石墨电极
石墨电极是一种人造石墨质导电材料，以石油焦、沥青焦为骨料，煤沥青为黏结剂，经过多道工序制成。与天然石墨电极相比，石墨电极具有更高的耐高温性能。抗氧化石墨电极是在石墨电极表面涂覆一层抗氧化保护层，能够降低炼钢时的电极消耗，延长电极的使用寿命，并降低电极的电能消耗。
概况简介 编辑本段
据悉，从上世纪90年代坐落于北京发展较早的，以北京吉兴盛安工贸有限公司为首的企业一直秉承专业研制、生产石墨制品的企业。拥有先进的数控生产设备及加工中心，生产技术精湛，检测手段完备。从90年代初至今，由于产品性能优异，质量稳定，受到国内外用户的一致好评。旗下“吉安牌”产品有：石墨电极，工业炉高温处理用石墨制品，金刚石工具烧结用石墨制品，有色金属冶炼用石墨制品，机械密封用石墨制品，电子半导体工业用石墨制品，分析仪器用石墨电极、分析坩埚制品。产品广泛应用于机械、模具、纺织、机电、金刚石工具等各行业。近年来，产品越来越多的服务于矿山系统、柴油机系统、铁路系统以及高新技术产业。部分技术已达国内领先水平。
石墨电极主要以石油焦、针状焦为原料，煤沥青做结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体，根据其质量指标高低，可分为普通功率石墨电极、高功率石墨电极和超高功率石墨电极。
石墨电极生产的主要原料为石油焦，普通功率石墨电极可加入少量沥青焦，石油焦和沥青焦含硫量都不能超过0.5%。生产高功率或超高功率石墨电极时还需要加针状焦。铝用阳极生产的主要原料为石油焦，并控制硫分不大于1.5%～2%，石油焦和沥青焦应符合国家有关质量标准。
主要分类 编辑本段
分类 | 指标 |
普通功率石墨电极 | 允许使用电流密度低于17A/厘米2的石墨电极，主要用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。 |
高功率石墨电极 | 允许使用电流密度为18～25A/厘米2的石墨电极，主要用于炼钢的高功率电弧炉。 |
超高功率石墨电极 | ，允许使用电流密度大于25A/厘米2的石墨电极，主要用于超高功率炼钢电弧炉 |
相关条目 编辑本段
石墨电极包括：
（1）普通功率石墨电极。允许使用电流密度低于17A／厘米2的石墨电极，主要用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。
（2）抗氧化涂层石墨电极。表面涂复一层抗氧化保护层的石墨电极，形成既能导电又耐高温氧化的保护层，降低炼钢时的电极消耗。
（3）高功率石墨电极。允许使用电流密度为18～25A／厘米2的石墨电极，主要用于炼钢的高功率电弧炉。
（4）超高功率石墨电极。允许使用电流密度大于25A／厘米2的石墨电极。主要用于超高功率炼钢电弧炉。
1、受潮湿的石墨电极，使用前要烘干。
2、去除备用石墨电极孔上的泡沫塑料保护帽，检查电极孔内螺纹是否完整。
3、用不含油和水的压缩空气清理备用石墨电极表面和孔内螺纹；避免用钢丝团或金属刷砂布清理。
4、将接头小心地旋入备用石墨电极一端（不建议将接头直接装入炉上撤换下来的电极）的电极孔内，不得碰撞螺纹。
5、将电极吊具（建议采用石墨材质的吊具）拧入备用电极另一端的电极孔内。
6、起吊电极时，垫松软物到备用电极装接头一端的下面，以防止地面碰损接头；用吊钩伸入吊具的吊环后吊起，吊运电极要平稳，防止电极由B端松脱或与其它的固定装置碰撞。
7、将备用电极吊到待接电极上方，对准电极孔后慢慢落下；旋转备用电极，使螺旋吊钩与电极一起转动下降；在两支电极端面相距10-20mm时，再次用压缩空气清理电极两个端面和接头的裸露部分；在最后完全下放电极时，不可过猛，否则因猛烈碰撞，会导致电极孔和接头的螺纹受损。
8、用力矩扳手拧备用电极，直到两支电极的端面紧密接触为止（电极和接头的正确连接夹缝小于0.05mm）。
石墨在大自然中非常普遍，并且石墨烯是人类已知强度最高的物质，但科学家可能仍然需要花费数年甚至几十年时间，才能找到一种将石墨转变成大片高质量石墨烯“薄膜”的方法，从而可以用它们来为人类制造各种有用的物质。据科学家称，石墨烯除了异常牢固外，还具有一系列独一无二的特性，石墨烯还是目前已知导电性能最出色的材料，这使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品，能用来生产未来的超级计算机。
优越性能 编辑本段
注：电火花加工用石墨电极，也称为铜公
2:石墨电极较容易加工，且加工速度明显快于铜电极。比如采用铣削工艺加工石墨，其加工速度较其它金属加工快2~3倍且不需要额外的人工处理，而铜电极则需要人手挫磨。同样，如果采用高速石墨加工中心制造电极，速度会更快，效率也更高，还不会产生粉尘问题。在这些加工过程中，选择硬度合适的工具和石墨可减少刀具的磨损耗和铜公的破损。如果具体比较石墨电极与铜电极石墨电极的铣削时间，石墨较铜电极快67%，在一般情况下的放电加工中，采用石墨电极的加工要比采用铜电极快58%。这样一来，加工时间大幅减少，同时也减少了制造成本。
3:石墨电极与传统铜电极的设计不同。许多模具厂通常在铜电极的粗加工和精加工有不同的预留量，而石墨电极则使用几乎相同的预留量，这减少了CAD/CAM和机器加工的次数，单是这个原因，就足以在很大程度上提高模具型腔的精度。
石墨具有以下铜无法比拟的优质特性:
加工速度：高速铣粗加工较铜快3倍；高速铣精加工较铜快5倍
可加工性好，能实现复杂的几何造型
重量轻，密度不足铜的1/4，电极容易夹持
可减少单个电极的数量，因为可捆绑做成组合电极
热稳定性好，不变形无加工毛刺
国家标准 编辑本段
普通功率石墨电极国家标准:
标准名称 | 石墨电极 |
标准分类号 | Q51 |
标准号 | YB/T4088-2000 |
索取号 | YB/T4088-2000 |
代替号 | YB/T4088-1992 |
实施时间 | 2000/12/10:00:00 |
发布时间 | 2000/7/260:00:00 |
采标情况 | |
页数 | 7 |
国际标准详情 | 本标准规定了石墨电极的外形、尺寸及允许偏差、技术要求、试验方法、包装、标志、储存、运输和质量证明书。本标准适用于以优质石油焦、沥青焦等为主要原料，经成型、焙烧、浸渍、石墨化和机械加工而制成，供电弧炉作导电材料的普通功率石墨电极。 |
加工制作 编辑本段
(一)石墨材料的加工形式
石墨电极的加工主要有三种形式：加压振动法、数控自动成形法和机械加工方法。
(1)加压振动法：加压振动法需要专门机床，电极母模与电极形状相反。石墨材料和成形工具在加工时相对放置，留有一定的间隙。由水和磨料混合而成的加工液注入其问。在通过加工液的同时，使石墨和成形工具发生超声波振动。在磨料冲击力的作用下，石墨被微量剥离而成所需要的形状。磨料为SiC、B4C或金刚石，磨料越粗则加工速度越快。机床工作时采用密封式和水幕式进行加工。适合于批量生产情况用的电火花成形加工。
(2)数控自动成形法：数控自动成形法需要专用的石墨电极成形机，它采用数控方式，有刀具自动调换装置，可容纳多把刀具。为改善加工环境，加工石墨电极的四周用水幕包围，防止石墨粉尘四处分散。另外也可以用湿式加工法，由水溶性切削液防止刀具被磨损和石墨粉尘飞散。机床具有高性能过滤装置，可以将切削液和石墨切屑分离，可保证长时间连续加工，是石墨电极加工的理想专用设备，适合于模具用电极加工。但是其价格较高，在国内应用还不普遍。
(3)机械加工方法：机械加工方法为国内一般模具生产单位采用的主要方法。
石墨材料可以采用车削、铣削、钻削和磨削的方法进行加工。另外，石墨材料在机械加工时易产生灰粉飞扬，给加工设备和操作人员带来不利的影响。
(二)石墨材料的加工程序
1)石墨浸油。石墨材料在机械加工之前，应该在机油内浸数十小时，使油渗入石墨材料，以使机械加工时灰粉不致飞扬，并能得到较光滑的表面。
2)涂漆划线。电极在外形表面粗加工以后，在划线表面喷涂一层很薄的白漆再进行划线，这样线条清晰，便于机械加工。
3)进行机械加工。
生产特点 编辑本段
(1)生产周期长。普通功率石墨电极的生产周期为45天左右，超高功率石墨电极的生产周期达70天以上，而需要多次浸渍的石墨电极接头生产周期更长。
(2)能源消耗较高。生产1t普通功率石墨电极需要消耗电能6000kW·h左右，煤气或天然气数千立方米，冶金焦粒和冶金焦粉约1t。
(3)生产工序多。生产工序包括原料煅烧、破碎磨粉、配料、混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化和机械加工等。其生产需要许多专用机械设备和特殊结构的窑炉，建设投资较大，投资回收期较长。
(4)生产过程中产生一定数量的粉尘和有害气体，需要采取完善的通风降尘及消除有害气体的环境保护措施。
(5)生产所需炭质原料石油焦和煤沥青等为炼油企业和煤化工企业生产加工副产品，原料的质量及其稳定性难以得到充分的保障，尤其是高功率和超高功率石墨电极生产用针状焦、改质电极沥青和低喹啉不溶物含量专用浸渍剂沥青，急需我国石油和煤化工加工企业的重视和积极配合。
应用领域 编辑本段
(1)用于电弧炼钢炉
电炉炼钢是石墨电极的使用大户。我国电炉钢产量约占粗钢产量的18%左右，炼钢用石墨电极占石墨电极总用量的70%～80%。电炉炼钢是利用石墨电极向炉内导入电流，利用电极端部和炉料之间引发电弧所产生的高温热源来进行冶炼。
(2)用于矿热电炉
矿热电炉主要用于生产工业硅和黄磷等，其特点是导电电极的下部埋在炉料中，在料层内形成电弧，并利用炉料自身的电阻所发出的热能来加热炉料，其中要求电流密度较高的矿热电炉需用石墨电极，例如每生产1t硅需消耗石墨电极约100kg，每生产1t黄磷需消耗石墨电极约40kg。
(3)用于电阻炉
生产石墨制品的石墨化炉、熔化玻璃的熔窑和生产碳化硅用的电炉等都属于电阻炉，炉内所装物料既是发热电阻又是被加热对象，通常，导电用的石墨电极嵌入电阻炉端部的炉头墙中，用于此处的石墨电极不连续消耗。
(4)用于制备异型石墨产品
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