生成丁烯，丁烯再經(jīng)脫氫后成為丁二烯，丁二烯再與乙烯反應生成環(huán)烷烴，環(huán)烷烴脫氫變成苯，D：當制品升至800℃以上時由于這種連續(xù)的分解和聚合鏈接最牢固的分子就在未揮發(fā)殘油中積聚起來，鏈接不牢固的就逐漸斷掉而減小，這樣，就按化學鍵的強度進行淘汰，使分子更加的緊密，穩(wěn)定性更大，進而產(chǎn)生巨大的平面分子，它是由排成正六角的碳原子網(wǎng)格而組成的，成為碳青質(zhì)。這種分解和聚合反應會在催化劑的作用下顯著增加。銅和鐵對反應就有促進作用。在焙燒的不同階段要控制不同的升溫速度，降低焙燒升溫速度可以減少揮發(fā)份排除量，相應的增加析焦量，但是在考慮升溫速度的快慢時，應按階段考慮，在焙燒前期可以按70℃/h，在中期要按40℃/h升溫，后期降溫時也不能太快。 壓力的影響實際的焙燒并不是在封閉體系總進行的，粘結劑分解所生成的氣體從制品的氣孔和填充料隨著流過爐室的熱氣流經(jīng)煙道而進入大氣中，起初粘結劑的蒸汽壓隨著溫度的升高而增大，當蒸汽壓等于或大于外時，分解氣體就不斷的從電極內(nèi)部溢出，當這些氣體受到的阻力不大時，電極外圍的氣體濃度就會因氣體的不斷流走而降低，但是電極內(nèi)圍的氣體濃度則比外面高，造成電極內(nèi)外分解氣體的濃度差，同時在電極內(nèi)外和保護介質(zhì)中都存在著濃度梯度，當保護介質(zhì)和爐室的其他空間中分解氣體的濃度越低，電極中分解氣體擴散出來的速度就會越大，這就直接促進制品中分解反應的進行，由于分解產(chǎn)物的排除，能進行再聚合的分子數(shù)因而就減少，故粘結劑的析焦量就會減少。 填充料在焙燒過程中，還有一個最主要的就是填充料，填充料的作用一就是防止電極氧化，溫度在高于400℃時，如電極直接與火焰接觸，會發(fā)生氧化使電極燒損，填充料的存在則避免電極直接與火焰接觸，作用二就是傳導熱量、使電極均勻受熱，在焙燒過程中，通過填充料本身的顆粒將熱量傳遞給電極，因此電極受熱會比較均勻。作用三就是固定電極的形狀防止電極變形，煤瀝青在溫度達到軟化點的溫度時就會軟化，并在其自重的作用下，而發(fā)生流態(tài)變形，但在填充料的保護下電極就會受到均一的擠壓力，因此在制品軟化時，其原來的形狀就可以得到保持。常用于焙燒爐填充料的材料主要有冶金焦、河沙、無煙煤、石油焦等。目前國內(nèi)多采用冶金焦，石英沙。對于要求較高強度，較高功率的石墨電極，除了在配料中加入適量的針狀焦之外，還要經(jīng)過二次或三次焙燒。五 浸漬經(jīng)壓型后的生坯電極孔度很低，但經(jīng)焙燒后，由于粘結劑在焙燒過程中分解成氣體逸出，另一部分焦化成瀝青焦，焙燒后的半成品電極孔度大大增加，也就是體密大大的降低，生成瀝青焦的體積遠遠小于煤瀝青原來占有的體積，雖然在焙燒過程中稍有收縮，但仍在電極內(nèi)部形成許多不規(guī)則的并且孔度大小不等的微小氣孔，如石墨化后電極的總孔度一般達25—32%，由于氣孔的存在必然對碳素制品的理化性能產(chǎn)生一定的影響，一般來說，石墨化制品的孔度增加，其體積密度降低，電阻率上升，機械強度減小，在一定溫度下的氧化速度加快，耐腐蝕性能也隨之變差氣體和液體很容易滲透。為了提高石墨電極的密度和強度，降低其電阻率，焙燒半成品常用煤瀝青浸漬，浸漬后在進行石墨化的電極，孔度也從25—32%降至22—25%抗壓強度也提高100kg/，%，%揮發(fā)份為60—70%，軟化點在75至90℃之間【5】。 浸漬工藝焙燒后的半成品經(jīng)清理表面后，裝入鐵框內(nèi)，先稱重后裝入預熱罐中預熱，根據(jù)電極的規(guī)格不同預熱相應的時間，Φ450mm以下的電極預熱6小時，Φ450—Φ550mm的預熱時間為8小時，Φ550mm以上的預熱時間為10小時，預熱溫度為280320℃之間。預熱后的產(chǎn)品迅速的連同鐵框一起裝入浸漬罐中，浸漬前預熱罐已經(jīng)加熱至100℃以上，關上罐蓋子，開始抽真空，真空度要求在600mmHg以上，保持50分鐘，抽真空完畢后加入浸漬劑煤瀝青，然后開始加壓，利用壓力將浸漬劑壓入電極的氣孔中。抽真空完畢后，檢查壓縮空氣管道是否有水，如有水的話，需要先放水，否則會影響增重率，然后視電極的規(guī)格大小選擇合適的加壓時間，一般為四個小時。增重率時浸漬后增加的重量與浸漬前的重量之比，以次來衡量浸漬產(chǎn)品是否符合要求。同樣，為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量，滿足客戶的要求，焙燒后的電極半成品也要經(jīng)過二次或者三次浸漬。一次浸漬的增重率要求達到11%以上，二次浸漬的增重率要達到8%以上，三次浸漬的增重率則不限。浸漬所用的浸漬劑煤瀝青需要定期的更換，其中游離的含碳量和懸浮的雜質(zhì)不斷的增多，會影響浸漬效果。六 電極石墨化所謂石墨化，就是使六角碳原子平面網(wǎng)絡從二維空間的無序重疊變?yōu)槿S空間的有序重疊具有石墨結構的高溫熱熱處理過程（一般需要2300℃以上）。說白了就是將碳轉(zhuǎn)變?yōu)槭?。焙燒品和石墨化品最主要的差別就在于碳原子與碳原子的晶格在排列順序和成都上存在著差異。 石墨化轉(zhuǎn)