碳材料的生產(chǎn)過程是一個嚴(yán)格控制的系統(tǒng)工程。 石墨電極、特種炭素材料、鋁炭素材料、新型高檔炭素材料的生產(chǎn)，離不開原材料、設(shè)備、技術(shù)、管理四大生產(chǎn)要素，以及相關(guān)專有材料。 技術(shù)的結(jié)合。

原料是決定碳材料基本特性的關(guān)鍵要素，原料性能的好壞決定了制成的碳材料的性能。 就超高壓和高壓石墨電極的生產(chǎn)而言，優(yōu)質(zhì)針狀焦是首選，優(yōu)質(zhì)粘結(jié)劑瀝青和浸漬瀝青也是首選。 但只有優(yōu)質(zhì)的原材料，缺乏武器、技術(shù)、管理要素和相關(guān)的know-how，也無法生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的UHP、HP石墨電極。

本文著重就優(yōu)質(zhì)針狀焦的一些特點(diǎn)談一些個人的看法，供針狀焦廠家、電極廠家、科研院所的同仁共同探討。

我國針狀焦工業(yè)化生產(chǎn)雖然晚于美國企業(yè)，但近年來發(fā)展迅速，初具規(guī)模。 從總產(chǎn)量來看，基本可以滿足國外炭素企業(yè)生產(chǎn)針狀焦用UHP、HP石墨電極的需求。 要求。 但針狀焦的質(zhì)量與美國公司相比仍有一定差距。 批次性能的波動影響了大型超高壓和高壓石墨電極生產(chǎn)對優(yōu)質(zhì)針狀焦的需求，尤其是目前還沒有能夠滿足要求的石墨電極接頭。 生產(chǎn)中使用優(yōu)質(zhì)接頭針狀焦。

美國炭素公司常選用優(yōu)質(zhì)石油針狀焦作為生產(chǎn)大規(guī)格超高壓和高壓石墨電極的主要原料。 臺灣碳素公司也使用一些煤基針狀焦作為原料，但只用于生產(chǎn)Φ以下的石墨電極。 我國針狀焦目前以煤基針狀焦為主，各炭素企業(yè)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)大尺寸UHP石墨電極，尤其是優(yōu)質(zhì)接頭的生產(chǎn)往往依賴進(jìn)口石油基針狀焦。美國水島油基針狀焦和美國HSP油基針狀焦為原焦。

目前，各企業(yè)生產(chǎn)的針狀焦一般是通過堿度、真密度、硫濃度、氮濃度、粒度分布、熱膨脹系數(shù)等常規(guī)性能指標(biāo)與美國針狀焦的商業(yè)性能指標(biāo)進(jìn)行比較。但是，與美國相比，在針狀焦分級方面，還缺乏具有不同性能水平的針狀焦分級。 因此，所生產(chǎn)的針狀焦總體上多為“普貨”，并未表現(xiàn)出不同品級的物美價廉的針狀焦。

在針狀焦性能對比方面，炭素企業(yè)除了常規(guī)的性能對比外，還應(yīng)關(guān)注針狀焦的熱膨脹系數(shù)（CTE）、顆粒硬度、各向異性、非抑制態(tài)和抑制態(tài)膨脹數(shù)據(jù)的分類針狀焦的特性，如熱脹冷縮的溫度范圍。 由于針狀焦的熱性能對石墨電極生產(chǎn)過程中石墨化過程的控制非常重要，因此不能排除粘結(jié)劑和浸漬劑瀝青燒結(jié)后產(chǎn)生的瀝青焦熱性能的影響。

1 針狀焦各向異性比較

(A) 樣品：Φ國外碳素廠UHP電極體；

原料針狀焦：英國新代化LPC-U級，比例：100% LPC-U級； 分析：SGL鞋廠； 性能指標(biāo)如表1所示。

(B)樣品：國外碳素廠的Φ電極體； 原料針狀焦：外廠石油針狀焦，配比：100%； 分析：河南八三碳素廠； 性能指標(biāo)如表2所示。

從表1和表2對比可以看出，新代化工煤系LPC-U級針狀焦熱性能各向異性較大，其中CTE各向異性可達(dá)3.61~4.55，內(nèi)部電阻率各向異性程度也比較大，達(dá)到2.06~2.25。 國產(chǎn)石油針狀焦除抗彎硬度優(yōu)于新日化LPC-U級煤系針狀焦外，各向異性評價也遠(yuǎn)高于新日化LPC-U級煤系針狀焦。

成品超高功率石墨電極的各向異性性能分析是評價原料針狀焦好壞的一個非常重要的分析方法，各向異性的大小其實(shí)對電極的生產(chǎn)工藝有一定的影響，各向異性大的電極的耐光沖擊性能遠(yuǎn)好于各向異性小的普通功率電極。

目前國外煤基針狀焦的產(chǎn)量遠(yuǎn)不及石油針狀焦，因?yàn)槟壳疤克仄髽I(yè)面臨原料成本高、價格高的困境，很難100%使用國產(chǎn)針狀焦在超高壓電極的生產(chǎn)中。 生產(chǎn)焦炭，將一定比例的煅燒石油焦和石墨粉混合生產(chǎn)電極，因此國產(chǎn)針狀焦的各向異性性能也很難評價。

2 針狀焦的線性度和體積變化性能

針狀焦的線性和體積變化性能在電極生產(chǎn)的石墨化過程中得到突出。 隨著溫度的變化，針狀焦在石墨化過程的加熱過程中會發(fā)生線性和體積的膨脹收縮變化，這直接影響到石墨化生產(chǎn)中電極燒結(jié)坯的線性和體積變化對于生焦的用途不同。具有不同性質(zhì)和不同等級的針狀焦。 此外，不同等級的針狀焦和煅燒石油焦在線性度和體積變化時的溫度范圍不同。 只有把握好生焦的這一特點(diǎn)，才能更好地控制和優(yōu)化石墨化過程的生產(chǎn)。 這尤其體現(xiàn)在連續(xù)石墨化的生產(chǎn)過程中。

表3為美國康菲石油公司制鞋廠生產(chǎn)的三級石油針狀焦的線性和體積變化及濕度區(qū)間。 油基針狀焦開始升溫時，先發(fā)生線膨脹，但開始線收縮的溫度往往滯后于最高焙燒溫度。 從1525℃到1725℃，又開始線性膨脹。 整個線性收縮的溫度范圍很窄，只有200℃。 普通延遲石油焦整個線收縮的溫度范圍遠(yuǎn)大于針狀焦，煤基針狀焦介于兩者之間，略小于油基針狀焦。 臺灣神戶工業(yè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)所測試結(jié)果顯示，焦炭的熱性能越差，線收縮的溫度范圍越大，可達(dá)到500-600℃范圍，線收縮起始溫度為低的。 1150-1200℃開始出現(xiàn)線收縮，這也是普通延遲石油焦的特點(diǎn)。

針狀焦的熱性能越好，各向異性越大，線收縮的溫度范圍越窄。 一些優(yōu)質(zhì)油基針狀焦的線收縮溫度范圍僅為100-150℃。 了解各種生焦的熱脹冷縮和再膨脹特性變化后，對碳素企業(yè)指導(dǎo)生產(chǎn)石墨化工藝大有裨益，可以防止傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)法造成的一些不必要的質(zhì)量廢鐵動力傳輸方式。 .

3 結(jié)語

把握原材料的各種特性，選擇合理的兵器進(jìn)行搭配，把好的技術(shù)與工藝結(jié)合起來，企業(yè)的管理更趨于科學(xué)合理。 高功率、高功率石墨電極的基礎(chǔ)。