石墨电极接头质量探讨.pdf

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第12卷第4期
炭素科技
Vol 12 No 4
2002年12月
CARBON SCIENCE AND TECHNOLOGY
Dec.2002
石墨电极接头质量探讨
王天高
(南通扬子碳素有限公司江苏南通226002)
前言
映,理化指标包括比电阻、体积密度、抗折强
度、CTE(热膨胀系数)、弹性模量及灰分。对
接头在电极炼钢时起着连接的关键作用,大批量生产的接头进行测量时,目前通常只测
接头质量的好坏直接关系到电极在电炉炼钢量单个接头的比电阻和体积密度,而抗折、
时的使用。无论电极质量多好,如果没有优质CTE、单性模量及灰分只通过抽样测量获得,
的接头与之合理搭配,在炼钢时也会出现问然后以此结果代表整批的总体结果,但实际上
题,据有关资料表明,在电炉炼钢中,80%以上由于同批次接头生产上的质量波动性及同
的电极使用事放是由接头折断或松动脱扣造坯体质量的不均衡性,个体指标数据相差较
成的。随着国内外炼钢业的迅速发展,大规格大
超高功率电极的使用量会逐年递增。在钢厂2.1体积密度和比电阻
新建的电炉中直流大电炉也会增加,超高功率
体积密度主要与压型生坯质量和浸渍效
电极700一750mm的需求量也将会有所增果有关,比电阻主要与原料性质、石墨化工艺
加。这就需要接头的质量不能固守在原有的有关。接头体积密度低,则强度普遍较低,使
质量条件上,要向一个更高层次上发展,其领用时易造成折断,而比电阻高,通电时接头部
域向大规格、高质量方向延伸
位温度升高较快,会造成电极连接处接头部位
接头质量通常包括两个方面:一是接头理发红,发热,导致电极局部氧化,易出现“细腰”
化指标质量;二是接头加工质量。理化指标和现象,因此,体积密度和比电阻不可忽视。国
加工质量合格的接头也会因为内部存在内裂家行业标准明确规定:超高功率石墨电极
等缺陷导致使用事故,接头内裂由于其隐秘难(450-500mm)接头体积密度≥1,72g/
测量,成为接头使用的重大隐患,国外一些碳cm3,比电阻≤5.5Qm。
素厂家已经认识到这一点并使用仪器对接头2.2抗折强度
内质进行逐个检测,以避免使用时存在内部铗
强度大小主要与原料的颗粒强度、配料中
陷的接头,而国内在这方面的检测还较为落粉子纯度、粘结剂的选取及用量、浸渍效果及
后,因此接头的质量还应包括第三个方面;接石墨化温度等因素有关。抗折强度低是导致
头内部结构质量,只有以上三个方面全部达到电极炼钢时接头发生折断的主要原因之一,经
要求的接头オ能称为优质接头。
过统计分析,抗折强度与体积密度成一定的关
2接头理化指标
系
体积密度越大,大部分接头抗折强度波动
接头理化指标是接头整体的一个直观反的总趋势是增大的,但也存在体积密度低·抗
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折强度大;体积密度大,抗折强度小的情况,因カ小,使用时易造成脱扣,由此可以看出,理化
此,在选用成品接头时只注重接头体积密度而指标好的接头若加工质量不好,在使用时也存
忽视抗折强度是错误的。对于体积密度相对在着危险性。
较低,但抗折较髙的接头,比体积密度较高,但
抗折较低的接头使用效果要好得多。
4接头内部结构质量
2.3 CTE
生坯在挤压成型时,内部往往会因工艺的
CTE即热膨胀系数,一般指的是沿轴向波动存在一些细微缺陷,这些缺陷在热处理后
的热膨胀系数,是接头的一项重要理化指标,(如一焙)因应力作用会得以扩张,形成内裂
CTE的大小主要与原料性质、配方粒度组成、纹。坯体中内裂纹的大量存在一方面会导致
石墨化程度等因素有关。此外,成品接头中气接头成品率下降;另一方面当内裂接头混入到
孔的多少也对接头CTE有一定的影响,气孔成品接头中会成为重大的使用隐患.目前国内
较小(细微)且分散大,内部空隙较多,当温度对成品接头裂纹品的检测还仅停留在外观上,
升高,原子振幅加大,原子间距离增加时,部分内部裂纹无法检测到,国外一些先进厂家则采
地被结构内部的空隙所容纳,所以整个接头宏用射线探伤及声速测量等方法对接头内质进
观的膨胀量就少些。因此在配料时,适当地增行探测,这在很大程度上避免了内裂接头的使
加配料中的粉子纯度能有效地降低CTE。接用
头CTE由于石墨材料的各向异性在沿轴向和
从以上接头质量的三个方面可以看出,拥
径向方面表现不同,接头与电极连接使用时,有优质的接头是电极成功使用的前提和保证,
若接头轴<电极α轴,接头α>电极α径,则使提高接头质量具有重要意义,对于提高接头质
用时表现为热紧,随着温度的升高,电极与接量有以下几点建议
头连接更加紧密,电极端面压增大,电极炼钢
(1)接头生产必须使用优质原料及合理配
时接头所承受的冲击カ小;若接头轴≥电极方。
α轴,接头aを≤电极a,则使用时会表现为热
(2)压型方面要加强粉子纯度、混捏、凉
松,电极连接处松动使接鏠间隙增大,电流集料、挤压速度等工艺的控制,加强对生坯检查
中在接头上通过,接头在电极炼钢振动时承担以防止有内部缺陷的接头生坯流入下工序。
全部的冲击力而容易发生折断,因此CTE特
(3)严格控制焙烧曲线按工艺规定升温。
性对接头使用很重要
(4)接头坯浸溃全部采用浸渍沥青进行浸
3接头加工质量
渍,焙烧品车外圆后再浸渍能有效提高浸渍质
量
接头加工质量包括接头有效径、锥度、螺
(5)改进石墨化工艺、增大给电量,提高接
距、长度、两端面平行度等方面的加工精度及头石墨化程度。
接头表面光洁度。接头加工精度对接头的使
(6)维护好接头加工线机床并使用优质刀
用有很大影响,如接头加工中径偏大,在与电具,防止加工质量波动,提高加工精度
极连接时,接头就拧不到位,两电极端面没接
(7)加大各工序对接头的检査力度,成品
触,有缝隙,接头承受冲击力过大易造成折断;接头采用先进探伤方法对其内质进行探测
若接头加工中径偏小,接头就会拧人过多,另
(8)重视接头生产,每批产品从原料到成
根电极接入后,电极与接头之间有间隙,即品都应进行质量及相关方面的跟踪管理。
接头螺纹与电极孔螺纹不能充分咬合,电极受