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的使用。無論電極質(zhì)量多好，如果沒有優(yōu)質(zhì)的接頭與之合理搭配，在煉鋼時也會出現(xiàn)問題，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脫扣

2、造成的。隨著國內(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逐年遞增。在鋼廠新建的電爐中直流大電爐也會增加，超高功率電極7OO一75Omm的需求量也將會有所增加。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)量通常包括兩個方面：一是接頭理化指標質(zhì)量；二是接頭加工質(zhì)量。理化指標和加工質(zhì)量合格的接頭也會因為內(nèi)部存在內(nèi)裂等缺陷導致使用事故，接頭內(nèi)裂由于其隱秘難測量，成為接頭使用

3、的重大隱患，國外一些碳素廠家已經(jīng)認識到這一點并使用儀器對接頭內(nèi)質(zhì)進行逐個檢測，以避免使用時存在內(nèi)部缺陷的接頭，而國內(nèi)在這方面的檢測還較為落后，因此接頭的質(zhì)量還應(yīng)包括第三個方面；接頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)量，只有以上三個方面全部達到要求的接頭才能稱為優(yōu)質(zhì)接頭。2接頭理化指標接頭理化指標是接頭整體的一個直觀反映，理化指標包括比電阻、體積密度、抗折強度、CTE(熱膨脹系數(shù))、彈性模量及灰分。對大批量生產(chǎn)的接頭進行測量時，目前通常只測量單個接頭的比電阻和體

4、積密度，而抗折、CTE、彈性模量及灰分只通過抽樣測量獲得，然后以此結(jié)果代表整批的總體結(jié)果，但實際上由于同批次接頭生產(chǎn)上的質(zhì)量波動性及同一坯體質(zhì)量的不均衡性，個體指標數(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，則強度普遍較低，使用時易造成折斷，而比電阻高，通電時接頭部位溫度升高較快，會造成電極連接處接頭部位發(fā)紅，發(fā)熱，導致電極局部氧化，易出現(xiàn)“細腰”現(xiàn)

5、象，因此，體積密度和比電阻不可忽視。國家行業(yè)標準明確規(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抗折強度強度大小主要與原料的顆粒強度、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)。抗折強度低是導致電極煉鋼時接頭發(fā)生折斷的主要原因之一，經(jīng)過統(tǒng)計分析，抗折強度與體積密度成一定的關(guān)系。體積密度越大，大部分接頭抗折強度波動的總趨勢是增大的，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折強度大；體積密度大，抗折強度小的情況，因此，在選用成品接頭時只注重接頭體積密度而忽視抗折強度是錯誤的。對于體積密度相對較低，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)，是接頭的一項重要理化指標，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接頭CTE有一定的影響，氣孔較

7、小(細微)且分散大，內(nèi)部空隙較多，當溫度升高，原子振幅加大，原子間距離增加時，部分地被結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空隙所容納，所以整個接頭宏觀的膨脹量就少些。因此在配料時，適當?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，若接頭。軸電極t：t徑，則使用時表現(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，電極煉鋼時接頭所承受的沖擊力小；若接頭t：t軸≥電極。軸，

8、接頭。徑≤電極t：t徑，則使用時會表現(xiàn)為熱松，電極連接處松動使接縫間隙增大，電流集中在接頭上通過，接頭在電極煉鋼振動時承擔全部的沖擊力而容易發(fā)生折斷，因此CTE特性對接頭使用很重要。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，接頭就擰不到位，兩電極端面沒接觸，有縫隙，接頭承受沖擊力過大易造成折斷；若接頭加

9、工中徑偏小，接頭就會擰人過多，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，使用時易造成脫扣，由此可以看出，理化指標好的接頭若加工質(zhì)量不好，在使用時也存在著危險性。4接頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)量生坯在擠壓成型時，內(nèi)部往往會因工藝的波動存在一些細微缺陷，這些缺陷在熱處理后(如一焙)因應(yīng)力作用會得以擴張，形成內(nèi)裂紋。坯體中內(nèi)裂紋的大量存在一方面會導致接頭成品率下降；另一方面當內(nèi)裂接頭混入到成品接頭中會成為重大的

10、使用隱患目前國內(nèi)對成品接頭裂紋品的檢測還僅停留在外觀上，內(nèi)部裂紋無法檢測到，國外一些先進廠家則采用射線探傷及聲速測量等方法對接頭內(nèi)質(zhì)進行探測，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，對于提高接頭質(zhì)量有以下幾點建議：(1)接頭生產(chǎn)必須使用優(yōu)質(zhì)原料及合理配方。(2)壓型方面要加強粉子純度、混捏、涼料、擠壓速度等工藝的控制，加強對生坯檢查以防止有