石墨的工藝特性主要取決于它的結晶形態(tài)。不同晶型的石墨礦物具有不同的工業(yè)價值和用途。工業(yè)上,天然石墨根據(jù)不同的晶體形態(tài)可分為三類。
1、作耐火材料:石墨及其制品具有耐高溫、高強度的性質,在冶金工業(yè)中主要用來制造石墨坩堝,在煉鋼中常用石墨作鋼錠之保護劑,冶金爐的內襯。
2.作導電材料:在電氣工業(yè)上用作制造電極、電刷、碳棒、碳管、水銀正流器的正極,石墨墊圈、電話零件,電視機顯像管的涂層等。
作鑄造、翻砂、壓模及高溫冶金材料:由于石墨的熱膨脹系數(shù)小,而且能耐急冷急熱的變化,可作為玻璃器的鑄模,使用石墨后黑色金屬得到鑄件尺寸,表面光潔成品率高,不經加工或稍作加工就可使用,因而節(jié)省了大量金屬。在生產硬質合金的粉末冶金工藝中,石墨材料通常用于制造燒結用壓模和瓷舟。晶體生長坩堝、區(qū)域精煉容器、支撐夾具、感應加熱器等。都是由高純度石墨制成的。
此外,石墨還可作為真空熔煉石墨隔熱板和底座、高溫電阻爐管、棒、板、柵等的部件。
隨著高科技的發(fā)展,石墨材料的制備技術不斷完善,滿足不同電火花加工需求的石墨材料層出不窮,市場上誕生了石墨高速銑削機床,數(shù)控電火花加工機床的石墨放電性能也全面提高。
石墨電有能夠耐受大電流條件的特性,另外,在適當?shù)拇旨庸ぴO定條件下,含碳元素的鋼工件加工時產生的腐蝕物和在工作液的高溫下產生的分解物中的碳粒子,由于極性效應的作用,一部分腐蝕物、碳粒子附著在電極表面而形成保護層,粗加工中的石墨電極的損失極小。
石墨材料的熱膨脹系數(shù)小,銅材料的熱膨脹系數(shù)是石墨材料的4倍,因此在放電加工中石墨電極與銅電極相比難以變形,能夠得到更穩(wěn)定可靠的加工精度。 特別是在加工較深窄筋部位的情況下,如果局部變高,則銅電極容易產生彎曲變形,但石墨電極不會這樣; 對于長寬比大的銅電極,加工設定時需要通過修正一定的熱膨脹值來修正尺寸,但不需要石墨電極。
石墨材料密度比銅小,相同體積的石墨電極的重量只有銅電極的1/5。 體積大的電極使用石墨材料非常合適,大大減輕了電火花加工機床主軸的負荷,避免了由于重量大導致電極安裝不方便、加工過程中出現(xiàn)偏航位移等問題,表明在大型模具加工中使用石墨電極是有意義的。
石墨電極按其質量指標高低分為常規(guī)功率、高功率、功率,功率石墨電極占有率近年來不斷上升,2016年達到38%。 石墨電極下游主要包括電弧爐煉鋼、黃磷工業(yè)、磨粒和工業(yè)硅等,其中電弧爐煉鋼占石墨電極需求的一半以上。
石墨化工序是石墨電極生產的關鍵工序,但連接石墨化工藝是國際技術,是國內技術。 采用該技術進行石墨化加工,不僅質量好,而且可以節(jié)約大量電能,其每噸能耗為3200度,與傳統(tǒng)石墨化工藝相比,每噸節(jié)電1000度以上,可以大幅度降低生產成本。