石墨电极的线膨胀系数主要与所用原材料的质量有关。普通级石油焦石墨化后的线膨胀系数比较大,不同产地石油焦的线膨胀系数也不同。如果可能,生石油焦应该优化。我国线膨胀系数较低的石油焦是大庆原油生产的石油焦。其次,线膨胀系数与石墨化温度有关,所以普通功率石墨电极的石墨化温度不应低于2500,尤其是接头坯体的石墨化温度更高,这不仅是为了降低电阻率,也是为了降低线膨胀系数。
目前国内大多数石墨化炉都是艾奇逊石墨化炉。通电后,炉芯各部分温差大,所以同炉产品电阻率也大,同一接头毛坯加工的几个接头电阻率也不一样。所以接头的线膨胀系数波动范围比较大,无法保证接头的线膨胀系数一定低于电极体的线膨胀系数。如果接头的轴向线膨胀系数大于电极体的轴向线膨胀系数,由于通电后膨胀量的不同,上下电极的接触端面之间的间隙会增大,这也是接头在碰撞下容易断裂的重要原因之一。接头的径向线膨胀系数大于电极体的径向线膨胀系数,可能导致电极体的接头孔膨胀开裂。
普通功率石墨电极,石墨棒,石墨坩埚,既有圆柱接头,也有圆锥接头。大功率和超大功率石墨电极多为大尺寸电极,且均采用锥形接头连接。锥形接头的加工要求更高,加工质量更重要。电极加工质量不合格,在使用中接头容易脱扣脱落,或者被掉落的物料撞击会在接头处折断。用普通金属切削机床加工石墨电极,对于加工大规格电极刚性不够,容易产生振动,导致加工精度偏差增大(特别是对于已经失去加工精度的老机床)。因此,应对普通机床进行改造,以增加其刚性和稳定性。用高速铣刀加工螺纹时,每加工一定数量的螺纹,铣刀必须刃磨,车床和刀架装置应保持良好的技术状态,以满足螺纹精度要求。“单刀多挑螺纹加工”的方法是一种比较落后的工艺,很难加工高精度的锥螺纹。即使能加工,也很难保证加工质量的稳定性。国外电极加工的高效组合机床都是用梳刀组合刀头加工螺纹。因此,碳素厂在制定技术改造计划时,要把加工设备的改造放在一定的位置,在条件允许的情况下,购置加工精度有保证的组合机床。电极加工也要注意检查量具,不仅要配备完善的量具。
石墨接头坯体的线性膨胀系数被规定为高于电极体的线性膨胀系数。比如超高功率石墨电极体的线膨胀系数设定为不大于1.4x10 _ 6/:(实测温度为100-GOOt),而接头的线膨胀系数设定为不大于1.6x HTVt,这是不合理的。美国联合碳素公司生产的超高功率石墨电极、石墨棒和石墨坩埚的产品样品中所列的典型性能表中,500〜700mm直径体的线膨胀系数为(0.2〜0.6)x KTVT:(实测温度为30〜lOOt:),接头的线膨胀系数为(0.1 ~ 0.4) x 10_VT。