技术|石墨制品石墨化裂纹原因分析 Ⅱ

4、制品石墨化裂纹预防

• a、石墨化工艺要合理

• 装炉方式的选择

  在艾奇逊石墨化炉生产工艺过程中，合理的装炉方式是制品石墨化的保障。制品采用立装法还是卧装法，是正装还是错装，都要根据制品的品种、规格、质量标准及设备的工艺参数来确定，以保证制品在炉芯内的受热相对均匀，以减小热应力，减少制品在石墨化过程中裂纹，提供石墨电极用与电弧炉炼钢。对于大规格的制品，采用错位1/2D装炉方式，可以减少制品裂纹，石墨化成效好。对于石墨化裂纹废品率高，质量不稳定的制品，也可以采取炉芯均流措施。

   

• 确定合理的通电制度

  石墨化炉芯的温度是采用定功率配电的功率曲线来控制的，正确合理地制定和运用石墨化炉通电制度，对于提高成品率、节约能源、缩短制品石墨化周期，都有相当重要的意义。石墨化炉通电制度的确定，不仅要考虑到炉型结构、制品品种规格、质量信息、电阻料、保温成效、配电系统的参数等方面 的因素，更重要的是符合制品在石墨化炉内不同阶段对温升速度的不同要求。

  合理的石墨化炉通电制度，应该是“快—慢—快的三阶段功率曲线，以适应制品在温升过程中三个阶段的不同要求，应保持炉芯有较快的温升速度，既减少石墨化炉散热损失，又不会使炉芯温度梯度过大，使制品裂纹。对于石墨化质量不稳定的制品，更要严控温升阶段的炉芯温度上升速度，以避免温升过快使制品产生裂纹，这时对送电曲线的 上升功率要做适当调整，形成“快—慢—慢—快”的四阶段功率送电曲线。

  

• 确定合适的电阻料

  艾奇逊石墨化炉主要是电流通过电阻料产生的热量来加热制品的，电阻料与炉芯温度的变化有密切关系，从提高石墨化炉芯温度的角度，要求电阻料的电阻大一些，特别是送电后期，变压器的二次输出电流已经达到极值，此时炉芯电阻较大，可以保持较高的电效率；但电阻料的电阻过大，也是不合理的。因此，在确定电阻料时，既要考虑设备性能，也要考虑制品的品种规格和送电曲线，使制品的电阻和电阻料的电阻不能相差过大。对于中小规格制品，可以采用冶金焦做电阻料，即使采用较高的开始功率和较快的上升功率，制品一般也不会产生裂纹；对于大规格制品，使用混合焦或石墨化焦做电阻料比较合适，这样制品与电阻料的电阻相 差较小，制品内外的温差也减小了，即使采用较快的上升功率，也不会造成制品裂纹。

  
  

• b、运行质量要符合标准

  在石墨化生产运行工艺过程中，装炉运行是关键，由于装入石墨化炉内的制品既是发热电阻，又是被加热的对象，配以合适的电阻料共同构成炉芯电阻，适当的炉芯电阻，是制品石墨化的必备条件。首先，石墨化炉的炉体状况、母线短网、供电系统的设备要完好，装炉时炉芯截面要和导电截面相对称，以防止炉芯偏流，装炉运行要符合工艺技术 规程要求，制品在炉芯内排列要横平竖直，制品的组间距要一致，电阻料要填充好，避免悬空现象，确保石墨化炉送电过程中，炉芯温度分布均衡。其次，电阻料的配比要符合生产工艺技术标准要求，质量要稳定均一，避免石墨化炉送电过程中，炉芯温度分布不均衡。再次，石墨化炉要按照给定的送电曲线送电，功率波动要控制在正常范围内，避免送电功率的异常波动，以保证炉芯温度均衡上升。

   

• c、掌握前工序的质量信息

  要及时掌握前工序的生产情况和质量信息，针对前工序的制品生产稳定情况和质量技术指标，结合本工序的生产实际，制定切实可行的石墨化生产工艺技术条件，预防制品在石墨化过程中出现裂纹废品，确保石墨化质量稳定。在石墨化装炉时，要逐根检查制品的外观和本体质量，对于不符合石墨化 工艺技术条件的制品，不得装入石墨化炉内进行石墨化，要及时向上工序退料。

  
  

• d、配料中加入适量气胀抑制剂

  石墨化过程中由于硫分的存在而引起的不可逆膨胀开裂现象，是不可能全部除去的，但必须加以控制。目前比较有效的途径是控制制品石墨化过程中硫分的逸出速度，切实可行的办法是在配料时加入适量气胀抑制剂，通常采用1%-2%的Fe2O3粉。

  关于添加气胀抑制剂的机理，主要是抑制剂在制品石墨化气胀的温度区间内能够捕捉硫而生成硫的化合物并在更高的温度区间内形成气体释放出来，从而加宽了硫分逸出的温度区间，使制品不致因为集中急剧逸出的气体，产生过大的内应力而开裂。比较常用的气胀抑制剂是Fe2O3粉，其作用机理是在 1000度以上高温时，Fe2O3粉很容易被还原 而生成铁或碳铁化合物，碳铁化合物在更高温度下会进一步分解成铁和碳，在此过程中所形成的铁与制品中分解释放出来的硫发生化合反应，以硫化铁的形式缓慢放出，从而减缓了制品中硫分的逸出速度，起到抑制硫的作用。有关的化学反应式为： 

  由于Fe2O3粉不仅对制品中的硫有着较高的化学亲合力，抑制硫的成效好，而且资源充沛，价格低廉，在电炉炼钢过程中也不会产生不良影响。此外，Fe2O3粉对制品的石墨化过程还具有较强的催化作用，是优良的石墨化催化剂。可见，对于硫分含量高的石油焦，加入适量气胀抑制剂Fe2O3粉，对 炭-石墨制品的生产可起到一举多得的作用。

结束语

总之，炭-石墨制品在石墨化热处理过程中产生裂纹废品的原因是多方面的，也是比较复杂的。要预防炭-石墨制品石墨化热处理过程中产生裂纹废品，就要采取各种工艺技术改进措施，标本并重。极为关键的是制品的本体质量要高，抗热性能要好，达到均质化生产，前工序的质量技术指标要符合生产工艺技术标准要求，质量波动要控制在正常 范围内。还有在石墨化热处理过程中，制品在艾奇逊石墨化炉炉芯中温度上升的速度应严格控制，避免炉芯温度上升速度过快，制品内部温度差增大，引起热应力也相应增大，而产生裂纹废品，详细资讯请联系我们。