(1)用于电弧炼钢炉石墨电极主要用于电炉炼钢。电炉炼钢是利用石墨电极向炉内导入电流,强大的电流在电极下端通过气体产生电弧放电,利用电弧产生的热量来进行冶炼。根据电炉容量的大小,配用不同直径的石墨电极,为使电极连续使用,电极之间靠电极螺纹接头进行连接。炼钢用石墨电极约占石墨电极总用量的70~80%。(2)用于矿热电炉石墨电极矿热电炉主要用于生产铁合金,纯硅、黄磷、冰铜和电石等,其特点是导电电极的下部埋在炉料中,因此除电板和炉料之间的电弧产生热量外,电流通过炉料时由炉料的电阻也产生热量。每吨硅需消耗石墨电极150kg左右,每吨黄磷需消耗石墨电极约40kg。(3)用于电阻炉生产石墨制品用的石墨化炉、熔化玻璃的熔窑和生产碳化硅用的电炉等都是电阻炉,炉内所装物料既是发热电阻,又是被加热的对象。通常,导电用的石墨电极插入炉床端部的炉头墙中,故导电电极并不连续消耗。此外,大量的石墨电极毛坯还用于加工成各种坩埚、石墨舟皿、热压铸模和真空电炉发热体等异型产品。如在石英玻璃行业,每生产lt电熔管需用石墨电极坯料10t,每生产lt石英砖消耗电极坯料100kg。
石墨制品的主要用途
一、作为导电材料使用
用电弧炉或矿热电炉冶炼各种合金钢、铁合金或生产电石(碳化钙)、黄磷时,强大的电流通过炭素电极(或连续自焙电极———即电极糊)或石墨化电极导入电炉的熔炼区产生电弧,使电能转化成热能,温度升高到2000摄氏度左右,,从而达到冶炼或反应的要求。金属镁、铝、钠一般用熔 盐电解制取,这时电解槽的阳极导电材料都是采用石墨化电极或连续自焙电极(阳极糊、有时用预焙阳极)。熔盐电解的温度一般在1000摄氏度以下。生产烧碱(氢氧化钠)和氯气的食盐溶液电解槽的阳极导电材料,一般都用石墨化阳极。生产金刚砂(碳化硅)使用的电阻炉的炉头导电材料,也是使用石墨化电极。
除上述用途外,炭和石墨制品作为导电材料广泛用于电机制造工业 作为滑环和电刷,此外还用作干电池中的炭棒,探照灯或产生弧光用的弧光炭棒,水银整流器中的阳极等。
二、作为耐火材料使用
由于炭和石墨制品能耐高温和有较好的高温强度及耐腐蚀性,所以很多冶金炉内衬可用炭块砌筑,如炼铁炉的炉底、炉缸和炉腹,铁合金炉和电石炉的内 衬,铝电解槽的底部及侧部。许多贵重金属和稀有金属冶炼用的坩埚、熔化石英玻璃等所用的石墨化坩埚,也都是用石墨化坯料加工制成的。作为耐火材料使用的炭和石墨制品,一般不应在氧化性气氛中使用。因为,无沦是炭或石墨在 氧化性气氛的高温下很快烧蚀。
三、作为耐腐蚀的结构材料使用
经过用**树脂或无机树脂浸渍过的石墨化电极,具有耐腐蚀性好、导热性好、渗透率低等特 点,这种浸渍石墨又称为不透性石墨。它大量应用于制作各种热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵等设备,广泛应用于石油炼制、石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门,可节省大量的不锈钢等金属材 料。不透性石墨生产已成为炭素工业的一个重要分支。
四、作为耐磨和润滑材料使用
炭和石墨材料除具有化学稳定性高的特性外,还有较好的润滑性能。在高 速、高温、高压的条件下,用润滑油来改善滑动部件的耐磨性往往是不可能的。石墨耐磨材料可以在-200到2000摄氏度温度下的腐蚀性介质中并在很高的滑 动速度下(可达100米/秒)不用润滑油而工作。因此,许多输送腐蚀 性介质的压缩机和泵广泛采用石墨材料制成的活塞环、密封圈和轴承。它们运转时*加入润滑剂。这种耐磨材料是用普通的炭或石墨材料经过**树脂或液态金属材料浸渍而成。石墨乳剂也是许多金属加工(拔丝、拉管等)的良好润滑剂。
五、作为高温冶金及**纯材料生产用的结构材料
如生产单晶硅用的晶体生长坩埚、区域精炼容器、支架、夹具、感应加热器等,都是用高纯度石墨材料加工而成 的。用于真空冶炼中的石墨隔热板和底座,高温电阻炉炉管、棒、板、格栅等元件,也是用石墨材料加工制成的。
六、作为铸模、压模使用
炭和石墨材料的热膨胀系数小,而且耐急冷急热性好,所以可以用作玻璃器皿的铸模和黑色金属及有色金属或稀有金属的铸模。用石墨铸模得到的铸件,尺寸精确, 表面光洁,不加工即可直接使用或只要稍加工就可使用,因而节省了大量金属。生产硬质合金(如碳化钨)等粉末冶金工艺,通常用石墨材料加工压模、烧结用的舟皿。
七、在原子能工业及军事工业中的使用
石墨因为具有良好的中子减速性能,较早用于原子反应堆中作为减速材料。石墨反应堆是目前较多的一种原子反应堆。原子反应堆用的石墨材料必须具有较高的纯 度。一些经过特殊处理的石墨(如在石墨表面渗入耐高温的材料)及再结晶石墨、热解石墨,具有在较高温度下较好的稳定性及较高的强度重量比。所以,它们可以用于制造固体燃料火箭的喷嘴、导弹的鼻锥、宇宙航行设备的零部件。