針狀焦的性能指標
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- 發布時間：2021-12-22 13:11
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【概要描述】目前針狀焦主要應用制造超高功率電爐煉鋼用石墨電極，這種電極具備高導電和高機械強度、優良抗熱震性和抗氧化性。石墨電極是以針狀焦為主料、中溫瀝青為粘結劑，經過成型、焙燒、浸漬以及石墨化等工序制成。石墨電極的性能很大程度上取決于骨料針狀焦的性能，要求針狀焦必須各向異性程度高、容易石墨化、純度高等特性。否則電弧爐煉鋼時石墨電極容易斷裂，從而造成損失。
針狀焦的性能指標
【概要描述】目前針狀焦主要應用制造超高功率電爐煉鋼用石墨電極，這種電極具備高導電和高機械強度、優良抗熱震性和抗氧化性。石墨電極是以針狀焦為主料、中溫瀝青為粘結劑，經過成型、焙燒、浸漬以及石墨化等工序制成。石墨電極的性能很大程度上取決于骨料針狀焦的性能，要求針狀焦必須各向異性程度高、容易石墨化、純度高等特性。否則電弧爐煉鋼時石墨電極容易斷裂，從而造成損失。
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詳情
目前針狀焦主要應用制造超高功率電爐煉鋼用石墨電極，這種電極具備高導電和高機械強度、優良抗熱震性和抗氧化性。石墨電極是以針狀焦為主料、中溫瀝青為粘結劑，經過成型、焙燒、浸漬以及石墨化等工序制成。石墨電極的性能很大程度上取決于骨料針狀焦的性能，要求針狀焦必須各向異性程度高、容易石墨化、純度高等特性。否則電弧爐煉鋼時石墨電極容易斷裂，從而造成損失。
針狀焦原料及工藝不同，質量有很大差別。一般把密度、熱膨脹系數、強度、電阻率、灰分和硫分等作為針狀焦的主要性能指標，用來衡量針狀焦的質量。
①密度
針狀焦的密度指標分為真密度和體密度。真密度反映組成針狀焦的質點排列的密集程度及規整性。真密度大說明材料結構致密、微晶體排列整齊、石墨化程度高、雜原子含量少。針狀焦真密度一般不低于2.1g/cm3，大多在2.13g/cm3。
體積密度與真密度、孔隙率及孔隙結構有關。真密度相同的情況下，孔隙率越大體積密度越小。一般針狀結構越發達，孔隙率越小，體積密度越大。
②熱膨脹系數
熱膨脹系數是針狀焦重要的性能指標。針狀焦CTE值小，表明在溫度變化時，針狀焦體積變化小，抗熱性能就好。熱膨脹系數與針狀焦的顯微結構有很大關系，決定因素是焦粒中微晶的擇優取向程度和孔隙結構，表現在針狀焦纖維狀結構的排列程度、焦粒大小、針狀結構的長寬比等。纖維狀結構含量越高、顆粒長寬比越大，其熱膨脹系數就越小。一般認為煤系針狀焦比油系針狀焦的熱膨脹系數要小。如下表
|
樣品 |
總纖維狀含量% |
熱膨脹系數/10-6K-1 |
|
水島焦 |
47.4 |
2.54 |
|
鞍山焦 |
57.6 |
2.15 |
|
日鐵焦 |
71.7 |
1.55 |
③強度
針狀焦的輕度取決于其絕對孔隙的總數，并與沿紋理方向的熱膨脹系數有關。隨著熱膨脹系數減小，針狀焦抗破碎及抗磨性能降低。煤系針狀焦強度一般低于油系針狀焦，原因是煤系針狀焦孔隙多，排列好，容易破碎。此外煤系針狀焦與粘結劑瀝青親潤性不好，這也導致了煤系針狀焦的強度較低。
④電阻率
電阻率主要受真密度以及孔隙率的影響，此外還與顆粒形狀有關。在電極成型時，如果使用加壓法制樣，焦粒呈橫臥排列，電阻率較大。如果采用擠壓成型，針狀焦顆粒順長方向會沿水平擠壓方向排列，此時電阻率就降低。
⑤硫分和灰分
硫是一種有害組分，針狀焦在石墨化時會發生不可逆體積膨脹現象（晶脹），使生產出的石墨材料體積密度減小、電阻率升高、強度降低。晶脹與針狀焦的硫、氮含量和結構有關。針狀焦石墨化時，硫會在升溫階段急劇逸出，使得材料發生膨脹甚至爆裂。工業上一般添加氧化鎳、氧化鈷等，來抑制晶脹。此外在較高溫度下煅燒針狀焦，可以減少石墨化時的晶脹程度。
⑥水分和揮發分
水分和揮發分與生產原料與工藝有關，減少水分與揮發分，提高煅燒收率，也是評價針狀焦性能的一個重要指標。
幾種針狀焦的理化指標
|
品種 |
水分% |
揮發分% |
真密度g/cm3 |
灰分% |
硫% |
|
新日化焦（煤） |
0.13 |
0.28 |
2.12 |
0.01 |
0.28 |
|
三菱焦（煤系） |
0.14 |
0.68 |
2.13 |
0.01 |
0.28 |
|
鞍山焦（煤系） |
0.55 |
0.81 |
2.12 |
0.03 |
0.28 |
|
錦州焦（油系） |
0.24 |
0.48 |
2.12 |
0.08 |
0.48 |
煤系針狀焦國家性能指標標準
| 性能 |
指標 |
|||
|
優級 |
一級 |
二級 |
||
|
真密度g/cm3 |
≥ |
2.13 |
2.13 |
2.12 |
|
硫% |
≤ |
0.4 |
0.4 |
0.5 |
|
氮% |
≤ |
0.5 |
0.6 |
0.7 |
|
揮發分% |
≤ |
0.3 |
0.4 |
0.4 |
|
灰分% |
≤ |
0.2 |
0.3 |
0.3 |
|
水分% |
≤ |
0.15 |
0.15 |
0.15 |
|
熱膨脹系數（100-600）10-6K-1 |
≤ |
1.0 |
1.3 |
1.5 |
|
電阻率um.m |
≤ |
600 |
600 |
600 |
|
振實密度g/cm3 |
≥ |
0.9 |
0.88 |
0.85 |
摘自 ：瀝青基碳材料
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針狀焦的制備與應用研究進展
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油系針狀焦的研究與生產現狀
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