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石墨電極材料的前生今世

 石墨電極的產生歷史

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1990

Paul Heroult發明了電弧爐，其煉鋼過程中使用的導電材料就是石墨電極。

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1961

電爐配備大容量變壓器，電爐煉鋼走向大型化。

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1971

電弧爐功能細化（熔化爐和精煉爐）。

4

1980

大型電弧爐變壓器容量在550kVA/t以上。一部分新建的煉鋼電爐的單位爐容的變壓器容量達到800 kVA以上，個別電爐達到1000-1200kVA。

石墨電極直徑與電弧爐容量的對應關系



三相（交流）電弧爐石墨電極消耗量為1.5—2.5千克/噸



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石墨電極簡介

石墨電極，主要以石油焦、針狀焦為原料，煤瀝青作結合劑，經煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機加工而制成，是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對爐料進行加熱熔化的導體，根據其質量指標高低，可分為普通功率、高功率和超高功率。

石墨電極分類

圖片

分類

指標

普通功率石墨電極

允許使用電流密度低于 17A/厘米2的石墨電極，主要用于煉鋼、煉硅、煉黃磷等的普通功率電爐。

高功率石墨電極

允許使用電流密度為18～25A/厘米2的石墨電極，主要用于煉鋼的高功率電弧爐。

超高功率石墨電極

，允許使用電流密度大于 25A/厘米 2的石墨電極，主要用于超高功率煉鋼電弧爐



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石墨電極使用說明

1、受潮濕的石墨電極，使用前要烘干。

2、去除備用石墨電極孔上的泡沫塑料保護帽，檢查電極孔內螺紋是否完整。

3、用不含油和水的壓縮空氣清理備用石墨電極表面和孔內螺紋；避免用鋼絲團或金屬刷砂布清理。

4、將接頭小心地旋入備用石墨電極一端（不建議將接頭直接裝入爐上撤換下來的電極）的電極孔內，不得碰撞螺紋。

5、將電極吊具（建議采用石墨材質的吊具）擰入備用電極另一端的電極孔內。

6、起吊電極時，墊松軟物到備用電極裝接頭一端的下面，以防止地面碰損接頭；用吊鉤伸入吊具的吊環后吊起，吊運電極要平穩，防止電極由B端松脫或與其它的固定裝置碰撞。

7、將備用電極吊到待接電極上方，對準電極孔后慢慢落下；旋轉備用電極，使螺旋吊鉤與電極一起轉動下降；在兩支電極端面相距10-20mm時，再次用壓縮空氣清理電極兩個端面和接頭的裸露部分；在最后完全下放電極時，不可過猛，否則因猛烈碰撞，會導致電極孔和接頭的螺紋受損。

8、用力矩扳手擰備用電極，直到兩支電極的端面緊密接觸為止（電極和接頭的正確連接夾縫小于0.05mm）。

石墨在大自然中非常普遍，并且石墨烯是人類已知強度最高的物質，但科學家可能仍然需要花費數年甚至幾十年時間，才能找到一種將石墨轉變成大片高質量石墨烯“薄膜”的方法，從而可以用它們來為人類制造各種有用的物質。



據科學家稱，石墨烯除了異常牢固外，還具有一系列獨一無二的特性，石墨烯還是目前已知導電性能最出色的材料，這使它在微電子領域也具有巨大的應用潛力。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品，能用來生產未來的超級計算機。

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石墨電極優越性

注：電火花加工用石墨電極，也稱為銅公

1、模具幾何形狀的日益復雜化以及產品應用的多元化導致對火花機的放電精確度要求越來越高。石墨電極的優點是加工較容易，放電加工去除率高，石墨損耗小，因此，部分群基火花機客戶放棄了銅電極而改用石墨電極。另外，有些特殊形狀的電極無法用銅制造，但石墨則較容易成型，而且銅電極較重，不適合加工大電極，這些因素都造成部分群基火花機客戶應用石墨電極。

2、石墨電極較容易加工，且加工速度明顯快于銅電極。比如采用銑削工藝加工石墨，其加工速度較其它金屬加工快2～3倍且不需要額外的人工處理，而銅電極則需要人手挫磨。同樣，如果采用高速石墨加工中心制造電極，速度會更快，效率也更高，還不會產生粉塵問題。在這些加工過程中，選擇硬度合適的工具和石墨可減少刀具的磨損耗和銅公的破損。如果具體比較石墨電極與銅電極石墨電極的銑削時間，石墨較銅電極快67%，在一般情況下的放電加工中，采用石墨電極的加工要比采用銅電極快58%。這樣一來，加工時間大幅減少，同時也減少了制造成本。

3、石墨電極與傳統銅電極的設計不同。許多模具廠通常在銅電極的粗加工和精加工有不同的預留量，而石墨電極則使用幾乎相同的預留量，這減少了CAD/CAM和機器加工的次數，單是這個原因，就足以在很大程度上提高模具型腔的精度。

模具廠由銅電極轉用石墨電極后，首先應該清楚的是該如何使用石墨材料以及考慮其他相關因素。如今部分群基火花機客戶采用石墨以電極放電加工，這免除了模具型腔拋光和化學物品拋光的工序卻仍然能達到預期的表面光潔度。如不增加時間和拋光的工序，銅電極不可能制作出這樣的工件。另外，石墨分為不同的等級，在特定的應用程序下使用適當等級的石墨和電火花放電參數才能達到理想的加工效果，若在使用石墨電極的火花機上操作人員使用與銅電極相同的參數，那么結果肯定是令人失望的。如果要嚴格控制電極的物料，可將石墨電極在粗加工時設于非損耗狀態（損耗少于1%），但銅電極則不使用。

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石墨具有以下銅無法比擬的優質特性

1、加工速度：高速銑粗加工較銅快3倍；高速銑精加工較銅快5倍

2、可加工性好，能實現復雜的幾何造型

3、重量輕，密度不足銅的1/4，電極容易夾持

4、可減少單個電極的數量，因為可捆綁做成組合電極

5、熱穩定性好，不變形無加工毛刺

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石墨電極國家標準

普通功率石墨電極國家標準：

標準名稱

石墨電極

標準分類號

Q51

標準號

索取號

代替號

實施時間

2000/12/1 0:00:00

發布時間

2000/7/26 0:00:00

采標情況

頁數

7

國際標準詳情

本標準規定了石墨電極的外形、尺寸及允許偏差、技術要求、試驗方法、包裝、標志、儲存、運輸和質量證明書。本標準適用于以優質石油焦、瀝青焦等為主要原料，經成型、焙燒、浸漬、石墨化和機械加工而制成，供電弧爐作導電材料的普通功率石墨電極。

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石墨電極發展歷程

據悉，從上世紀90年代坐落于北京發展較早的，以為首的企業一直秉承專業研制、生產石墨制品的企業。擁有先進的數控生產設備及加工中心，生產技術精湛，檢測手段完備。從90年代初至今，由于產品性能優異，質量穩定，受到國內外用戶的一致好評。產品有：石墨電極，工業爐高溫處理用石墨制品，金剛石工具燒結用石墨制品，有色金屬冶煉用石墨制品，機械密封用石墨制品，電子半導體工業用石墨制品，分析儀器用石墨電極、分析坩堝制品。產品廣泛應用于機械、模具、紡織、機電、金剛石工具等各行業。近年來，產品越來越多的服務于礦山系統、柴油機系統、鐵路系統以及高新技術產業。部分技術已達國內領先水平。

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石墨電極抗氧化涂層石墨電極

表面涂覆一層抗氧化保護層（石墨電極抗氧化劑）的石墨電極。形成既能導電又耐高溫氧化的保護層，降低煉鋼時的電極消耗（19%~50%），延長電極的使用壽命（22%~60%），降低電極的電能消耗。這項技術的推廣使用可以帶來這樣的經濟社會效應：

① 石墨電極單位消耗的較少，生產成本有一定的降低。例如某煉鋼廠，按全年未發生停產一級LF精煉爐每周35根石墨電極左右，精煉處理165爐的消耗量計算，采用石墨電極抗氧化技術后，每年可節省373根（153噸）電極，每年每噸超高功率電極16，900元人民幣計算，可節省258.57萬元人民幣。

② 石墨電極所耗電能較少，節約單位煉鋼電消耗量，節約了生產成本，節能！

③ 由于石墨電極換次數較少，就較少了操作工人勞動量和危險系數，提高了生產效率。

④ 石墨電極是低消耗和低污染產品，在節能減排環保提倡的今天，具有非常重要的社會意義。

這種技術在國內尚處于研究開發階段，也有些國內廠家也開始生產。在日本等發達國家有得到比較廣泛的應用。目前國內也出現了專門進口這種抗氧化保護涂層的公司。