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石墨的具体应用有哪些?

发布:2016年5月12日 修改:2016年5月12日 所属分类:行业新闻 访问统计:891

 1、作耐火材料   

 
    包括耐火砖,坩祸,连续铸造粉,铸模芯,铸模洗涤剂和耐高温材料。近20年来,耐火材料工 业中两个重要的变化是镁碳砖在炼钢炉内衬中被广泛应用,以及铝碳砖在连续铸造中的应用.使石墨耐火材料与炼钢业紧密相连,全世界炼钢业约消耗 70 %的耐火材料。
 
     l ) 镁碳砖镁碳耐火材料是 60 年代中期,由美国研制成功;70 年代,日本炼钢业开始把镁碳砖用于水冷却电弧炉炼钢中.目前在世界范围内镁碳砖已大量用于炼钢,并已成为石墨的一种传 统用途.80 年代初,镁碳砖开始用于氧气顶吹转炉的炉衬.目前英国用作氧气顶吹炼钢炉衬的 材料大部分是镁碳砖,炉衬寿命为 1000 次一 1500 次,而日本,炉衬的寿命为2000 次一 2500 次。 
     
    2 ) 铝碳砖铝碳耐火材料主要用于连续铸造,扁钢坯自位输管道的保护罩,水下喷管以及油井 
爆破筒等.在日本用连续铸造生产的钢占总生产量的 90 %以上,英国为 60 %。
     3 ) 坩锅及有关制品用石墨制造的成型和耐火的坩锅及其有关制品,例如坩锅,曲颈瓶,塞头和喷嘴等,具有高耐火性,低的热膨胀性,熔炼金属过程中,受到金属浸润和冲刷时亦稳定, 高温下良好的热震稳定性和优良的热传导性,所以石墨增祸及其有关制品被广泛用于直接熔融金属的工艺中。
 
2、 炼钢 
    
    石墨和其他杂质材料用于炼钢工业时可作为增碳剂.渗碳使用的碳质材料的范围, 很广,包括人造石墨,石油焦,冶金焦炭和天然石墨.在世界范围内炼钢增碳剂用石墨仍是土状石墨的主要用途之一。 
 
3、 作导电材料
 
    石墨在电气工业中广泛用来作电极,电刷,碳棒,碳管,水银整流器的正极, 石墨垫圈,电话零件,电视机显像管的涂层等等.其中以石墨电极应用最广,在冶炼各种合金钢, 铁合金时,使用石墨电极,这时强大的电流通过电极导入电炉的熔炼区,产生电弧,使电能转化为热能,温度升高到 2000 ℃ 左右,从而达到熔炼或反应的目的.此外,在电解金属镁,铝,钠时, 电解槽的阳极也用石墨电极.生产金刚砂的电阻炉也用石墨电极作炉头导电材料.电气工业中 所使用的石墨,对粒度和品位要求很高。
 
4、 作耐磨和润滑材料 
 
    石墨在机械工业中常作润滑剂.润滑油往往不能在高速,高温,高压 的条件下使用,而石墨耐磨材料可以在一 200 ℃ 一 2000 ℃ 温度并在很高的滑动速度下 (100m / s )不用润滑油工作.许多输送腐蚀介质的设备,广泛采用石墨材料制成活塞环,密封圈和轴承,它们运转时,勿需加入润滑油,石墨乳也是许多金属加工(拔丝,拉管)时的良好的润 滑剂。 
5、 作耐腐蚀材料 
 
    石墨具有良好的化学稳定性.经过特殊加工的石墨,具有耐腐蚀,导热性好,渗透率低等特点,而广泛用于制作热交换器,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.这些设备用于石油化工,湿法冶金,酸碱生产,合成纤维,造纸等工业部门,可节省大量的金属材料。 
 
6、 作铸造,翻砂,压模及高温冶金材料
 
    由于石墨的膨胀系数小,而且能耐急冷急热的变化, 可作为玻璃器皿的铸模,使用石墨后,黑色金属得到的铸件尺寸精确,表面光洁,成品率高,不经加工或稍作加工就可使用,因而节省了大量金属.生产硬质合金等粉末冶金工艺,通常用石墨材料制成压模和烧结用的舟皿.单晶硅的晶体生长柑祸,区域精炼容器,支架,夹具,感应加热器等,都是用高纯石墨加工而成的.此外,石墨还可以作真空冶炼的石墨隔热板和底座,高温 电阻炉炉管、棒、板、铬、等元件。 
 
7、 用于原子能工业和国防工业 
 
    石墨具有良好的中子减速性能,最早作为减速剂用于原子反应堆中,"铀一石墨"反应堆是目前应用较多的一种原子反应堆.作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点,稳定,耐腐蚀的性能,石墨完全可以满足上述要求.作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高,杂质含量不应超过几十个 ppm ( ppm 为百万分之一),特别是其 中硼的含量应小于0.5ppm 。在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴,导弹的鼻锥, 宇宙航行设备的零件,隔热材料和防射线材料.
 
8、作防垢防锈材料
 
石墨能防止锅炉结垢.有试验表明,在水中加入一定量的石墨粉,能防止锅炉表面结垢.此外石墨涂在金属烟囱,屋顶,桥梁, 管道上可以防腐和防锈. 
 
9、 石墨新用途
   1) 柔性石墨制品.柔性石墨又称膨胀石墨,是 70 年代开发的一种新的石墨制品.1971 年美国研究成功柔性石墨密封材料,解决了原子能阀门泄漏问题,随后德,日,法也开始研制生产.这 种产品除具有天然石墨所具有的特性外,还具有特殊的柔性和弹性。因此,是一种理想的密封 材料,广泛用于石油化工,原子能等工业领域,国际市场需求量逐年增长。
  2) 制作半金属摩擦材料.自 70 年代以来,离合器和自动衬广泛使用半金属摩擦材料.半金属 摩擦材料是将石墨和金属粉,钢纤维,陶土粉用合成树脂粘结而成.这些自动衬主要可用于高 速设备,如飞机,卡车以及越野车的制动装置和离合器片.近几年来,石棉逐渐被石墨所取代. 该领域石墨消耗量取决于汽车工业的发展状况.
 
关于炭和石墨制品的主要用途
 
1.  导电材料 
    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℃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)。熔盐点解的温度一般在 1000℃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,一般都用石墨化电极。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。 炭和石墨制品作为导电材料广泛用于电极制造工业作为滑环和电刷,此外还用作干电池中的炭棒,探灯或产生弧光用的 弧光炭棒,水银整流器中的阳极等。
2.  耐火材料
    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,无论炭或石墨在氧化性气氛的高温下很快烧蚀。
 
3.  耐腐蚀材料 
    经过用有机树脂或无机树脂浸渍过的石墨材料,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、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。不透性石墨生产已称为炭素工业的一个重要分支。 
 
4.  耐磨和润滑材料 
    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℃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。它们运转时无需加入润滑剂。这种耐磨材料是用普通的炭或石墨材料经 过有机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。
 
5.  高温冶金及超纯材料生产用结构材料 
    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,高温电阻炉炉管、棒、板、格栅等元件,也使用石墨材料加工制成的。
 
6.  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。
 
 7.  在原子能工业及军事工业中使用 
    石墨因为具有良好的中子减速性能, 最早用于原子反应堆 中作为减速材料。铀-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 须具有极高的纯度,杂质含量不应超过几十个 ppm,特别是其中硼元素的含量应在 0.5ppm 以 下。为了降低石墨中的杂质含量,在石墨化过程中通入卤素净化气体。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,具有在极高温度下较好 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。 
 
 
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