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石墨电极较容易加工,且加工速度明显快于铜电极。比如采用铣削工艺加工石墨,其加工速度较其它金属加工快2~3倍且不需要额外的人工处理,而铜电极则需要人手挫磨。同样,如果采用高速石墨加工中心制造电极,速度会更快,效率也更高,还不会产生粉尘问题。在这些加工过程中,选择硬度合适的工具和石墨可减少刀具的磨损耗和铜公的破损。如果具体比较石墨电极与铜电极石墨电极的铣削时间,石墨较铜电极快67%,在一般情况下的放电加工中,采用石墨电极的加工要比采用铜电极快58%。这样一来,加工时间大幅减少,同时也减少了制造成本。
石墨在大自然中非常普遍,并且石墨烯是人类已知强度高的物质,但科学家可能仍然需要花费数年甚至几十年时间,才能找到一种将石墨转变成大片石墨烯“薄膜”的方法,从而可以用它们来为人类制造各种有用的物质。据科学家称,石墨烯除了异常牢固外,还具有一系列的特性,石墨烯还是目前已知导电性能出色的材料,这使它在微电子领域也具有的应用潜力。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品,能用来生产未来的超级计算机。
应用领域:
(1)用于电弧炼钢炉;我国电炉钢产量约占粗钢产量的18%左右,炼钢用石墨电极占石墨电极总用量的70%~80%。电炉炼钢是利用石墨电极向炉内导入电流,利用电极端部和炉料之间引发电弧所产生的高温热源来进行冶炼。
(2)用于矿热电炉;矿热电炉主要用于生产工业硅和黄磷等,其特点是导电电极的下部埋在炉料中,在料层内形成电弧,并利用炉料自身的电阻所发出的热能来加热炉料,其中要求电流密度较高的矿热电炉需用石墨电极,例如每生产1t硅需消耗石墨电极约100kg,每生产1t黄磷需消耗石墨电极约40kg。
(3)用于电阻炉;生产石墨制品的石墨化炉、熔化玻璃的熔窑和生产碳化硅用的电炉等都属于电阻炉,炉内所装物料既是发热电阻又是被加热对象,通常,导电用的石墨电极嵌入电阻炉端部的炉头墙中,用于此处的石墨电极不连续消耗。
(4)用于制备异型石墨产品;石墨电极的毛坯还用于加工成各种坩埚、模具、舟皿和发热体等异型石墨产品。
虽说石墨是易切削的材料,但对刀具的损耗特别大,而且加工过程中产生的粉尘不仅会磨损机床内部零件(丝杠、导轨等),甚至会威胁操机人员的身心健康,所以石墨材料的加工需要使用密封性能良好的加工设备。石墨雕铣机则拥有良好的密封性,根据石墨材料的加工特性,配备了多重防护,在导轨面上安装了多层防护盔甲,有效保护丝杠导轨;配有率的集尘系统,有效吸收石墨粉尘 。在其他方面,石墨雕铣机的铸件结构稳定,加工精度高,使用寿命长,可以满足机床重切削或者高速切削的需求。
石墨电极主要应用于电弧炉炼钢及LF炉外精炼,两大领域需求占石墨电极消费的80%以上。电弧炉炼钢是以废钢为主要原料,以三相交流电作电源,利用电流通过石墨电极和金属料之间产生的电弧的高温来加热、熔化炉料。
石墨具有的良好的中子减速性能,在原子反应堆中被用作减速器。铀-石墨反应堆是应用广泛的原子反应堆之一,石墨完全可以满足核电反应堆用减速材料具有高熔点、稳定性和耐腐蚀性的要求。在工业中,石墨还被用来生产固体燃料火箭的喷嘴,导弹的鼻锥,宇宙导航设备的部件,绝缘和防辐射材料。
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