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大容量超高功率直流电弧炉所用的导电材料为φ600mm、φ700mm超高功率石墨电极,这是一种高温石墨质导电材料,因其制造工艺复杂、,技术含量高,世界上能批量生产的厂家极少,所以产品的附加值极高。目前,除美、日、德三国的石墨电极制造厂能生产高质量的φ600mm、φ700mm超高功率石墨电极,国内只有个别厂家能生产,但质量不过关。
国内φ600mm、φ700mm超高功率石墨电极,质量不过关主要因素是大规格超高功率石墨电极接头(以下简称接头)的问题。石墨电极接头在冶炼过程中起连结电极的作用,在电炉中承受极其苛刻的冶炼要求,因其直径小,所以对其质量要求更高。因此,在大规格超高功率石墨电极的制造中,接头的生产工艺更复杂,技术要求也更高。为此,在实验室中,以优质针状焦为骨料,改质煤沥青为粘结剂,采用不同工艺配方,辅以各种添加剂,进行小试和中试,探讨制备大规格超高功率石墨电极接头的制造工艺和生产技术。
小试实验采用振实密度测定法选出骨料粒度组成,根据其粘结剂用量,结合沥青种类和添加剂等各种因素考虑,通过一系列多种理化性能测试,选出合适的工艺配方。
在小试研究的基础上,根据大生产的实际运行情况,选择合适的配方,调节各种工艺参数,增加了浸渍和二次焙烧处理工序,进行中试研究。
中试实验结果表明,增加浸渍和二次焙烧是提高接头试样机械强度的有效手段,但随着浸渍次数的增加,机械强度提高不明显,而且还会使接头试样的热膨胀系数上升;在配方组成中,增加细颗粒的用量,能明显提高接头试样的机械强度。尤其是增加超细颗粒的用量时,可将接头试样的机械强度提高10%以上。
中试研究得到的样品理化性能如下:体积密度1.87g/cm3,抗折强度28.5MPa,弹性模量17. OGPa,热膨胀系数1.45×10-6/℃,电阻率4.5μΩm,其性能已达到了国外大规格超高功率电极接头的质量指标。