石墨電極根據(jù)原材料和成品理化指標(biāo)的不同,石墨電極分為:普通功率石墨電極(RP)、高功率石墨電極(HP)和超高功率石墨電極(UHP)。
衡量石墨電極質(zhì)量的主要指標(biāo)有電阻率、體積密度、機(jī)械強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)、彈性模量等。石墨電極在使用中的抗氧化性和抗熱震性都與以上幾個(gè)指標(biāo)有關(guān),其準(zhǔn)確度機(jī)械加工產(chǎn)品的質(zhì)量和連接的可靠性也是重要的檢驗(yàn)項(xiàng)目。
●電阻率
導(dǎo)體對(duì)電流通過(guò)時(shí)的阻力。數(shù)值上等于給定溫度下長(zhǎng)度為1m、截面積為1㎡的導(dǎo)體的電阻,減少使用中的消耗。通常采用壓降法測(cè)量,電阻率的大小可以衡量石墨電極的石墨化程度,石墨電極的電阻率越低,導(dǎo)熱系數(shù)越高,抗氧化性能越好。
●體積密度
提高體積密度有利于減少氣孔率,提高機(jī)械強(qiáng)度,提高抗氧化能力。但如果堆積密度太大,則耐熱震性會(huì)下降。因此,應(yīng)采取其他措施來(lái)彌補(bǔ)這一不足。如提高石墨化溫度以提高電極的導(dǎo)熱系數(shù)以及以針狀焦為原料以降低成品的熱膨脹系數(shù)等。
●機(jī)械強(qiáng)度
石墨電極的機(jī)械強(qiáng)度分為抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度3種,主要測(cè)定抗彎強(qiáng)度,抗彎強(qiáng)度是石墨電極在使用中與斷裂相關(guān)的性能指標(biāo)。在電爐中,當(dāng)電極與非導(dǎo)電物體接觸時(shí),或由于碰撞倒塌、強(qiáng)烈振動(dòng)等原因,石墨電極往往存在被折斷的危險(xiǎn),抗彎強(qiáng)度高的石墨電極不容易被打破。
●彈性模量
彈性模量是機(jī)械性能的一個(gè)重要方面。它是衡量材料彈性變形能力的指標(biāo),是指彈性變形范圍內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變比。彈性模量越大,產(chǎn)生所需應(yīng)力的彈性變形越大,脆性材料的彈性模量越大,柔性材料的彈性模量越小。
●熱膨脹系數(shù)
石墨的熱膨脹系數(shù)作為影響電極熱性能的一個(gè)非常重要的參數(shù),該值越低,表明國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性越強(qiáng),抗氧化性能越高,在使用中可以體現(xiàn)性能破碎越少,消耗越低。
石墨電極的質(zhì)量取決于原材料性能、工藝技術(shù)、管理和生產(chǎn)設(shè)備,其中原材料性能是首要條件。普通功率石墨電極,采用普通級(jí)石油焦生產(chǎn),其物理機(jī)械性能較低,如電阻率高、線膨脹系數(shù)大、抗熱震性能差,因此允許的電流密度較低。
高功率石墨電極采用優(yōu)質(zhì)石油焦(或低品級(jí)針狀焦)生產(chǎn),其物理機(jī)械性能高于普通功率石墨電極,允許更大的電流密度。超高功率石墨電極必須使用高品位針狀焦生產(chǎn)。高功率和超高功率石墨電極的接頭質(zhì)量尤為重要。不僅接頭坯料的電阻率和線膨脹系數(shù)比電極本體小,而且接頭坯料還應(yīng)具有較高的抗拉強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)。為了增強(qiáng)電極連接的可靠性,連接器應(yīng)配備連接螺栓。