电极糊和电极烧结 (9)
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。
电极糊和电极烧结 (9)
