石墨电极企业生产过程中存在的问题
时间：2017-06-26 作者：91再生 来源：91再生网
石墨因具有很好的性能，被广泛用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门。且作为铸造、翻砂、压模及高温冶金材料，也用于原子能工业和国防工业。
高温下石墨使用寿命缩短
石墨件主要集中在加热器，石墨坩埚，导电筒，连杆等器件上，在其生产、加工、运输等环节中吸收了大量的水器，在高温下容易和气体接触发生氧化，给石墨金属的结构、使用、特性等性能造成很大影响，石墨被氧化后，导致其使用寿命缩短。
残极块高温抗氧化涂料
为了防止石墨高温下氧化产生的腐蚀破坏，所以要找到一种材料给石墨材料穿上一层外衣，能有效保护石墨高温不发生氧化现象。公司GN-207系列残极块高温抗氧化涂料是一种新型的纳米复合陶瓷涂料，涂层硬度可达8H，涂层本身致密，耐酸耐碱，耐高温、单组份无机水性环保无毒害，可长期在800℃高温中使用，能够耐温1000℃，具有耐冷热冲击的功能，与石墨结合强度好，抗热震，不易脱落，透明不沾，光洁度高，涂层表面平滑，电绝缘，施工方便，完全能达到石墨防氧化要求，有效防止石墨金属高温氧化率达到95%以上，还能修复石墨被腐蚀后外形色泽上的缺陷。
我国石墨电极生产工艺已发展了半个多世纪，但与国外先进企业比起来还有很大的差距。这就造成了一方面由于低端石墨电极供大于求，石墨电极生产残极块厂家恶意竞争，导致不少石墨电极生产厂艰难生存；另一方面，我国８０％以上的大型直流电弧炉所用的大规格超高功率电极不得不高价从国外进口。
石墨电极生产行业的发展远落后于使用电极行业的要求。即使普通功率石墨电极，在其生产过程中还存在很多问题，如成品率低、生产成本高、使用效果差等。特别是在石墨电极行业处于低谷时，探究生产工艺上存在的问题和改进措施很有必要。本文主要对一些石墨电极企业生产过程中存在的问题进行分析总结。
１存在问题和差距
１.１原料
国内用于生产超高功率石墨电极的原料客观上存在着差距，国外无论是日本，还是美国，生产石电极用的原料来源稳定，质量可靠。
国内由于针状焦的供应问题，石墨电极生产企业不得不经常更换供应商和原料配比。况且国内的针状焦和进口的针状焦目前还存在一定质量差距。
从主观方面来说，国内生产超高功率石墨电极的残极块厂家从降低成本的角度考虑，生产时掺配了价格较低的大庆石油焦或抚顺石油焦，甚至还有其他石油焦。
更有甚者，个别残极块厂家在生产超高功率电极时粒针状焦也不用，充其量是增加浸渍次数，用这样的电极冒充超高功率电极，必然导致市场上价格混乱，严重危害了很多残极块厂家的利益。
普通功率电极的生产同样存在原料问题。特别是生产步５００ｍｍ和少６００ｍｍ的石墨电极，在选用原料时，通常会选用易石墨化的大庆或抚顺石油焦。
但国内很多残极块企业为了降低成本，缚择葫芦岛焦或者更差的石油焦作原料，在生产过程中就会出现大量废品，最终在用户使用时出现消耗高、掉块等问题。
1.2黏结剂
国外生产石墨电极采用专用的电极沥青，国内的沥青生产残极块厂家在不断努力下也生产出了改质沥青，很多残极块厂家使用后使电极质量得到了提高，但要普及和推广还有一个过程。
很多残极块厂家没有对黏结剂加以重视，有的残极块厂家对煤沥青的认识只是停留在软化点上，别的指标都不检查。生产过程中，黏结剂只有熔化，没有静置过程，必然在成型和焙烧过程中出现大量废品。
1.3配料
（１）由于振动筛或筛网选用上存在问题，粒子的纯度很低，不少残极块厂家的粒子纯度只有５０％￣６０％，所以锅与锅之间粒子料差异很大，很难保证糊料的稳定性。
（２）不少残极块厂家至今还没有采用电子秤配料，配料人为影响因素太多，导致锅与锅之间糊料的塑性和粒度组成差异很大。
（３）配料量过大。有不少残极块厂家由于工人是按产量拿工资，就不管混捏锅最佳生产量是多少，也不管混捏锅最大产量是多少，一味地多配料。生产中混捏锅上面的料都不动，出糊时中间还夹杂着干料出糊时中间还夹杂着干料，生坯质量当然没有保障。
（４）粉子太细。有不少残极块厂家还沿用粉子纯度为7５％，甚至８０％以上；粉料在进行筛分分析时不规范，取来的粉子试样不烘干，有的残极块厂家筛分时连规定玻璃球也没有，这些都会导致生产用的粉子太细。而且国内的混捏锅很难将细粉子混合均匀，使用细粉子不仅成型工序成品率低，焙烧、石墨化成品率也低，最终在用户使用时消耗很高。
（５）收尘粉的不合理使用。收尘粉一是太细，二是杂质含量多。很多大厂在生产过程中将收尘粉用做他用，特别是在超高功率和高功率中不用；即使在普通电极中使用也应是均匀加入，而不是有了加，没了不加，或者直接将收尘粉排入粉料中，粉料和收尘粉非常不均匀地混在一起；如收尘粉加人量超过7％以上，生坯的质量就会受到影响。
（６）配方粒度的合理性。近几年在配方粒度组成方面国内专业技术人员做了很多工作，并且大颗粒配方的理念很受推崇，但这个配方是怎样来的，生产的产品用在什么样炉型上，还需在炭素行业摸索总结。
1.4混捏
（1）湿料混捏。国外很多残极块厂家即使刚进来的针状焦，都进行８００Ｔ二次煅烧，排出针状焦中水分等。而国内不少残极块厂家没有存放干料的库房和料仓，干料就堆放在露天下，不仅会吸附空气中水分，严重的会淋雨。
干混时混捏锅上面观察口有明显的水蒸汽和水滴。仅凭干混将原料中水分全部排出是比较难的，如水留在原料中，当沥青加入时就会影响沥青的渗透，混捏效果就会大大折扣。
（２）不合理的导热油管网系统和混捏温度。很多残极块企业为了省钱，没有请专业人员进行生产工序设计，都是自行设计、制作、安装。特别是导热油管网系统，只是简单地、想当然地连接管道，导热油在管内运行，不能直观反映整个管网内的温度分布情况。
必然出现几台混捏锅的温度不同，而且温度还不断地变化，而混捏时间又是按工艺要求一致，必然导致糊料温度差异很大。
个别企业不是先制定工艺温度，而是工艺温度适应生产条件。导热油炉太小、煅烧余热量太少等等原因，导热油出口温度只有150T左右，甚至还有更低的，也强行生产，出糊温度只有120T左右，而沥青软化点却在８７￣９０Ｘ，糊料塑性必然很差。
（３）干混时间过长，原料的粒度组成遭到破坏.干料加热的重要性被越来越多的人认知，但干料加热必须是在料的粒度不被破坯的前提下。
不少企业为了提高干混温度，不是在混捏锅上增加干料加热器，而是靠延长干混时间，有的甚至将干混时间延长到１ｈ以上，虽然干料温度得到一定的提高，但同时原料粒度组成也遭到破坏。
（４）搅刀与锅底之间间距过大或过小。搅刀与衬板之间的距离应是根据所生产产品粒度而定，不是很多书上笼统所说的不大于３０ｍｍ。
不少企业混捏锅买来用了四五年，也不检查搅刀和衬板磨损情况，由于搅刀与衬板之间的间距过大，使捏合作用变小，引起混捏不均，出现夹干料现象；有的企业修理混捏锅时，又使搅刀与衬板之间间距小于配料的最大粒度，大颗粒料被磨碎，从而改变了料的粒度组成。
（５）生碎块度太大。不少企业生碎破碎时只有一级颚式破碎，破碎后生碎块粒度在５０ｍｍ左右，在混捏过程中很难使其与糊料融为一体，最终在产品使用时掉块。
（６）加人过多黏结剂。虽然增加黏结剂量，糊料的流动性变好，压型工序易成型，但焙烧废品率也增高。不仅给焙烧工序带来空头、变形废品隐患，还会造成最终产品的体积密度和强度降低。
1.5凉料
（１）圆筒凉料，凉料过程中形成大大小小的圆球，在成型过程中，总会出现球与球之间的界面。下料温度若低一点，电极内部就出现很多结构性裂纹。甚至在成品石墨电极中也会出现圆球形的块，最终在用户使用时掉块严重。
（２）圆盘凉料，凉料过程时间越长，温差越大，糊料塑性变差。但时间短了沥青烟气又排不出，造成后工序产品缺陷机会加大。
１．６挤压成型
（１）用小压机挤压大规格产品。在一些残极块企业由于没有大压机，就用小压机强行生产大规格产品。大家知道大压机生产时要将嘴型口一段结构不好的部分切掉，而小压机料室小，一共就能出一、两根产品，所以基本都是两锅糊料接起来的产品，生坯的内部结构也是比较差，在后工序和用户使用时产品断裂在所难免。
（２）无抽真空。抽真空有利于排出糊料中的沥青烟气，所以凉料时温度可以稍高一些，便于成型和提高生坯体积密度。而很多企业用的压机太简单，无抽真空。
（３）无同步剪。所生产出的产品距端头３００￣５００ｍｍ处内部有不少小裂纹，电极加工成成品，正好处在电极孔底位置，石墨电极在使用时常从这里断裂。
（４）内衬磨损后未及时更换。压机使用几年后内衬已磨损，压料环与内衬之间间距增大，预压时糊料从压料环与内衬之间挤出，厚度有的达３０￣５０ｍｍ，这样压机很难保压，糊料在料室内很难被压实。
1.7焙烧（敞开式环式焙烧炉）
1.71测温点不正确
论什么样的焙烧炉，都存在选择测温点问题，如果测温点选得不合理，再合理的曲线也烧不出合格的产品。现实当中很多人最关心的是曲线，对测温点不重视。甚至有很多人认为，曲线温度的执行情况要看炉室的热电偶的温度。
但实践中，虽然控制了热电偶的温度但还是产生很多废品，原因是这个温度点的温度是火道烟气温度。实际上，火道中的热烟气将温度传给耐火砖，耐火砖再将温度传给填充料，填充料再将温度传给制品，制品温度存在温升滞后。
开始升温时温度梯度不超过０.４５T／ｃｍ，当炉室内热电偶温度升到３０0Ｔ以上后，温度梯度可达到２．３－２.５。正因为炉室温度变量太多，同时温升速度也有惯性，所以不能将炉室中间温度做为曲线运行控制点的温度。
选择曲线运行控制测温点应选火道烟气温度最敏感的点，但对于敞开式环式焙烧炉来说就是热烟气在火道内下去，再返上来的转弯的位置。
也有人将热电偶插在紧靠火道第一个火孔外侧的料室中。必须依据选择的测温点来确定升温曲线。
1.72填充料问题多
（１）湿料做填充料，在制品加热过程中，填充料水分蒸发了，填充料下沉，致使制品间隙中出现有实有虚的地方，这在制品塑性阶段就因四周填充料挤压不均而变形；另一方面由于下沉使上层制品端部保护料过薄造成端部氧化。
（２）热料，料的温度高于毛坯黏结剂软化点时，毛坯就要受热软化，而这种突变温度只集中在毛坯表面一层，导致毛坯表面起泡和原有的分层、裂纹加大；返还料的热量还不致于达到使毛坯全部软化的程度，这就使毛坯在焙烧加热过程中受热软化阶段四周填充料挤压力不均而产生变形，同时因局部受热快，造成局部导热快，造成毛坯局部受热快产生局部裂纹或掉块。
某厂敞开式环式焙烧炉装出炉时，工人为了省力，将出炉的红料直接用作上覆盖料，造成填充料严重氧化和产品氧化，还出现了一次烟道着火，将电捕除尘器烧坏。
（３）填充料中有木块、纸壳等物，毛坯在４００ｔ以上，这些杂物燃烧后，它们所占据的空间出现空洞或堆积密度较低地方，使得毛坯内部气体膨胀力大于此时外部挤压力，造成此部位凸出变形和裂纹。
（４）填充料粒度过细。毛坯所用填充料相对毛坯规格过细，在３５０￣５５０Ｔ之间，毛坯内的黏结剂受热产生裂解气体，由于毛坯周围填充料粒度过细，导致透气性差，毛坯内裂解气体不能及时逸出毛坯体外，造成毛坯内气体膨胀压力不断增大，当这种膨胀力超出毛坯表面强度极限时就导致裂纹废品。
（５）填充料粒度过粗。毛坯所用填充料粒度相对毛坯规格过粗，在２５０￣３５０丈之间，由于粒度大的填充料热传导系数大，使小规格毛坯内部膨胀加剧，易产生变形或局部裂纹；另外在挥发阶段由于透气率相对过大，使毛坯中可焦结的裂解物逸出毛坯外量相对增加，最终使产品密度相对降低同时制品表面有细麻点。
1.8浸渍
（１）焙烧品清理不干净。不少残极块厂家焙烧品是靠人工清理，当成型工序油量大时，粘附在电极上焦粒与溢出来的沥青结合在一起，人工很难清理，有的厚达几厘米，电极外面的这层壳必然影响浸渍效果。
（２）预热温度不均匀。局部温差达３００ｔ以上电极浸完后各处体积密度差异很大，导致石墨化工序开裂.
（３）抽真空太差。抽真空用单级射流真空栗，真空度有限，浸渍效果也有限。
1.9石墨化
（１）装炉量太大。为了追求产量和降电耗，盲目加大装炉量。大直流炉出现偏流，石墨化产品出现一头生的现象，用户使用电极掉炉。内串炉中由于电流密度小，石墨化度差。
（２）变压器参数与炉子尺寸不匹配。近几年新建的石墨化炉比较多，不少残极块厂家没有找专业的设计单位设计，而是从生产变压器的残极块厂家和同行那里得到些技术参数，然后就参照别厂石墨化炉砌筑炉子，砌筑过程中再结合自己产品的一些情况做一些调整，结果建成后变压器与炉体不匹配，石墨化后产生的废品多，送电工艺曲线怎么调整也解决不了；由于变压器要征收基本电费，所以选择变压器时要慎重考虑，若变压器容量过大，产量低时，变压器利用率低，虽工艺电量低，综合下来电费不少。
（３）内串石墨化预加紧压力不合理。现在很多厂电极的预加紧油缸是与铜母线和铝排夹紧共用，为了铜母线与铝排接触可靠，油缸压力通常调得大—些，但这样对产品不利，容易造成电极端部裂纹，特别是多柱混装时，容易造成小规产品或其中一柱较长产品开裂.
1.10成品加工
（１）车床的钢性太差。
由于石墨电极向大规格发展，但用于加工电极的车床适合残极块规格制品，不少残极块厂家为了能加工大一些规格，只是简单将床头箱和托架加高，但忽略车床最重要的一点—车床的钢性。在加工电极时，车床的床头箱、托架等都在摆动，先不说这对车床危害有多大，加工出来电极的同心度、精度就可想而知了。
（２）石墨电极本体与接头不匹配
ａ）石墨电极本体与接头内在质量不匹配。一些残极块残极块厂家由于自己不生产石墨电极接头料，接头料是靠外购，常常出现石墨电极本体与接头之间匹配不合理现象。出现最多的是石墨电极本体的体积密度比接头高，另外就是石墨电极本体的电阻率与接头的电阻率相当，或更低一些。必然导致在用户使用时，从接头处断裂频频发生.
ｂ）电极孔和接头不匹配。由于国家标准存在上下偏差的问题，在加工石墨电极孔与接头时，除了用量具量外，必须试预装，否则会因为接头外形大，孔小，连接在一起时偏紧，在使用时易从接头最大径处断裂.
２建议
（１）对残极块电极电极生产企业而言，企业应先建章立制，特别是先根据产品制定好工艺技术规程，而不是根据企业情况制定工艺规程。对那些做不到的应逐步改进。
（２）石墨电极生产应该做好细节。生产管理最好实现看板操作，对每一个细小环节做到实处。
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