【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。5 改造方案 建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案 建設(shè)規(guī)模項(xiàng)目建成后企業(yè)的石墨電極生產(chǎn)能力由 15000 噸/年提高到 30000噸/年，新增能力 15000 噸/年。 產(chǎn)品方案 產(chǎn)品品種及規(guī)格石墨電極主要以石油焦、針狀焦為原料，煤瀝青作結(jié)合劑，經(jīng)煅燒、配料、混捏、壓型、焙燒、石墨化、機(jī)加工而制成，是在電弧爐中以電弧形式釋放電能對(duì)爐料進(jìn)行加熱熔化的導(dǎo)體，根據(jù)其質(zhì)量指標(biāo)高低，可分為普通功率、高功率和超高功率。目前企業(yè)產(chǎn)品石墨電極主要為普通功率電極，本次改造擬調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品水平，主要生產(chǎn)技術(shù)含量高的高端產(chǎn)品大規(guī)格超高功率石墨電極。本項(xiàng)目產(chǎn)品品種、規(guī)格及產(chǎn)量確定如下：HD 高體密（浸漬）石墨電極 5000 噸/年HP 高功率石墨電極 5000 噸/年UHP 超高功率石墨電極 20220 噸/年產(chǎn)品規(guī)格為 216。200～216。600mm，其中 216。550mm 以上規(guī)格的產(chǎn)品達(dá)到 2 萬(wàn)噸 /年。 產(chǎn)品特點(diǎn)石墨電極具有高取向性、高結(jié)晶性、高體積密度，具有優(yōu)良抗熱震性、抗氧化性，在急冷急熱狀態(tài)下具有很高的機(jī)械強(qiáng)度。而超高功率石墨電極還具有如下的技術(shù)特點(diǎn):（1）超高功率電極的電阻率低，比普通電極低 30～40%，電阻分布十分均勻，導(dǎo)電性能特別好。216。550mm 及以上規(guī)格的超高功率電極電阻率只有 μΩm，比普通規(guī)格電極低 3μΩm。（2）超高功率電極可以承受大電流、高負(fù)荷。216。550mm 超高功率電極允許電流負(fù)荷可以達(dá)到 45000~65000A，其電流密度達(dá)到18～27A/cm 2，比同規(guī)格普通電極電流密度大 40%左右。（3）超高功率電極在電弧爐煉鋼時(shí)電力消耗低，單耗可降低20～25%。 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)指標(biāo)（1）產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)①《浸漬石墨電極》YB/T142 —1998；②《高功率石墨電極》YB/T4089—2022； ③《超高功率石墨電極》YB/T4090—2022。（2）產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)石墨電極技術(shù)指標(biāo)表表 51序號(hào)技術(shù)指標(biāo) 單位高體密（浸漬）高功率 超高功率1 電極直徑 mm 450 450 4502 電阻率不大于μΩ．m 3 抗折強(qiáng)度不小于 MPa 11 124 彈性模量不大于 GPa 12 12 145 灰分不大于 % 6 體積密度不小于 g/cm3 7熱膨脹系數(shù)不大于106/℃ 2 8 允許電流負(fù)荷 A 24000~34000 25000~40000 32022~450009 電流密度 A/cm2 15~21 15~24 19~27大規(guī)格超高功率石墨電極技術(shù)指標(biāo)表表 52序號(hào) 技 術(shù) 指 標(biāo) 單位 公稱(chēng)直徑216。550～600mm 備 注1 電阻率不大于 μΩ．m 2 抗折強(qiáng)度不小于 MPa 3 彈性模量不大于 GPa 144 體積密度不小于 g/cm3 5熱膨脹系數(shù)（100～600℃ ）不大于106/℃ 工藝方案與設(shè)備方案 工藝方案 生產(chǎn)方法本項(xiàng)目 HD 高體密（浸漬）石墨電極和 HP 高功率石墨電極的生產(chǎn)方法為：外購(gòu)石油焦通過(guò)罐式煅燒爐生產(chǎn)出煅燒焦，經(jīng)破碎、配料、成型、焙燒、浸漬、石墨化為成品。UHP 超高功率石墨電極的生產(chǎn)方法為：采用高取向性、高結(jié)晶性、高體積密度、易于石墨化的油系針狀焦直接配料、成型、焙燒、浸漬、石墨化為成品。 生產(chǎn)工藝流程本項(xiàng)目石墨電極主要生產(chǎn)工藝流程如圖 51 所示。石油焦原料 煅燒 破碎 中碎 篩分混捏焙燒 壓型石墨化電腦配料雷蒙粉碎浸漬產(chǎn)品圖 51 石墨電極的生產(chǎn)工藝流程圖說(shuō)明：上圖為高體密（浸漬）石墨電極、高功率石墨電極的生產(chǎn)工藝流程，超高功率石墨電極沒(méi)有煅燒工藝過(guò)程，后續(xù)工藝相同。 生產(chǎn)工藝流程說(shuō)明石墨電極主要生產(chǎn)工藝流程說(shuō)明如下：（1）煅燒根據(jù)石墨電極產(chǎn)品的要求，原料石油生焦先進(jìn)入煅燒爐進(jìn)行煅燒。煅燒溫度 1200～1500℃，目的是將石油焦中揮發(fā)份盡量除掉，減少 ？含量，使石油焦石墨化程度提高，提高石墨電極的高溫強(qiáng)度和耐熱性能，并改善石墨電極的電導(dǎo)率。（2）壓型在壓型工序，煅燒后的糊料經(jīng)擠壓后制成多種不同規(guī)格的電極毛坯。電極毛坯的壓型工藝在很大程度上決定著成品的主要性質(zhì)，直接影響工序生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定比重和成品的內(nèi)在質(zhì)量。本項(xiàng)目采用電極油壓擠壓機(jī)，根據(jù)不同產(chǎn)品要求，控制擠壓壓力和擠壓速度兩個(gè)關(guān)鍵工藝參數(shù)，使多種規(guī)格的電極生坯體積密度控制在 ～。（3）焙燒焙燒工序是把成型的生坯加熱到高溫（約 1000℃），使粘結(jié)劑轉(zhuǎn)變成網(wǎng)格焦炭，其目的是排除揮發(fā)份，使制品體積得到充分收縮，幾何形狀固定、降低電阻率，使制品具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱、耐腐蝕、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性良好。（4）浸漬浸漬工序是將壓型后的坯料置于高壓釜內(nèi)，在規(guī)定的溫度和壓力下，使浸漬液滲透到制品氣孔中。先將壓型后坯在預(yù)熱爐內(nèi)加熱到規(guī)定溫度，目的在于排除吸附在微孔中的氣體和水份，并使之與浸漬劑的加熱溫度相適應(yīng)。預(yù)熱后立即裝入浸漬罐內(nèi)，在保持一定溫度下，抽真空以進(jìn)一步除去各 ？中的空氣。達(dá)到規(guī)定的真空度后，加入浸漬劑。在壓力下將浸漬劑強(qiáng)制浸入制品 ？中，維持加壓到規(guī)定時(shí)間后取出。（5）石墨化石墨化工序是在石墨化爐內(nèi)將焙燒后的電極進(jìn)行石墨化處理。本項(xiàng)目采用國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的內(nèi)熱串接石墨化爐，以滿(mǎn)足大規(guī)格超高功率石墨電極產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。 設(shè)備方案 （1）設(shè)備選擇原則根據(jù)改造后產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)特點(diǎn)和產(chǎn)品的工藝流程確定生產(chǎn)設(shè)備；所選設(shè)備技術(shù)先進(jìn)、生產(chǎn)效率高、安全可靠、節(jié)能、環(huán)保；設(shè)備的配置數(shù)量根據(jù)新增生產(chǎn)能力和產(chǎn)品方案進(jìn)行確定。（2）設(shè)備選擇企業(yè)現(xiàn)有的煅燒系統(tǒng)、破碎系統(tǒng)、壓型系統(tǒng)、焙燒系統(tǒng)、浸漬系統(tǒng)、石墨化系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)已形成石墨電極生產(chǎn)能力 15000 噸/年，本次改造在此基礎(chǔ)上，對(duì)擠壓機(jī)和環(huán)式焙燒窯進(jìn)行改造，同時(shí)新增加隧道窯、內(nèi)串石墨化爐、高壓浸漬等設(shè)備，以及必要的檢測(cè)設(shè)備，以滿(mǎn)足大規(guī)格超高功率產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。本次改造新增主要工藝設(shè)備及檢測(cè)設(shè)備（含改造設(shè)備）共計(jì) 23 臺(tái)（套） ，設(shè)備投資 8220 萬(wàn)元，具體設(shè)備選擇詳見(jiàn)表 53。新增（改造）主要工藝設(shè)備明細(xì)表表 53序號(hào) 設(shè) 備 名 稱(chēng) 型號(hào)規(guī)格數(shù)量（臺(tái)、套）總價(jià)（萬(wàn)元）電量（kW） 備注一 煅燒車(chē)間1 24 罐逆流式煅燒爐 1（座） 315二 壓型車(chē)間1電極擠壓油壓機(jī)（包括抽真空及破碎通風(fēng)改造）Dy772500A 1 120 80 改造2 電子配料系統(tǒng) 1（組） 15 5合 計(jì) 2 135 85三 焙燒車(chē)間1 18 室敞開(kāi)式雙層環(huán)式焙燒 1（座） 380 改造序號(hào) 設(shè) 備 名 稱(chēng) 型號(hào)規(guī)格數(shù)量（臺(tái)、套）總價(jià)（萬(wàn)元）電量（kW ） 備注窯230 室敞開(kāi)式雙層環(huán)式焙燒窯1（座） 460 改造合 計(jì) 2（座） 840四 隧道窯車(chē)間1 隧道窯 1（座） 2780 215其中：機(jī)械設(shè)備 1 1980電氣設(shè)備 1 420耐火材料 1 280其他 100五 浸漬車(chē)間1 浸漬系統(tǒng) 1 1055 100其中：熱媒系統(tǒng) 1 85預(yù)熱系統(tǒng) 1 260瀝淸系統(tǒng) 1 240加壓系統(tǒng) 1 85抽真空系統(tǒng) 1 75冷卻系統(tǒng) 1 45瀝青供給系統(tǒng) 1 55自動(dòng)控制系統(tǒng) 1 60其他 150六 石墨化車(chē)間1 內(nèi)熱串接石墨化爐 1（座） 3015 16200其中：變壓器及輔助設(shè)施 1 880鋁排 1（組） 530銅排 1（組） 440導(dǎo)電電極 1（組） 285耐火材料 315多功能行車(chē) 2 90頂推裝置 1 75冷卻水系統(tǒng) 1 25抓斗機(jī) 2 20其他 355序號(hào) 設(shè) 備 名 稱(chēng) 型號(hào)規(guī)格數(shù)量（臺(tái)、套）總價(jià)（萬(wàn)元）電量（kW ） 備注七 檢測(cè)設(shè)備1 炭素試樣電阻率測(cè)試儀 TA901A 12 電極電阻率測(cè)試儀 GMⅢ 13 接頭電阻率測(cè)試儀 HDJ2 14 抗折強(qiáng)度測(cè)試儀 LDS2KN 15 熱膨脹系數(shù)儀 SRP1000 16 彈性模量?jī)x DT10W 17 分析天平 TGA 28 灰分分析裝置 19 揮發(fā)分分析裝置 110 真密度分析裝置 111 瀝青分析裝置 112 粒度組成篩分裝置 113 焙燒溫度電腦監(jiān)控系統(tǒng) 2合 計(jì) 15 80 10總 計(jì) 23 8220 16610（3）主要設(shè)備選擇論證1）內(nèi)熱串接石墨化爐①選擇的理由本項(xiàng)目石墨化選擇內(nèi)熱串接石墨化爐主要是為了滿(mǎn)足產(chǎn)品超高功率石墨電極的生產(chǎn)要求。同時(shí)與傳統(tǒng)石墨化爐相比，可大大提高產(chǎn)品質(zhì)量，該產(chǎn)品由自身作電阻進(jìn)行導(dǎo)電加熱，制品各部位溫度易達(dá)成一致，使產(chǎn)品電阻率非常均勻。而傳統(tǒng)的艾奇遜爐是靠在產(chǎn)品周?chē)犹黼娮枇?，先通電加熱電阻料，再由電阻料去加熱產(chǎn)品，因此存在產(chǎn)品表面電阻率由于內(nèi)部受熱不均而不均勻的缺陷。本項(xiàng)目所選擇的爐型非常適合 216。550mm 及以上規(guī)格超高功率電極的石墨化，石墨轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)品單位能耗較傳統(tǒng)生產(chǎn)方法低 20%以上，節(jié)能環(huán)保，是目前國(guó)內(nèi)超高功率石墨電極石墨化爐改造的發(fā)展方向 ？。②主要技術(shù)參數(shù)產(chǎn)量：3 萬(wàn)噸/年每爐裝爐量：50 噸最大產(chǎn)品規(guī)格: 216。700mm 爐型：∏型爐尺寸：長(zhǎng) 217m，寬 2清爐及裝爐準(zhǔn)備時(shí)間：8 小時(shí)裝爐時(shí)間：8 小時(shí)通電時(shí)間：10～16 小時(shí)，平均 12 小時(shí)冷卻時(shí)間：72～96 小時(shí)出爐及清保溫料：8 小時(shí)平均生產(chǎn)周期：120 小時(shí)備用檢修爐數(shù)量：2 臺(tái)正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要爐數(shù)量：10 臺(tái)合計(jì)需爐數(shù)量：12 臺(tái)爐芯最高溫度：3000～3200℃爐芯電流密度：35～45A/cm 2熱效率：55%2）隧道窯 ①選擇的理由本項(xiàng)目二次焙燒采用隧道窯。我國(guó)在 2022 年前后引進(jìn)德國(guó)費(fèi)士特?因卡公司相關(guān)技術(shù)在吉林炭素和大同炭素先后建成兩座隧道窯，以實(shí)現(xiàn)石墨電極的二次焙燒，目前南通炭素、士達(dá)炭素也先后建成投產(chǎn)，從以上公司進(jìn)行二次焙燒的產(chǎn)品質(zhì)量及運(yùn)行情況看，該設(shè)備具有如下技術(shù)先進(jìn)性：a. 產(chǎn)品質(zhì)量得到提高，與傳統(tǒng)二次焙燒相比，產(chǎn)品在窯內(nèi)溫度十分均勻，因此產(chǎn)品各部位電阻率十分均勻，均質(zhì)性好。b. 適于大規(guī)模連續(xù)性生產(chǎn)。c. 生產(chǎn)周期縮短，與傳統(tǒng)焙燒相比生產(chǎn)周期縮短 2/3 以上，以生產(chǎn)超高功率為例，可縮短生產(chǎn)周期 30 多天。d. 浸漬品在特別的耐熱匣缽內(nèi)，不需要填充料保護(hù)，產(chǎn)品裝出均在室外進(jìn)行，生產(chǎn)操作得以簡(jiǎn)化，操作環(huán)境良好。e. 節(jié)約能源，與普通焙燒窯相比，焙燒浸漬品對(duì)瀝青產(chǎn)生的揮發(fā)份作為加熱燃料使用，使燃料消耗大大降低，這是隧道窯技術(shù)上的一大特點(diǎn)，可節(jié)省能耗 60%左右。f. 浸漬品二次焙燒中析出的瀝青沉積在底盤(pán)上，在 650～250℃溫度下干餾成瀝青焦，可以回收利用。g. 環(huán)保效果好，該技術(shù)將生產(chǎn)工藝技術(shù)與環(huán)保技術(shù)有機(jī)結(jié)合，產(chǎn)品在加熱過(guò)程中排出的煙氣通過(guò)專(zhuān)用風(fēng)機(jī)從隧道窯內(nèi)抽出后送入專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的燃燒室進(jìn)行燃燒，燃燒后的熱煙氣再由專(zhuān)門(mén)的風(fēng)機(jī)送入窯內(nèi)對(duì)制品進(jìn)行加熱，如此循環(huán)往復(fù)，不僅充分利用熱能，同時(shí)又使煙氣得到了凈化，最后通過(guò)煙囪排放的尾氣完全達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。②主要尺寸及技術(shù)參數(shù)隧道窯主要尺寸及技術(shù)參數(shù)表表 54序號(hào) 項(xiàng) 目 參 數(shù)1 窯內(nèi)車(chē)位（輛） 322 窯內(nèi)存放車(chē)（輛） 31～323 窯內(nèi)尺寸 長(zhǎng)寬高（m） 4 窯車(chē)尺寸 長(zhǎng)寬高（mm） 335429409465 循環(huán)窯車(chē)（輛） 416 1 臺(tái)窯車(chē)裝匣缽（個(gè)） 17 燃料 天然氣或煤氣8 焙燒溫度（℃） 750℃9 制品生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間 168 小時(shí)左右10 產(chǎn)量（年） 30000 噸左右3）2500 噸液壓機(jī)①選擇的理由該設(shè)備可滿(mǎn)足 216。550mm 及以上規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)；產(chǎn)品質(zhì)量較振動(dòng)成型大幅提高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)好，不存在明顯內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷，特別是產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)好，經(jīng)后續(xù)工序加工后產(chǎn)品導(dǎo)電性能優(yōu)越，能滿(mǎn)足高端用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求；設(shè)備產(chǎn)能大，能滿(mǎn)足企業(yè)改造后年產(chǎn) 30000噸石墨電極的生產(chǎn)能力。②主要技術(shù)參數(shù)2500 噸液壓機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表表 55序號(hào) 項(xiàng) 目 參數(shù)1 主柱塞直徑 1200mm2 主柱塞行程 2022mm3 預(yù)壓壓力 22～25MP a4 擠壓壓力 8～15 MPa5 料室直徑 1200mm6 料室長(zhǎng)度 2022mm7 咀型規(guī)格 Φ200～Φ 600 mm8 料室加熱溫度 95～105℃9 咀型溫度 120～130℃10 咀口溫度 200～210℃11 氣動(dòng)操縱壓力 MPa12 擠壓速度 17～20mm/s 工作制度及人員本項(xiàng)目生產(chǎn)車(chē)間采用四班三運(yùn)轉(zhuǎn)工作制。每班工作 8 小時(shí)，全年工作 330 天。本項(xiàng)目建成后企業(yè)定員為 330 人，其中新增人員 150 人。 車(chē)間組成根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程，本項(xiàng)目設(shè)置煅燒車(chē)間、壓型車(chē)間、焙燒車(chē)間、隧道窯車(chē)間、浸漬車(chē)間、石墨化車(chē)間，各生產(chǎn)車(chē)間建筑總面積為 14192m2，其中：（1）煅燒車(chē)間煅燒車(chē)間利用現(xiàn)有廠(chǎng)房，該廠(chǎng)房長(zhǎng) 22m、寬 26m、高 14m，建筑面積 572m2。車(chē)間主要生產(chǎn)任務(wù)是對(duì)原料進(jìn)行煅燒。（2）壓型車(chē)間壓型車(chē)間利用現(xiàn)有廠(chǎng)房，該廠(chǎng)房長(zhǎng) 60m、寬 40m、高 16m，建筑