石墨電極的抗熱震性及其影響因素

1石墨電極在高溫下使用時能經受溫度的劇烈變化而不被破壞的性能稱為抗熱震性。線膨脹性質的存在是石墨電極在溫度劇烈波動下破壞的根本原因，如從高溫急劇冷卻時，電極表面因收縮而產生拉應力；反之，從低溫向高溫急劇變化時，會因體積膨脹而產生剪切應力。當產生的應力超過了電極本體或接頭的極限機械強度時，就會引起開裂或斷裂，這是溫度急劇變化時石墨電極被破壞的實質。石墨電極的抗熱震性主要與其本身的線膨脹系數、抗拉強度、熱導率和彈性模量四項指標有關，因此描述石墨電極的抗熱震性的抗熱震準值常用以下公式表達:

R=SaE

式中.R—抗熱震準值；

入熱導率；

S—抗拉強度；

a線膨脹系數；

E彈性模量

影響石墨電極的抗熱震性除了上述四項指標外，比熱容、密度也對抗熱震性產生一定影響，因此可將影響抗熱震性大小的因素從三個方面加以分析。

11.產生熱應力的因素。根本的因素是石墨電極的線膨脹性質，很明顯，電極的線膨脹系數越小，在其他指標相同時抗熱震性也應越好。在考慮線膨脹系數的影響時，不僅要注意到線膨脹系數的大小，還要注意到隨溫度變化時的膨脹均勻性。電極的熱導率被比熱容和密度相除得出一個新的指標“溫度傳導系數”c元，在其他指標相同時，溫度傳導系數越高，產生的應力越小。

2.緩沖熱應力的因素。彈性模量是影響緩沖熱應力的主要因素，電極的彈性模量越小，表明其彈性性質越好，緩沖熱應力的能力越強，也即抗熱震性越好。采用粗顆粒配方，可降低成品的彈性模量，所以石墨電極的質量指標中對彈性模量規定了上限，既要提高產品機械強度又要使彈性模量控制在一定范圍內，是石墨電極生產工藝上的一個難題。

3.抵抗熱應力的因素。熱應力產生以后，能否使電極破裂，這與電極本身抵抗熱應力的能力有關。如果電極具有較高的抗拉強度和抗剪切強度，則在溫度急劇變化的情況下就能抵抗熱應力的破壞作用，電極仍能完好使用。因此提高抗拉強度和抗剪切強度有利于提高石墨電極的抗熱震性能。

從上述三點出發，可將抗熱震準值改用如下公式計算；

式中R—抗熱震準值，單位為W/m；

1—熱導率，單位為W/(m·K)；

S—抗拉強度，單位為Pa；

a—線膨脹系數，單位為1/K；

E—彈性模量，單位為Pa；

C.—電極的比熱容，單位為J/mol·℃；

D.—電極的密度，單位為g/cm。

增大石墨制品的密度，一般來說，機械強度也相應增加，但彈性煤量和線膨脹系數也呈上升的趨勢，這不利于提高制品的抗熱零性，所以提高制品的熱性能和機械性能必須予以綜合考慮，單維采用浸資的方法提高制品的強度而不考慮提高石墨化程度，使用效果并不理想。提高石墨電極的抗熱震性首先應選用線形脹系數低的原料（針狀焦）和合適的粒度組成，在采用浸漬方法增加機械強度的同時，提高石墨化的溫度。

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