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nba篮彩电极糊和电极烧结-课件ppt
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  第十三章 电极糊和电极烧结 第一节 概述 连续式自动焙烧电极(简称自烧电极)是由电极糊和铁壳组成的。电极在电石炉内工作时是要不断消耗的,所以需要继续不断地下放电极,以资补充。当电极下放到导电颚板下部时,经过1000℃左右的高温焙烧,使电极糊碳化而成电极。因为电极铁壳可以在电炉不停电的情况下继续焊接,电极糊不断地向铁壳内加入,而且又是在电石炉内烧结而成的,所以叫做连续式自动焙烧电极。 自烧式电极广泛地用于电石炉和铁合金炉。这种电极的特点是直径可以扩大到2米,不用螺丝接头,在电石炉上连接时非常方便,而且价格低廉,这就给电石炉向大容量发展创造了有利的条件。 在整个电石炉的设备中,电极就是心脏。在电石生产中,电流是通过电极输入炉内,产生电弧,进行冶炼电石,电极在整个电炉中是占有着极其重要的地位。 在设计电石炉中,有许多参数是参考电极直径进行的。电极直径之大小,由通过电极截面积上的电流所允许的电流密度来决定,如直径小,则允许的电流密度大,直径大,则允许的电流密度小。电流密度与电极直径选择恰当与否,对整个电炉来讲是非常重要的。 电极直径大小的决定,对设计中考虑电极同心圆直径、电极间距、炉膛内径、炉膛深度,甚至于炉膛外径,炉底厚度等都有很大的指导意义。因为这些尺寸的数据均参考与电极成倍数关系的经验数据。 三相电炉电极,一般多采用三角形布置,设计时,既要考虑电极之间的距离,使它有足够而均匀的温度分布,并能形成相互串通的更大高温区,又要考虑电极与炉壁之间有足够的距离,使它对炉壁辐射均匀,避免炉壁过快烧坏。电极同心圆直径与炉壁内径之比,一般为 0.44(炉之内径为电极同心圆直径的2.25 倍)。 关于电极同心圆直径与电极直径的比例,所采用的经验数据,目前大多数为2.7倍较好。炉膛深度是电极直径的2.3倍。另外,电炉直径、电极插入炉料深度,炉底厚度、炉底面积、炉子容量等的计算都和电极有关系,这里不一一叙述了。 由此可见,电极在设计整个电炉的设备中,占着极其重要的地位。现在国内电炉之电极大部均采用自烧电极,而在整个电炉设备中,我们经常遇到的事故是电极事故。这些事故是:电极软断、硬断,电极壳破裂、电极漏糊,电极“刺火”,电极放不下等等。凡电极出了事故,影响电炉正常生产,有时会造成停产几十小时或几天,要浪费大量人力物力,甚至还有严重的人身伤亡事故发生。 总之,电极在电石炉中占有重要地位。没有它,电炉就无法产生作用,如果它出了问题,就要造成整个炉子生产无法正常进行,甚至瘫痪。因此,作为电石生产工作者,有必要了解电极糊的成份、性能,生产方法、作用及对电炉的影响。 第二节 电极的特性 连续式自烧电极既是电炉中的重要组成部分,又是电炉的心脏,它起着导电和传热的作用。因此,对电极糊应有一定的技术条件和使用要求。用冶炼条件相同的电炉来熔炼同一种规格的电石,如采用不同组的,导致不同物理性能的电极糊,电极工作端的烧结速度及功率损耗,电炉的热工也不相同。 前面已经讲过,电石炉电流是依靠电极输入炉内转化为热能,要使电极在电弧所产生的高温下正常工作,必须具有高度的耐氧化性及导电性,只有碳素原料制成的电极,才有这种性质。因为碳素电极可承受高达3000℃的电弧温度,在此温度下仅缓慢氧化。 电弧炉对电极要求很高: (1)能耐高温,同时热膨胀系数要小。因为它一端遭受电弧高温,另一端则露于料面上与被水冷却的电极把持器相接触,所以要求在温度急剧变化的情况下,具有一定的坚固性。 (2)具有比较小的电阻系数,可以降低电能的损耗。 (3)具有较小的气孔率,可以使加热状态的电极氧化缓慢。 (4)具有较高的机械强度,才不致因机械与电气负荷的影响使电极折断。 此外,还必须经受得住生产过程中炉料崩塌的轻微的侧击。 电极糊的控制项目有固定碳、挥发份、灰份和水份等,一般只要分析挥发份、灰份和水份三项就可以把四项全都计算出来了。挥发份必须控制在一定的范围内,否则会造成以下结果。 1. 如挥发份太高时,会造成下列不良结果: (1)不易烧结,强度差,容易软断。 (2)收缩性大,强度也差,又可能发生硬断。 (3)氧化快,电极糊消耗快。 (4)容易分层烧结成异形,除下放电极困难外,也易折断。 (5)放电极时减负荷多,增负荷慢,影响产量。 2.如挥发份过低时,会造成下列不良结果: (1)过早烧结,强度差,容易硬断。 (2)粘结性不够,强度差,也易硬断。 (3)电极与导电颚板接触电阻大,影响电耗及颚板寿命。 如果把上述的情况对比起来,挥发份过高比过低后果更为恶劣。因此,对电极糊的挥发份必须控制在一定的范围内,具体指标详见第四节。 电极糊中灰份含量要求越低越好,但限于原料来源,一般要不高于5%,灰份过高,会使强度差,电阻大、电耗高,相应电极消耗量也高。因此,灰份也是电极糊的重要指标之一。 以上指标作为制造厂的出厂标准,但仅仅知道了灰份和挥发份的多少,来判断电极糊的质量的好坏是不够的。要鉴定电极糊质量是否合乎要求,只有将试样在试验室作烧结检验,通过机械强度,电阻系数、气孔率等检验,才算合乎电极糊质量鉴定标准。可是由于此项检验方法,从取样到获得测定结果时间长,速度缓慢。因此,制造厂仅作为参考指标,但也是一个重要指标。 第三节 电极糊的原料 电极糊的原料主要组成部分是碳。碳具有以下性质,因而使它能成为制造电极糊的基本原料: (1)承受在工业技术上必要的高温; (2)其氧化物为气体; (3)导电性能良好; (4)与许多化学物质不易反应。 制造电极糊使用的原料有以下两类。 (1)固体碳素原料(无烟煤、石油焦和人造石墨等); (2)粘结剂(沥青、与煤焦油)。 在这里应该指出,用作粘结剂的原料,经焙烧后要能够转变为坚固的焦炭钢,起焦结作用,形成自烧电极整体。 一、固体炭素原料 1.无烟煤 无烟煤乃是电极糊的主要部分,当电极烧成后,它就成为电极的骨架,和钢筋混凝土中的鹅卵石所起的作用很相似。 采用无烟煤不仅是因为其价格便宜,更主要的是使用它能改进电极糊的使用质量。无烟煤是致密的、带有金属光泽的黑色油脂矿物。无烟煤与其它矿藏煤的不同点是:含碳量高,机械强度大,挥发物少,无烟煤仅有少量的灰分,均匀分布于碳内,其灰 份基本上以薄层及斑点状存在的矿物质。 制造电极糊用的无烟煤,其灰分含量一般不大于10%,因此,进厂以后经过拣选,一般灰份稳定在8%以下。当煤成片状及长形块,在加热煅烧时,因热爆易碎裂成片。 在煅烧的时候,无烟煤的收缩与挥发量的大小成线性关系,因此,制造电极糊所用之无烟煤,其所含之挥发物要少(小于7%为宜)。 2.焦炭 焦炭是制造电极糊,尤其是生产石墨化电极的最重要的原料之一。最有价值的焦炭为低灰份的焦炭(有时称为无灰份焦炭),其灰份含量不超过1%。这些焦炭包括有石油焦和沥青焦。第一种是石油渣油经过焦化而得到的焦炭,第二种是化学炼焦工业炉用煤沥青加工制成的焦炭。 石油焦:石油渣油经高温处理得到的固体含碳产物叫做石油焦。由于原料及制造方法的不同,这些产物之成分也不同。目前看来,有两种性质不同的石油焦,一种是釜式石油焦,另一种是延迟焦化石油焦。前者含挥发分3~7%,后者含挥发分达10~18%。 沥青焦:将煤沥青放在与煤焦化炉相同的焦炉内焦化所得残渣,其挥发份含量只有0.8~1%。一般同石油焦混合煅烧,用于生产。 3. 人造石墨 根据研究和实践,在电极糊中加入灰份含量不超过1%的人造石墨,可以增加制品的导电系数,导热系数和热稳定性。 人造石墨有易于附着在坚硬表面上的特性,这种特性好像液体润湿于固体表面一样形成薄膜,同时对沥青的吸附力也比较大,这对使用来说,有着它的现实意义。 二、粘结剂 作为粘结剂的原料当电极糊在自焙烧结时,所剩下之焦化残渣能使电极的强度增加和质地均匀。最好的粘结剂为煤沥青和煤焦油。 1.煤焦油 煤焦油是比煤沥青分馏温度低的一组馏分,是一种粘滞液体,颜色由深棕色到黑色,相对密度1.05~1.25。焦油的质量主要取决于焦化的温度条件和炉子结构。在同一结构炉子内,温度条件相同,焦化不同成分的配合煤时,也能得到成分和物理性质相同的焦油。本节所讲煤焦油,经过热处理后用于密闭炉电极糊调整软化点用。 2. 煤沥青 沥青是一种黑色有光泽的固体物质,相对密度为1.245~1.299。当蒸馏温度为360℃以上时将焦油内其他馏份提取后所剩下的残渣,即为沥青。 根据软化点的大小,沥青可分为:软沥青(油质的)40~50℃,中沥青)65~75℃,硬沥青高于80℃,本节所讨论的是中沥青。中沥青进厂标准为: 软化点(水银法)℃ 65~75℃ 游离碳(C) 18~25% 水分(W) ≯ 5% 灰分 ≯ 0.5% 挥发分 55~70% 沥青的水分包括机械悬浮状和被吸收两部分,经过130℃以上数昼夜的热处理,排除水分,减少膨胀而后方可用于生产。 沥青的成分中含有游离碳,它是从焦油中带到沥青里来的,而另一部分则是由高分子化合物在蒸馏焦油时分解而成。 沥青和焦油最珍贵的部分为结焦部分,即粘结焦炭。由焦化残渣中除掉游离炭,即可得出粘结焦炭。 第四节 电极糊的烧结 一、焙烧电极糊的热源 电极糊在电极壳内烧结,热源来自三个方面: (1)电极本身热量传导。电极端头由于产生电弧,温度可达3500℃左右,而热量自下向上传导,故电极糊由上向下降落时受热越来越高,逐渐烧结。电弧热的传导是焙烧电极所需热量的主要来源。 (2)电流通过电极本身所产生的电阻热。电流通过电极,由于电极糊烧结电阻大,输入功率一部分变成电阻热,为焙烧电极提供了一定的热量。 (3)炉料面火焰热的传导与辐射。炉面温度很高,一般在500~600℃ 左右,它的热量能传导和辐射到电极,尤其对电极下放后,电极表面温度迅速增高,同电极完全烧结关系很大。 二、电极糊烧结过程 电极烧结时的变化过程,虽无明显的界限,但根据焙烧温度及部位,大体可以分为三个阶段,这个过程是在无外加压力,单靠糊本身重量下进行的(图1-13-2)。 (1)软化阶段。此时固体电极糊熔化,电阻增大,强度降低,最后电极糊全部成为液体状态。在此阶段温度由25℃上升至120~200℃,大约在导电颚板上面500毫米处。 (2)挥发阶段。此时电极糊充分熔化,沿着壳内截面流动,充填空隙,并使质量均匀,同时开始明显地挥发而逐渐粘稠,电阻不断降低,挥发急剧而呈糊状。在此阶段,温度由120~200℃上升至650~750℃,大致在半环部位。 (3)烧结阶段。此时少量挥发物继续挥发,并开始进一步烧结,导电性大大增加,成为坚硬整体。完全烧结高度为导电颚板下部200~400毫米处,此阶段的温度由650~750℃上升至900~1000℃。 电极由于表面氧化,炉内反应的作用,以及电弧燃烧时电极逐渐烧损,故需按其消耗情况控制烧结,并且把已烧结的电极往炉内下放,使它保持适当的工作长度与位置。 三、质量的判断 电极焙烧质量的好坏,主要根据肉眼的观察。判断电极烧结是否正常,如发现放下来的电极表面呈灰白色或暗而不红,则焙烧良好。如发红则太干,如发黑或冒烟甚多,则太软。 为了保持电极一定的长度,电极糊在烧结过程中必须掌握烧结速度和消耗速度的平衡。如烧结慢,消耗快,则电极工作长度不够就会出现过软。如烧结快、消耗慢则电极又太干,容易硬断。 为了使电极烧结质量良好,必须满足以下要求。 (1)符合质量标准又合乎块度要求的电极糊,充填时要保持一定的高度。 (2)电极制作与焊接必须符合要求,导电颚板的冷却条件以及电极的接触必须良好。 (3)尽量避免,缩短电炉停电次数和时间。 (4)注意电极烧结质量并及时调整电极的冷却条件。 第五节 电极事故及处理 一、电极软断 1. 电极软断的原因 (1)电极糊所含挥发物过多。 (2)电极壳铁板太薄或太厚。太薄了经不起外界较大的作用力而破裂,造成电极铁壳在压放时折叠或漏糊而软断,太厚了则会造成铁壳和电极芯子接触不紧密而串 芯,也会引起软断。 (3)电极铁壳制作不良或焊接质量欠佳,引起破裂,就会导致漏糊或软断。 (4)下放电极时没有降低电炉负荷或降低得太少,放电极后负荷增长得太快,也 会引起电极软断(大型炉除外)。 (5)下放电极太频繁,间隔时间太短或下放电极后,电极过长而引起软断。 (6)电极糊加入不及时,加电极糊的位置过高或过低,也会引起电极软断。 (7)电极糊块过大,加糊时粗枝大叶,在筋片上搁住而架空,也可能引起软断。 (8)操作不规范,电流强度过大,超过了电极承载能力。 2.处理电极软断的方法 (1)一旦发现电极软断,应立即停电,操作人员不要太集中,由主要操作人员处理,迅速将电极降下,深入炉内,设法不使电极糊外流,并迅速松开电极使其和断头相连接,把电极附近的电极糊撬开扒掉,然后送电,以低负荷焙烧。软断的那一相电极不许提升,负荷可根据电极焙烧情况而增加,大约6~8小时可焙烧好。 (2)如果断头接不上,电极糊已干涸,无流动的可能。此时将电极放出一些(数量根据电极尺寸决定)。低负荷焙烧,方法同前。 (3)如果电极头接不上,电极糊很稀,还可能大量涌出或电极糊流出太多,近于流空,此时应再焊接一节有底的铁壳与新炉开炉时采用的电极头相似,nba篮彩。加入新电极糊,仍按前法焙烧,但应特别注意电极送风量和导电颚板的冷却水量。 3. 如何预防电极软断事故 (1)电极送风量和导电颚板的冷却水量要合理控制。这就要求操作人员认真做好巡视检查,及时调节风量和水量,确保电极焙烧能正常进行。 (2)压放电极时要百倍提高警惕,升负荷要胆大心细,多观察电极的变化,若发现电极恶化,应迅速降低负荷,必要时停电进行处理。 (3)应及时检查电极糊质量,不使用不合格的电极糊。 (4)严格检查电极铁壳和焊接质量,一定要符合技术条件所规定的质量标准。 (5)要严格执行电极管理制度,按规定下放电极,认真控制间隔时间,按时填充电极糊,保持规定的高度和电极工作长度。 二、电极硬断 1. 电极硬断的原因 (1)电极糊所含的灰份过高,平时保管不妥,夹带较多的杂质,电极糊所含的挥发份较少,过早烧结或烧结性差,引起电极硬断。 (2)停电次数多,经常停停开开,在停电时没有及时采取必要的措施,会造成电极开裂和烧结分层。 (3)电极壳内落入灰尘较多,特别是较长时间停电后,电极铁壳内会积存厚厚的一层灰,如送电后不加清理,会造成电极烧结分层,而引起电极硬断。 (4)停电时间较长,电极工作段没有埋入炉料内,而受到严重氧化,也会造成电极 硬断。 (5)电极过长,拉力太大,对电极本身是个负担,如操作粗心,也会引起硬断。电极电流密度太大,也会发生电极干裂或硬断。 (6)电极把持筒内送风量太小或停风,导电颚板内冷却水量太少,造成电极糊熔化过度,化得象水一样,使颗粒碳素材料沉淀,影响电极的烧结强度,引起电极硬断。 (7)操作不规范,电流强度过大,超过了电极承载能力。 2.处理电极硬断事故的方法 (1)如断头很长,必须由爆破专业人员将电极断头炸碎,然后将其扒出来,下放电极满足生产需要的长度,按前法进行焙烧。 (2)如果断头不长,此时可以把电极断头扒出来,也可以不扒出来,然后下放电极,按前法进行焙烧。 3.预防电极硬断的方法 (1)严格掌握电极工作长度,不允许过长。 (2)严格检查电极糊质量,其所含之灰份不能超过规定值。 (3)正常生产时,不允许灰尘落入电极壳内,尤其是检修时,一定要把电极壳内的灰尘清除干净。 (4)认真检查电极的送风量和导电颚板内的冷却水量。 (5)加强设备维护,提高检修质量,减少计划外停电。 (6)停电后,特别是在冬季,要立即用热料将电极四周培上,以达到保温和防氧化的目的。送电后,负荷不要提升过快。 学习动物精神 11、机智应变的猴子:工作的流程有时往往是一成不变的,新人的优势在于不了解既有的做法,而能创造出新的创意与点子。一味 地接受工作的交付, 只能学到工作方法 的皮毛,能思考应 变的人,才会学到 方法的精髓。 学习动物精神 12、善解人意的海豚:常常问自己:我是主管该怎么办才能有助于更好的处理事情的方法。在工作上善解人意, 会减轻主管、共 事者的负担,也 让你更具人缘。

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