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第四节 碳素制品

  碳素制品具有良好的导电、导热、耐高温、抗热冲击、抗氧化、耐辐射及热稳定性等优 良特性,在冶金工业上应用于电弧炉炼钢作石墨电极,铁合金冶炼用电极糊,铝电解用的阳 极糊,以及高炉、矿热炉、铝电解槽的石墨碳砖等。
    黑龙江省第一个碳素制品企业是哈尔滨电碳厂,于1956年3月8日破土动工,1958年6月2 8日竣工。该厂是国家第一个五年经济计划期间的重点建设项目,其产品主要是为哈尔滨电机 厂等企业生产发电机、电动机配套所需的碳素电刷。而黑龙江省所需的其他碳素制品则由国 家另行分配供应。1970年电弧炉炼钢所需石墨电极供应十分紧缺,黑龙江省曾给哈尔滨电碳 厂投资50万元,安排为地方企业生产石墨电极,也未能生产出来。
    1972年穆棱县于八面通镇建立穆棱电极厂,省投资100万元,将1台原苏联产的废钢打包 机改制成400吨压力机,利用当地所产石墨试生产天然石墨电极,由于设备简陋、工艺技术不 过关,所产电极质量不合格;1974年又用回收废电极生产再生电极,至1979年累计生产400余 吨,于1979年转产炼钢保护渣,企业更名为穆棱炼钢保护材料厂。
    苇河碳素厂是尚志县苇河镇的乡镇集体企业,它的前身是苇河镇联合厂,于1958年由社 员集资筹办的包括榨油、制米、发电的小厂,1959年发现石墨矿,进行土法开采,当时用毛 驴拉碾子生产石墨粉;1964年购置了1台4R型雷蒙磨,企业改称苇河石墨厂。1970——1972年 由于炼钢电极紧缺,自建2座小型倒焰式焙烧窑,安装1台800型立式丝杠压力机,在没有混捏 设备情况下靠人工用大锅炒料生产出再生石墨电极。1973年又上1台500型混捏机。1975年生 产再生电极800吨、石墨粉3000吨,盈利50万元,把榨油、制米、发电分离出去,企业改称苇 河碳素厂。1977年移地新建。1978——1982年由冶金工业部钢铁司组织设计和监制的1500吨 油压卧式电极挤压机,在兰州碳素厂的支援下进行安装和调试,于1982年8月进行批量生产。 又投入资金300多万元,对石墨化电极生产线进行完善配套,先后建起石油焦煅烧、粉碎配料 、油压机成型、倒焰窑焙烧及高温石墨化等设施,安装3340千伏安石墨化炉取代1800千伏安 石墨化炉,从而生产出质量符合国家标准的石墨化电极产品。在此期间还为化工企业研制了 密闭糊,1982年产量达到1000吨。1984年又为铁合金厂研制生产出粗缝糊。1985年底,苇河 碳素厂拥有固定资产495万元,工厂占地面积37万平方米,建筑面积7678平方米,主要设备有 8罐顺流式煅烧炉2座,年产煅后石油焦能力4400吨;4R型雷蒙磨2台,年粉碎能力15000吨; 1500吨油压卧式电极挤压机1台,年成型能力8000吨;容量为35吨的倒焰焙烧窑6座,年产焙 烧电极能力5600吨;3340千伏安变压器1台、石墨化炉6座,年产石墨化电极能力2000吨;50 0型混捏机4台,糊类产品年产能力600吨。1985年生产石墨化电极965吨、焙烧电极180吨、电 极糊1034吨、密闭糊514吨、石墨粉2650吨、石墨化非标准产品183吨、煅后石油焦173吨、碳 块713吨,完成工业总产值318.5万元,实现利润97.8万元,上交税金59.9万元。从建厂到 1985年累计生产石墨粉6万余吨、再生电极4111吨、石墨化电极3368吨、碳素糊类产品5710吨 。其产品销往全国17个省市71家企业,其中石墨碎还销往美国、日本、西德、澳大利亚等国 。累计实现利润708.6万元,上交税金166.8万元。苇河碳素厂发展成为黑龙江省惟一的综 合碳素制品企业,并被冶金工业部定点为全国17个碳素企业之一。
    石墨电极的原料为石油焦及沥青焦,粘结剂为煤沥青。原料经粗碎、高温煅烧、中碎、 筛分、细碎、配料之后,加入粘结剂煤沥青混捏成糊料,经过成型、高温焙烧、浸渍后,再 在2500℃以上的高温进行石墨化处理,经机械加工而成。普通功率石墨电极,从投料到成品 的生产周期要长达60天到120天。苇河碳素厂石墨化电极,其主要工艺流程如下:
    石油焦煅烧:由大庆油田炼油厂购入的石油焦,经粗碎后,装入顺流式煅烧炉中,在隔 绝空气的条件下,经1250—1380℃高温进行干馏,使石油焦中的挥发份由9.5%—13.5%降到 1%左右,水分降到0.3%以下,然后进入雷蒙磨进行破碎筛分,合格粒度的锻后焦放入贮仓。
    混捏:将煅后石油焦、中温沥青按比例混合,并加入焦油作为粘结剂,放入混捏机中进 行混捏,再将10℃左右的热混料装入桶内,由天车吊运至挤压机。
    挤压成型:混捏后的热混料,经1500吨油压卧式挤压机挤压成型,成型后的生电极用水 进行冷却以增加强度。
    焙烧:生电极放入焙烧炉中在1250℃以上温度进行焙烧,使加入的粘结剂进行分解,分 解后产生的碳结合成致密的电极体,为了提高粘结剂的成焦率,提高碳体强度,需进行约3周 时间的缓慢烧制,得到的电极称为焙烧电极或碳素电极。
    石墨化:焙烧后的电极再经石墨化炉进行高温石墨化处理,将电极与炉子的纵向轴线垂 直且相距一定距离水平地分层放在炉内,然后在整个炉膛里装满焦屑并覆盖一层粒状碳化硅 组成防燃层,炉子用直流电加热,严格按升温图表操作,处理温度在2500℃以上,烧制时间 约为一周,其中加热时间为50小时,其余时间用来缓慢冷却。
    机械加工:石墨化后的电极称为石墨电极,在车床上进行削切加工并车出电极的螺丝接 头即为电极成品,经包装入库,发至用户。
    其他碳素制品在成型以前与电极工艺相同,在成型工艺上根据产品用途不
     同采用不同方法加工。其中高纯电碳在混捏后经压片、细碎再成型;糊类制品混捏后经简单 成型即为成品。