基于φ700mm超高功率石墨电极接头的研制

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1、天津大学硕士学位论文φ700mm超高功率石墨电极接头的研制姓名：张勇申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：王成扬20040501中文摘要4}700mm超高功率石墨电极是用于大容量超高功率直流电弧炉的耐高温石墨质导电材料，因其技术含量高，制造工艺极其复杂，产品畅销于国内外市场，附加值极高。目前，仅有美、日、德三国的石墨电极制造厂能生产中700mm超高功率石墨电极，国内厂家还不能进行生产。(D700mm超高功率石墨电极接头起连结作用，在电炉中承受更苛刻的冶炼要求。因此，在中700mm超高功率石墨电极的制造中，接头的生产工艺更

2、复杂，技术要求也更高。为此，在实验室中，以优质石油针状焦—X级水岛焦为骨料，天津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(}700mm超高功率石墨电极接头的制造工艺和生产技术。小试研究尝试采用振实密度测定法筛选出配方粒度组成，设计了9个实验配方，通过一系列实验，借助偏光显微镜和多种理化性能测试优化出适宜的工艺配方。小试研究表明，采用振实密度测定法，可以得到了$700mm超高功率石墨电极接头的粒度组成，粒度分布特征为粒度连续组成和断序组成两种。采用断续粒度组成配方得到的试样体积密度比采用连

3、续粒度组成的试样高出。.020.04g/cm3，抗折强度提高190/a-41，电阻率下降8%-22%，但弹性模量也相应上升8%-21%。这说明，采用断续粒度组成的配方要优于采用连续粒度组成的配方。与中温煤沥青相比，改质煤沥青固定炭含量高出5%,粘结力更强，可将接头试样的体积密度提高0.02g/cm3，机械强度提高10%。加入硬脂酸添加剂，虽能降低沥青的软化点和粘度，改善糊料的塑性，有助于压型成品率的提高，但同时也使接头试样的机械强度下降16.7%以上，因此应慎重使用。加入适量的氧化铁添加剂，可有效抑制石墨化中的晶胀现象，提高

4、制品接头试样的机械强度。在小试研究的基础上，根据工业化生产的实际运行情况，选择合适的配方，优化各种工艺参数，增加了浸渍和再焙烧处理工序，结合偏光显微镜和SEM进行中试研究。中试研究结果表明，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。浸溃/再焙烧工序是提高接头试样机械强度的有效手段，但随着次数的增加，改善的幅度越来越小，还会使接头试样的热膨胀系数上升。中试研究得到的样品理化性能如下:体积密度1.87g/cm'，抗折强度29AMPa,弹性模量1

5、7.1GPa，热膨胀系数1.50X10-1/0C，电阻率4.9uOm，实物性能己接近国外小700mm超高功率石墨电极接头产品指标。关键词:直流电弧炉，4)700mm超高功率石墨电极接头，粒度分布，抗折强度，热膨胀系数，电阻率ABSTRACT(D700mmUHPgraphiteelectrodeisusedinlargevolumeUHPDC-ARCfurnaceashigh-temperature-resistance,electricalconductinggraphitematerials,whichiswell-sol

6、dindomesticandforeignmarketsandhashighvaluebecauseofitshigh-techandcomplicatedprocessingprocedure.Asnow,justseveralgraphiteelectrodemanufacturersinUSA,Japan,Germancanproduce小700mmUHPgraphiteelectrodewhilethedomesticcannotmakeit.Duringproducing(b700mmUHPgraphiteelec

7、trode,higherrequirementtopreparenippleisneededbecausethenippleasjointbearshighersmeltingrequest.Therefore,thesmall-scaleandmiddle-scaleexperimentswerecarriedoninlab,usinghigh-gradepetroleumneedlecoke----X-gradeSUMITOMOcokeasskeleton,Tianjinmodifiedpitchasbinder,wit

8、hvariousprocessformulasandtwoadditivestoinvestigatethepreparingprocessandproducingtechniques.Duringsmall-scaleexperiments,thesizedistributionsoff