石墨電極接頭質(zhì)量探討

1、第12卷第4期2002年12月炭素科技CARBONSCIENCEANDTECHNOLOGYV0112NO4Dec2002石墨電極接頭質(zhì)量探討王天高(南通揚(yáng)子碳素有限公司江蘇南通226002)1—1——上日IJ舌接頭在電極煉鋼時(shí)起著連接的關(guān)鍵作用，接頭質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到電極在電爐煉鋼時(shí)的使用。無(wú)論電極質(zhì)量多好，如果沒(méi)有優(yōu)質(zhì)的接頭與之合理搭配，在煉鋼時(shí)也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，據(jù)有關(guān)資料表明，在電爐煉鋼中，8O以上的電極使用事故是由接頭折斷或松動(dòng)脫扣

2、造成的。隨著國(guó)內(nèi)外煉鋼業(yè)的迅速發(fā)展，大規(guī)格超高功率電極的使用量會(huì)逐年遞增。在鋼廠新建的電爐中直流大電爐也會(huì)增加，超高功率電極7OO一75Omm的需求量也將會(huì)有所增加。這就需要接頭的質(zhì)量不能固守在原有的質(zhì)量條件上，要向一個(gè)更高層次上發(fā)展，其領(lǐng)域向大規(guī)格、高質(zhì)量方向延伸。接頭質(zhì)量通常包括兩個(gè)方面：一是接頭理化指標(biāo)質(zhì)量；二是接頭加工質(zhì)量。理化指標(biāo)和加工質(zhì)量合格的接頭也會(huì)因?yàn)閮?nèi)部存在內(nèi)裂等缺陷導(dǎo)致使用事故，接頭內(nèi)裂由于其隱秘難測(cè)量，成為接頭使用

3、的重大隱患，國(guó)外一些碳素廠家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)并使用儀器對(duì)接頭內(nèi)質(zhì)進(jìn)行逐個(gè)檢測(cè)，以避免使用時(shí)存在內(nèi)部缺陷的接頭，而國(guó)內(nèi)在這方面的檢測(cè)還較為落后，因此接頭的質(zhì)量還應(yīng)包括第三個(gè)方面；接頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)量，只有以上三個(gè)方面全部達(dá)到要求的接頭才能稱(chēng)為優(yōu)質(zhì)接頭。2接頭理化指標(biāo)接頭理化指標(biāo)是接頭整體的一個(gè)直觀反映，理化指標(biāo)包括比電阻、體積密度、抗折強(qiáng)度、CTE(熱膨脹系數(shù))、彈性模量及灰分。對(duì)大批量生產(chǎn)的接頭進(jìn)行測(cè)量時(shí)，目前通常只測(cè)量單個(gè)接頭的比電阻和體

4、積密度，而抗折、CTE、彈性模量及灰分只通過(guò)抽樣測(cè)量獲得，然后以此結(jié)果代表整批的總體結(jié)果，但實(shí)際上由于同批次接頭生產(chǎn)上的質(zhì)量波動(dòng)性及同一坯體質(zhì)量的不均衡性，個(gè)體指標(biāo)數(shù)據(jù)相差較大。2。1體積密度和比電阻體積密度主要與壓型生坯質(zhì)量和浸漬效果有關(guān)，比電阻主要與原料性質(zhì)、石墨化工藝有關(guān)。接頭體積密度低，則強(qiáng)度普遍較低，使用時(shí)易造成折斷，而比電阻高，通電時(shí)接頭部位溫度升高較快，會(huì)造成電極連接處接頭部位發(fā)紅，發(fā)熱，導(dǎo)致電極局部氧化，易出現(xiàn)“細(xì)腰”現(xiàn)

5、象，因此，體積密度和比電阻不可忽視。國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定：超高功率石墨電極(~450~500mm)接頭體積密度≥172g／cm。，比電阻≤55Qm。22抗折強(qiáng)度強(qiáng)度大小主要與原料的顆粒強(qiáng)度、配料中粉子純度、粘結(jié)荊的選取及用量、浸漬效果及石墨化溫度等因素有關(guān)。抗折強(qiáng)度低是導(dǎo)致電極煉鋼時(shí)接頭發(fā)生折斷的主要原因之一，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，抗折強(qiáng)度與體積密度成一定的關(guān)系。體積密度越大，大部分接頭抗折強(qiáng)度波動(dòng)的總趨勢(shì)是增大的，但也存在體積密度低抗維普資訊

6、第4期王天高石墨電極接頭質(zhì)量探討15折強(qiáng)度大；體積密度大，抗折強(qiáng)度小的情況，因此，在選用成品接頭時(shí)只注重接頭體積密度而忽視抗折強(qiáng)度是錯(cuò)誤的。對(duì)于體積密度相對(duì)較低，但抗折較高的接頭，比體積密度較高，但抗折較低的接頭使用效果要好得多。23CTECTE即熱膨脹系數(shù)，一般指的是沿軸向的熱膨脹系數(shù)，是接頭的一項(xiàng)重要理化指標(biāo)，CTE的大小主要與原料性質(zhì)、配方粒度組成、石墨化程度等因素有關(guān)。此外，成品接頭中氣孔的多少也對(duì)接頭CTE有一定的影響，氣孔較

7、小(細(xì)微)且分散大，內(nèi)部空隙較多，當(dāng)溫度升高，原子振幅加大，原子間距離增加時(shí)，部分地被結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空隙所容納，所以整個(gè)接頭宏觀的膨脹量就少些。因此在配料時(shí)，適當(dāng)?shù)卦黾优淞现械姆圩蛹兌饶苡行У亟档虲TE。接頭CTE由于石墨材料的各向異性在沿軸向和徑向方面表現(xiàn)不同，接頭與電極連接使用時(shí)，若接頭。軸電極t：t徑，則使用時(shí)表現(xiàn)為熱緊，隨著溫度的升高，電極與接頭連接更加緊密，電極端面壓增大，電極煉鋼時(shí)接頭所承受的沖擊力??；若接頭t：t軸≥電極。軸，

8、接頭。徑≤電極t：t徑，則使用時(shí)會(huì)表現(xiàn)為熱松，電極連接處松動(dòng)使接縫間隙增大，電流集中在接頭上通過(guò)，接頭在電極煉鋼振動(dòng)時(shí)承擔(dān)全部的沖擊力而容易發(fā)生折斷，因此CTE特性對(duì)接頭使用很重要。3接頭加工質(zhì)量接頭加工質(zhì)量包括接頭有效徑、錐度、螺距、長(zhǎng)度、兩端面平行度等方面的加工精度及接頭表面光潔度。接頭加工精度對(duì)接頭的使用有很大影響，如接頭加工中徑偏大，在與電極連接時(shí)，接頭就擰不到位，兩電極端面沒(méi)接觸，有縫隙，接頭承受沖擊力過(guò)大易造成折斷；若接頭加

9、工中徑偏小，接頭就會(huì)擰人過(guò)多，另一根電極接人后，電極與接頭之間有間隙，即接頭螺紋與電極孔螺紋不能充分咬合，電極受力小，使用時(shí)易造成脫扣，由此可以看出，理化指標(biāo)好的接頭若加工質(zhì)量不好，在使用時(shí)也存在著危險(xiǎn)性。4接頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)量生坯在擠壓成型時(shí)，內(nèi)部往往會(huì)因工藝的波動(dòng)存在一些細(xì)微缺陷，這些缺陷在熱處理后(如一焙)因應(yīng)力作用會(huì)得以擴(kuò)張，形成內(nèi)裂紋。坯體中內(nèi)裂紋的大量存在一方面會(huì)導(dǎo)致接頭成品率下降；另一方面當(dāng)內(nèi)裂接頭混入到成品接頭中會(huì)成為重大的

10、使用隱患目前國(guó)內(nèi)對(duì)成品接頭裂紋品的檢測(cè)還僅停留在外觀上，內(nèi)部裂紋無(wú)法檢測(cè)到，國(guó)外一些先進(jìn)廠家則采用射線探傷及聲速測(cè)量等方法對(duì)接頭內(nèi)質(zhì)進(jìn)行探測(cè)，這在很大程度上避免了內(nèi)裂接頭的使用。從以上接頭質(zhì)量的三個(gè)方面可以看出，擁有優(yōu)質(zhì)的接頭是電極成功使用的前提和保證，提高接頭質(zhì)量具有重要意義，對(duì)于提高接頭質(zhì)量有以下幾點(diǎn)建議：(1)接頭生產(chǎn)必須使用優(yōu)質(zhì)原料及合理配方。(2)壓型方面要加強(qiáng)粉子純度、混捏、涼料、擠壓速度等工藝的控制，加強(qiáng)對(duì)生坯檢查以防止有