石墨电极的质量指标
石墨电极的质量指标
反映石墨电极质量和使用性能的指标主要有:体积密度db、电阻率ρ、抗折强度σ、弹性模量E、热膨胀系数α和灰分A%。根据这几项指标的差异以及原料和制造工艺的不同,国家标准(YB/T 4088/89/90-2000)中将石墨电极分为普通功率石墨电极(RP)、高功率石墨电极(HP)、超高功率石墨电极(UHP)三种。后石墨电极生产厂根据用户使用需求增加了高体密石墨电极(HD)和准超高石墨电极(SHP)两种。
反映石墨电极质量和使用性能的指标主要有:体积密度db、电阻率ρ、抗折强度σ、弹性模量E、热膨胀系数α和灰分A%。根据这几项指标的差异以及原料和制造工艺的不同,国家标准(YB/T 4088/89/90-2000)中将石墨电极分为普通功率石墨电极(RP)、高功率石墨电极(HP)、超高功率石墨电极(UHP)三种。后石墨电极生产厂根据用户使用需求增加了高体密石墨电极(HD)和准超高石墨电极(SHP)两种。
在国家标准基础上,各企业有自己的企业标准,客户订货时也会提出自己的质量标准。
体积密度是石墨电极试样的质量与其体积的比值,单位g/cm3,体积密度越大说明电极越密实,与强度、抗氧化性能是正相关,一般而言,同品种电极体积密度越大,其电阻率也越低。
提高体积密度的途径是:调整配方、增加小粒级料和粉料用量,用真密度高的焦,使用结焦值高的沥青和增加浸渍次数等。
电阻率是来衡量电极的导电能力的参数,是指电流通过导体时,导体对电流阻力的一种性质,数值上等于长度为1m、截面积为1m2的导体在一定温度条件下的电阻值,单位μΩ·m。电阻率越低,电极在使用中导电性越好、消耗就越低。
降低电阻率的途径有:使用优质原料,提高制品体积密度,提高石墨化温度等。
抗折强度是表征石墨材料的力学性能的参数,也叫抗弯强度,是指当外力与物体轴线相垂直,物体受外力作用后先呈弯曲到折断瞬间的极限抵抗能力,单位为MPa。石墨材料的强度有个与其他金属非金属显著不同的特点,其强度随温度升高而增大,在2000-2500 ℃达到最高,为常温的1.8-2倍,之后有所下降。强度高的电极、接头,在使用中越不易折断。
提高抗折强度的途径是:减小配方中焦炭的粒度,提高炭质原料强度,提高制品的体积密度,减少制品内部缺陷等。
弹性模量是力学性能的一个重要方面,是衡量材料弹性形变能力的指标,指材料在弹性变形范围内,应力和应变的比值,单位为GPa。弹性模量越大,要产生一定弹性变形所需的应力越大,简单讲,弹性模量越大材料越脆,弹性模量越小材料越柔。
弹性模量的高低对电极使用起一个综合性的作用,制品的体积密度越高越密实,弹性模量越大,但制品的抗热振性能越差,越易产生开裂掉块。在生产中,往往通过配方粒级的调整、制品体积密度的高低掌握一个比较适应使用要求的弹性模量值。
热膨胀系数是指材料受热后膨胀程度的度量,即当温度升高1℃时,引起单位的固体材料试样在某一特定方向上的膨胀比例常数,称为沿该方向的线膨胀系数,单位1×10-6/℃。在没有特别注明之处,热膨胀系数均指线膨胀系数,石墨电极轴向和径向线膨胀系数差异很大,径向要比轴向大0.8-1倍,石墨电极质量指标中的热膨胀系数是指轴向热膨胀系数。
石墨电极的热膨胀系数是非常重要的热学参数,数值越低,表明制品的热稳定性越强,抗氧化性越高,表现在使用上反映出折断越少,消耗越低。
降低热膨胀系数的途径:主要由原料固有性能决定使用质量好的原料,配方使用粒度较大配方或增加大颗粒用量(但会使制品密度和强度降低)。
灰分是指制品中除碳石墨之外的其他固体元素含量。石墨电极中的灰分主要受所用原料的灰分大小影响,石油焦针状焦灰分较低,所以石墨电极灰分一般不超过0.5%,灰分含量在1%以内对炼钢无明显影响,但灰分中的杂质元素会降低电极的抗氧化性能。
抗热振因子是表征抗热振性能的参数,抗热振性能是材料自身的一种特性,它表述的是承受急冷急热的一种性能,换句话说,是材料在一定的温度梯度之下抗碎裂的一种性能 ,是影响电极使用的一个很重要的综合性的因素。
K——抗热震因子,w/m;σ——抗拉强度,MPa;E——弹性模量,MPa;λ——热导率,w/m·k;α——热膨胀系数,1/K K为一相对值,该值越大,抗热振性能就越强。石墨电极的K值与其在电弧炉中的表现有着较高的相关性,即较高的K值,对应于电极较低的破碎和断裂。
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