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石墨的用途

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:1012

 石墨的用途

    由于石墨具有许多优良的性能,因而在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部 门获得广泛应用。 

    作耐火材料石墨的一个主要用途是生产耐火材料,包括耐火砖,坩埚,连续铸造粉,铸模芯,铸模 洗涤 剂和耐高温材料。 
    近年来,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的耐火材料。 镁碳砖镁碳耐火材料是年代中期,由美国研制成功,年代,日本炼钢业开始把镁碳砖用于水冷却电弧炉炼中。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。 年代初,镁碳砖开始用于氧气顶吹转炉的炉衬。 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堡罩,水下喷 管以及油井爆破筒等。
     坩埚及有关制品用石墨制造的成型和耐火的坩埚及其有关制品,例如坩埚、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传导性,所以石墨坩埚及其有关制品被广泛用于直接熔融 金属的工艺中。传统的石墨粘土坩埚用含碳量大于的鳞片石墨制造,通常石墨鳞片应大于目 (-筛),而目前国外在坩埚生产技术中的重要改进是,所用石墨的类型、鳞片大小和质量有 了更大的灵活性其次是用碳化硅石墨坩埚替代了传统的粘土石墨坩埚,这是随着炼钢工业中 恒压技术的引进而产生的。采用恒压技术还可以使小鳞片石墨得到应用,在粘土石墨坩埚中, 含碳量达的大鳞片石墨约占/,而在碳化硅石墨坩埚中,大鳞片成分的含量仅占,石墨的含碳 量降为。 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 第一篇石墨生产新工艺新技术 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。
     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。如碱性蓄电池和一些特殊的电碳 制品,要求石墨粒度控制在目目范围内,品位以上,有害杂质(主要是金属铁)要求在以下。 电视机显像管所用的石墨,粒度要求在以下。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-温度并在很高的滑动速度下不用润滑油工作。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。 
 
    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。
 
 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耐烧结用的舟 皿。单晶硅的晶体生长坩埚、区域精炼容器、支架、夹具、感应加热器等,都是用高纯石墨 加工而成的。
此外,石墨还可以作真空冶的石墨隔热板和底座,高温电阻炉炉管、棒、板、 格棚等元件。 用于原子能工业和国防工业 第一章石墨生产新工艺新技术概述 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—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(为百万分之一),特别是其中硼的含量应小于。
 
    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作防垢防锈材料 石墨能防止锅炉结垢,有关单位试验表明,在水中加入一定量的石墨粉(每吨水大约用), 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。 石墨新用途 随着科学技术的不断发展,人们对石墨也开发了许多新用途。柔性石墨制品。柔性石墨又称 膨胀石墨,是年代开发的一种新的石墨制品。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。 1.石墨在冶金行业的应用 利用石墨材料的导热性、热震稳定性、抗浸性、润滑性等特性,制作如下产品:
 
冶金用耐火材料:抗氧化浸渍炭--石墨材料;连铸钢包用铝镁尖晶石--炭砖;铝碳砖; 刚玉--炭质滑板等。这些材料具有蚀损速率较小,热震稳定性、耐侵蚀性、热态强度等高温 性能优良的特点,满足大中型连铸钢包工作条件,值得大力推广。 石墨坩埚:用石墨坩埚作为炉的衬里来熔炼 FeAlC 永磁合金,对杂质元素的控制十分有 效。 高纯石墨结晶器:可广泛使用于铸铜、锌等工业铸锭工艺,具有良好的导热性、缓冷性、 润滑性和耐高温且线膨胀系数小等特点。 石墨提温剂:炼钢转炉加类石墨进行热补偿的技术。类石墨提温机理是:类石墨加入转 炉内受高温逸出挥发分;类石墨中的固定碳向碳下饱和的半钢中熔解;挥发分氧化燃烧;4) 残碳的燃烧;熔解碳在炼钢气氛下氧化。 石墨润滑剂:石墨润滑剂在钛合金熔炼中应用。石墨在温度低于 800℃时能有效地作为 润滑剂使用。 2.石墨在电器、电子行业的应用 彩管低阻内导电石墨涂料:石墨涂料具有良好的导电性、低廉的价格及操作工艺简单的 特点,用于彩管玻壳内外涂敷。 银/石墨电触头材料:电触头是电器开关、仪器仪表中的接触元件,主要承担电路接通、 断开及通过负载电流的作用。银/石墨触头材料由于其具有高的抗熔焊性、低的温升特性和稳 定的低电阻等特点而成功地应用在电路断路器等开关仪器仪表中。石墨的主要作用于阻止触 头粘接和熔焊,并且不形成任何的绝缘物使接触电阻变大。 石墨/丙烯酸导电涂料:导电涂料用于抗静电、电磁屏蔽外,防电磁波干扰。也可作电热 涂料。 石墨导电硅橡胶:导电硅橡胶在现代工业中得到广阔的应用,如计算器及个人计算机中 的像胶接头,高压电缆的半导层等。填充炭黑/石墨的导电硅橡胶材料体积电阻率介于 101~105Ω·cm,具有优良的机械加工性能,并可根据需要开发出各种产品。 石墨还可用于电极、锂离子电池等。(石墨电极具有良好的电性能和化学稳定性,在高 温下机械强度高,杂质含量少,抗振性能好。是热和电的良好导体。广泛用于炼钢电弧炉、 精炼炉、生产铁合金、工业硅、黄磷、刚玉等矿热炉及其他利用电弧产生高温的熔炼炉中。) 3.石墨在机械设备中的应用 利用石墨的自润滑性和良好的耐磨性,可制作如下产品: 人造金刚石合成片:广泛用于磨削加工工具。 石墨型硬质合金耐磨焊条:采用 WC、NbC、VC(W、Ti)、TiC 等碳化物和斯特利 6 钴合金 组成的混合粉末来堆焊,防止零件的磨损。
 
    石墨抗磨材料:石墨材料具有独特的自润滑性和良好的耐磨性而在机械工业领域中的应 用更趋广泛,在机械密封领域中扮演着十分重要的角色。 潜艇泵用石墨轴承:潜艇泵研制的石墨轴承材料,具有高强、高密、耐磨、自润滑性能 好等优良性能。 航空电刷:电刷中加入精炼石墨粉含量控制在 1%~0.1%之间可提高航空电刷耐磨性和润 滑性是提高航空电刷地面寿命试验的优良固体润滑剂。 印染机械用新型复合石墨轴承:采用工程塑料填充石墨研制的新型复合石墨轴承,具有 耐磨性好,摩擦系数小,使用寿命长等优点。 新型石墨换热器:具有很强的耐酸碱、耐温、耐压性能,且使用寿命长。 石墨衬里防腐设备:化工生产中,气体或液体介质对设备的腐蚀是十分常见的,它使设 备的金属结构遭到破坏,出现“跑、冒、滴、漏”现象,造成原料及能源的浪费,还严重污 染环境,甚至酿成重大事故,可见化工设备的防腐极为重要。 4.石墨在化工领域的应用 石墨催化剂:石墨催化有机反应条件温和,选择性高,在催化合成领域有广阔的应用前 景。石墨具有层状结构、良好的热稳定性和膨胀性质以及允许外来分子嵌入等,使它可作为 不同类型的有机反应催化剂,可应用于取代、加成、重排、氧化和还原反应等。 酚醛石墨管:密实无孔,不需再进行浸渍或表面机加工,具有良好的化学稳定性、耐浸 渍和较高的机械强度,可广泛用于石油化工。 石墨制品在水泥回转窑上的应用:石墨可以作为密封、润滑材料,被普遍应用在众多的 水泥回转窑上。其用途主要有二:一是用于窑头、窑尾的密封;二是用于托轮与轮带之间的 润滑。 5.石墨材料与核工程 石墨和炭材料在核工程中的应用领域十分宽广,在核工程的发展中起着助产士的作用, 石墨慢化的反应堆才有可能使天然铀实现自持核裂变*。用足够纯度和密度的石墨,用天然铀 作燃料,自持可控核裂变*是可以实现。在未来核工程的发展中将展现出巨大的活力。 6.石墨的其它用处 吸附剂:膨胀石墨对柴油的吸附很好,在低浓度情况下,残油量很少。 石墨用于防火、隔热。 用石墨制作取暖器、输油管道保温层、以及太阳能热水器等。
 
 
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