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现代电弧大容量、超高功率化的发展给石墨电极制造业带来深远的影响。现代大型超高功率交流和直流电炉中普遍使用大规格电极（φ500MM以上），使得连接部位在拧紧时由扭矩产生的初始应力和电极自重负荷增加产生的内热效应和外部交换产生的热应力迅速增加，对超高功率石墨电极及接头质量提出更高的要求。实践证明电极折断点一般都在接头连接部位。原料、配料、混捏、压型工序是保证超高功率石墨电极接头产品内在质量的重要工序，因电极接头使用性能的特殊性更需对其进行严格控制。该段工艺流程诀窍较多，把接头生产的头道工序关把严，使生制品达到较高的水平，后工序的问题就更易解决。
本文根据对电极本体与接头生产技术的一些实践认识和体会，总结分析了电极本体与接头压型工艺的不同特点及内在质量控制措施，期望能够对同行业的生产起到一些引导和借鉴作用。
一、原料选择的异同
原料评价是使用的基础，任何一种原料都存在适用性的问题、综合质量和成本的关系，各企业对不同原料有不同的认知，使用上都有各自的特点。超高功率石墨电极接头内在质量不足直接影响产品使用性能，原料使用不合理是导致内在质量差的重要原因之一。
作为生产UHP石墨电极的主要原料，针状焦的性能对电极接头的理化指标和实际使用效果好坏有着直接的关系。UHP石墨电极接头的生产有其特殊性，它不只是是否使用了针状焦的问题，更重要的是需考虑适用性的问题。在针状焦的使用上应将原料分析、制作小样测试CTE（有条件的情况下测试高温下的膨胀性能）、沥青性能（改质沥青和浸渍沥青）及添加剂研究等几方面结合起来。根据对针状焦质量评价结果在生产上尽量解决好制品的体积密度和强度、气胀和综合指标所反映的抗热冲击性等问题，同时从炼钢试验来反映结果，这几方面的结合非常重要，经过多批次的试验，就会对针状焦的性能有本质的认识，也才能生产出符合市场需求的质量的UHP石墨电极接头。而不是仅仅依据针状焦热膨胀系数高低、气胀值、针焦实际颗粒度作为参考指标。
由于针状焦价格昂贵，有些厂家为降低成本采用本体焦替代接头焦生产或本体焦接头焦按一定比例混用来制备石墨电极接头，实践证明生产低规格接头时基本可满足使用要求。但该生产方式易造成产品质量的波动，不利于产品质量跟踪分析，超高功率石墨电极接头制备过程中不宜采用此法。
在石墨电极生产中，考核黏结剂的质量时，主要从煤沥青的软化点、结焦值、密度、黏度和甲笨不溶物及喹啉不溶物来评价。从长期实践来看，结焦值越高越好，溶于喹啉但不溶于甲笨的高分子树脂越高，黏结作用就越强，更有利于石墨电极质量的提高。因此，在考察使用一种沥青时基本是看软化点是否符合生产条件，续集值是否高于50%，β树脂（甲笨不溶物与喹啉不溶物的差值）是否够高。但对于生产接头来说，除要考虑以上特性之外，因为生产配方中粉料比例较大，粉料比表面积大，混捏时更易结团，在选择改质沥青时有必要认真分析研究接头粒度较小这一特征，合理选择改质沥青，不可单纯为提高续集值而忽略改质沥青对粉料的浸润效果。
二、配料工艺的异同
国内接头配料方中的粒度组成一般小于国外产品，各项理化指标和腹胀性能均不如国外产品。在冶炼过程中体现出良好使用性能的国外接头，既有粉料比偏大的粒度配方，也有偏小的。具体至某一厂家选择较大还是较小粒度配方来制备接头，关键要看自身生产设备工艺条件，考虑区配性问题。如利用生产本体的挤压设备生产接头，由于设备原因压制前后压缩比较导致生坯存在较强的弹性后效，若选择粉料比过大的接头配方组成，势必加重了弹性后效的程度，产生诸多微细裂纹等内在缺陷。另一方面，为提高强度而选择粉料比过大的粒度配方若超出适当的界限，由于不可避免地提高了杨氏而导致接头脆性增加。为此，必须在生产过程源头就要考虑到热膨胀性能与机械强度兼容的问题，以避免或降低接头产生裂纹和随之而来的断裂风险，而不是单纯从成品包装工序为本体选择相区配的接头。一方面是为了避免过大的热应力，另一方面是为了保证连接必要的自锁效果。
在石墨电极中加入部分石墨碎可以改善糊的塑性，在挤压时可以减少糊料对挤压嘴子的摩擦阻力，有利于提高压型时生电极的成品率和增加各工序电极的体积密度；加入石墨碎在焙烧和石墨化过程中能增加电极的导热性和导电性能，能够促进结晶的再增长，能够促进石墨化往好的方面发展，对石墨电极理化性能有所改善。实际生产中，超高功率电极本体在加入重量石墨碎后质量可改善。然而，接头加入石墨碎的废品率和内裂废品明显增加。此现象与混捏时沥青没有良好的浸入到石墨碎中去密切相关，致使加工后电极内部内裂废品增加。
粉料的纯度对保证骨料完全被沥青浸润，提高糊料混捏质量非常重要。许多厂家将收尘粉直接排卸到粉料料仓，由于收法粉受风压、风量、中碎系料纯度不易控制。与雷蒙磨磨粉相比，收尘粉的纯度存在较大随机性，因此，除尘器的排卸控制系统需给予严格监控，保证磨粉和收尘粉的充分混合。
三、混捏工艺的异同
糊料混捏过程中，具有一 定流为性的沥青，均匀地涂布和浸润骨料颗粒表面，同时部分沥肝渗透高糊料的密度和黏结性，如果将沥青流变性调整到最佳，这种渗透性就越大，混捏的效果就越好。与本体生产不同的是接头配方的粒度较小，粉子比例较大，因为粉料比表面积大，混捏时更易结转。另一方面，改质沥青软化点较高，煤沥青的黏度较大，沥青铺展及润湿、渗透的难度。两种作用效果叠加势必导致糊料塑性变差的几率大大增加，影响到接头质量的稳定性。
针对接头粒度配方的特殊性必须从混捏工艺制度给予足够的重视，由于接头西方的粉料比较在，混捏时更易结团，这样的糊料表面看沥青量偏大而实际料是发散的，会引起对加入沥青量合适与否的误导，在压型过程中也会给凉料工造成下料温度的误导，按照高油低下的原则进行了下料，实际却千百万下料温度偏低，出现诸如裂纹、气泡、内裂废品增多，同时由于料的浸润程度不同，在挤压过程中料的运动速度存在大的差异易造成分层废品的增加。更为主要的是在缸体内的糊料由于沥青的浸润不匀和温度偏低造成骨料之间啮合不紧，致使挤压出的生坯机械强度偏低。另外，在压型过程中抽真空时，由于负压作用本来就浸润不透的糊料中沥青一部分回缩，加剧了生坯内在缺陷的产生。因此，对生产接头制品，除了在使用前针对改质沥青进行全面的流变性能测定之外，且需充分考虑粒度变化对混捏效果的影响，从而为改质沥青实际生产应用提供依据。
四、压型工艺的异同
挤压成型的实质是糊料在挤压嘴子内的塑性变形过程，挤压成型过程中，糊料经过曲线变形的挤压型嘴要克服因此产生的弯曲应力及外摩擦阻力，曲线变形量越大（压缩比越大）所产生的弯曲应力及外摩擦阻力也随之增加。国外生产电极本体和接头通常选择在二个分离的系统中完成，选用专门的接头挤压设备。而国内采用大压机的大尺寸糊缸压制小截面接头，不同程度地影响了针状焦在挤压过程中的取向度。同时压缩比的增加使生坯弹性后效变大，导致接头生坏存在较多内在缺陷，对生坯成品率产生影响较大。因此，采用大尺寸糊拙著压制小截面接头必须从工艺控制方面来弥补生产设备的不足。影响生坯质量稳定怀的因素有很多，如糊料塑性、挤压压力、捣固压力、保压时间、下料温度、糊缸温度、变径段温度、真空度等，且这些工艺参数之间存在“交互作用”（联合产生影响），很难从调整某一或某几个参数完成整个工艺参数的优化工作，有必要针对本系统生产设备工艺开展不同参数对成品率影响的主次关系人，进而优化整个工艺参数体系。我们曾针对成型工艺的实际生产情况选取了7个成品率影响参数，编制了正交试验方案，对φ318MM接头坯成品率影响因素进行了正交分析，试难发现挤压压力对生坯成品率有明显影响，生坯成品率随挤压压力的增加呈现明显的拐点，挤压压力超过8MN时，随挤压压力的增加生坯弹性后效变大，易导致较多废品的产生，对生坯成品率产生影响较大。在试验下，得到了不同参数对成品率影响的主次关系，从大到小依次为挤压压力、捣固压力、下料温度、变径段温度、真空度、糊缸温度、保压时间。
五、结论
1）UHP石墨电极接头的生产有其特殊性，它不只是是否使用了针状焦的问题，更重要的是需考虑适用性的问题。要做好UHP电极接头的生产，就要从原料开始，充分考虑到电极接头高温下的膨胀性能和机械性能匹配性问题。
2）在选择改质沥青时有必要认真研究分析接头粒度较小这一特征，合理选择改质沥青，不可单纯为提高结焦值而忽略改质沥青对粉料的浸润效果。
3）选择多大粉料比的粒度配方来制备接头，关键要着与 自身生产设备工艺条件，考虑相互匹配性问题。石墨碎子和粉子纯度需进行严格控制。
4）针对接头粒度配方的特殊性必须从混捏工艺足够的重视，与生产本体不同，生产接头的粒度配方粉料比较大，因粉料比表面积大，混捏时更易结团，会引起我们对加入沥青量合适与否的误判，需充分考虑粒度变化夺混捏效果的影响。
5）采用大尺寸糊缸压制小截面接头需从工艺控制方面来弥补设备的不足。影响生坯质量稳定性存在诸多因素，且这些工艺参数之间存在“交互作用”（联合产生影响），应采取科学的试验方案研究不同参数对生坯内在质量的影响。
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