国产石墨电极压机抽真空改造的生产实践

国产石墨电极压机 抽真空改造的生产实践

王伟 1 任现峰  2

1. 开封平煤新型炭材料科技有限公司

2. 2.开封平煤新型炭材料科技有限公司

摘要：超高功率石墨电极是钢厂电弧炉炼钢绝佳的一种耐高温石墨质导电材料，石墨电极在全世界电弧炉钢厂炼钢过程中都有着大量的应用。而随着我国生产力的提升，全国各地环境保护的需要，特别是废钢量将逐渐增加，未来钢厂将对石墨电极的需求不断增加。因此如何有效提高石墨电极的质量与产量成为石墨电极压机进一步发展的重要问题，本文根据国产石墨电极压机抽真空系统的生产实践，结合压机抽真空系统改造前后的生产数据进行分析，找到其改造的优点与问题，并提供完善的意见，希望能够为国产石墨电极压机的发展起到促进的作用。

关键词：石墨电极压机；抽真空改造；生产实践；同步剪切

前言：石墨电极的主要生产材料就是石墨，也就是炭，世界各大炭素厂中对石墨电极压机最为重视，良好的石墨电极压机能够生产出更加高品质的石墨电极，进而为企业带来更好的经济效益。而随着人们对超高功率石墨电极的需求不断提高，石墨电极压机也在不停地进行发展。石墨电极的质量由很多因素所决定，其中包括制品的体密、机械强度、电阻率、消耗率等。因此为了更好地提高石墨电极压机的生产成品率，人们开始对石墨电极压机及其附属配套设备进行创新与改造。通过改造抽真空系统让石墨电极生产成品率的提高。

一、国产石墨电极压机抽真空改造背景

石墨电极压机是生产石墨电极生制品成型的最后一个步骤。压机挤压前的步骤主要是将针状焦与沥青粘结剂进行混合，让粘结剂沥青进行适当的挥发，并利用混捏锅结合沥青粘性制定相应的温度（140-160之间），在此温度区间的环境中进行40-80分钟的混捏，从而让粘结剂和针状焦能够更好的结合，混合的糊料有适当的塑性，当温度降下来后，糊料中依然会存在一些孔隙，这让糊料的塑性与体密都受到了一定的影响，因此石墨电极的生产存在着一些的缺陷。而人们在研究中发现，将糊料进行真空化处理，把糊料中的烟气全部抽离排出，能够更好地增加电极生坯体密，让石墨电极性能更加符合电厂炼钢需求^[1]。随后我国在15-30MN石墨电极压机制造过程中才开始设计与安装抽真空系统，当时因为对抽真空技术仅仅是初步的了解，所以糊料中烟气排除的效果并不是很理想。因此更多的炭素厂喜欢引进国外的先进设备，因为能够制造出品质更高的超高功率石墨电极成品。而在石墨电极压机生产企业当中，自身也在积极地进行设计与改良，随着国产石墨电极压机抽真空系统不断在进步与完善，经生产实践表明，国产石墨电极压机抽真空系统同样拥有较强的能力。

二、改造后对生产的影响

（一）生产质量的提升

国产石墨电极压机在进行抽真空改造后，并逐步增加了随动剪切装置。随着生产、调试、改造等工作，最终让国产石墨电极压机能够更好地运行。而在产品质量方面通过检测，也能得到较为准确的数据，其中压机料室的真空度可以达到0.024MPa以下，而同没有进行抽真空改造前相比，糊料孔隙率减少了3%，这也表明了国产石墨电极压机生产质量水平提升了一大截。而在体密方面，石墨电极体积体密增大到1.74g/cm³，极大地减少了石墨电极产品的不合格数量，让国产石墨电极压机实现了质量的提升^[2]。对于压机电极同步剪切装置的运用，也让生产石墨电极的效率得到一定的提升，这与石墨电极压机抽真空技术的发展是有一定关联的。压机糊料料室的真空度对石墨电极生坯成型及质量有着重要的影响，真空度的高低影响着石墨电极产品的体积密度，真空度越高则体积体密越大，不抽真空时，生石墨电极体积体密大约为1.721g/cm³，而抽真空后能够达到1.73g/cm³，而石墨电极生坯的体积密度又直接影响石墨电极的机械强度与电阻率，体密越大则机械强度越强、电阻率越小，这就能够让石墨电极的导电性、机械强度等得到显著的提升。

（二）具体变化

改造前后通过压机料室抽真空，把糊料中的易挥发成分排除出去，不仅使石墨电极生坯的体密得到了改进，同时还有很多具体的变化，都给产品质量带来了积极的影响。在此同时关口前移，通过对原料焦子、沥青、辅料等条件的统一化控制，让石墨电极的生坯的指标更加稳定。也因为抽真空系统与同步剪切装置的应用，也让压机生产电极生坯的成型成品率与质量得到大幅度提升。其次，对压机料室糊料进行抽真空，让糊料产生的挥发分大量地被抽真空系统抽离，从而让糊料内部空隙减少了弹性，增加料糊料的塑性，有利于生坯成型，这样也就减少电极生坯挤压后出现的气涨现象，同时也让石墨电极体密增大，以及成品率得到提升。最后，在利用抽真空改造装置生产的石墨电极有很多种类，一种是石墨电极在生坯压制成型工序中的利用，另一种是石墨电极在焙烧浸渍工序中的利用，抽真空系统在石墨电极压制成型和焙烧浸渍工序中都发挥了重要的作用，在压制成型过程中主要起到把糊料空隙中的挥发分气体抽取排除，减少成型阻力，增加塑性。在焙烧浸渍过程中主要起到打开气孔，把气孔中的空气抽取出去，减少粘结剂对电极浸渍的阻力，有利于沥青粘结剂的浸润渗透。两者的作用都使得电极的孔度得到良好的改善，其中抽真空对石墨电极生坯成型孔度的减少效果更加显著。抽真空系统对石墨电极的作用，在电极石墨化过程中表现的更加明显，降低了电极在石墨化过程中的气涨现象，大大降低了废品率，同时使石墨化电极体密增大，更加具有抗折性。经过抽真空处理的石墨化电极产品，在外观上看不出明显的变化，但是内部却有着不小的变动，主要包括体密、气孔、结构等方面，因此抽真空对石墨电极生产质量的提升有着重要的贡献。

三、结合改造后存在的问题提供可行性意见

（一）问题发现

在对石墨电极压机料室抽真空与压机同步剪切装置改造生产实践过程中，也发现了很多不足，这些不足不仅对石墨电极的生产造成一定的损失，同时也确实耽误了生产的效率。例如：在对压机料室进行抽真空的过程中，出现压机料室咀子里的料被倒抽回料室的现象，料室糊料被抽回去后糊料内部出现离层分裂，然后料室真空被破坏，抽真空失败，电极挤压出来后出现横裂纹和麻面。再就是利用石墨电极同步剪切过程中，剪刀没有能够和挤压的电极实现同步前进，造成电极撞刀现象，会让石墨电极端部出现一定的变形，电极断面造成大头现象，端头部分内部结构松散不密实，只能采取对石墨电极直径进行修径降级处理，严重的甚至造成整根石墨电极的废弃，随动剪严重不同步时甚至会出现剪刀被电极撞变形或撞断现象。这对石墨电极的生产效率有着一定的影响，也直接降低了石墨电极压机的成品率^[3]。同时在石墨压机利用抽真空技术进行生产时，真空度的使用并没有赶上世界石墨电极的先进水平，仍然有着很大的成长空间，需要炭素届的技术人员共同努力进行创新与改造，而且国产压机在抽真空系统改造后的实际应用过程中容易出现故障，而维修过程又会让石墨电极压机的工作效率明显下降，因此石墨电极压机抽真空系统需要在生产过程中不断磨合、不断改进。并在生产过程中配备专业人员进行现场跟踪记录生产数据，对日常出现的故障进行检修与维护。

2. 可行性意见

对于同步剪切装置来说，应该对剪切油缸进行适当的调节，调整剪切油缸与挤压料室油缸的同步前进速度，并保证剪切头的刚度，确保刀刃不卷刃，并经过对两者油缸不断的尝试、调整、数据收集，对同步剪切装置进行再次改造，这样能够有效提高石墨电极生产效率和成品率。而对于抽真空系统来说，应该加强对其研发，加强对抽真空配套的密封配件进行精加工，抽真空系统一个关键问题就是机械密封，没有高精度的密封配件，抽真空系统将很难实现，希望相关行业及企业加大科研创新力度，加大抽真空系统密封配件开发研究的力度，从而提高抽真空的质量效果。同时也要大力培养相关人才，建立专业性团队，对抽真空系统进行维修、维护与改进创新，保证石墨电极压机抽真空系统的使用寿命以及稳定性，从而为企业带来更大的收益。

结语：石墨电极压机抽真空的改造对我国石墨电极生产能力的提升有着重要的作用，同时也降低了炭素企业在引进外国先进设备中所花费的资金，从而让企业能够增加效益。作者根据国产石墨电极压机抽真空系统与同步剪切装置在生产实践中的应用进行分析，旨在为国产石墨电极压机生产技术进一步的改进，提供一定的参考。

参考文献：

[1]钟东,赵春磊,干蜀毅.一种同向啮合食品双螺杆挤出机设计[J].真空,2019(4):59-61.

[2]陈刚,张兴华.立卧式石墨电极压机结构研究[J].一重技术,2019(05):14-18.

[3]马士强.石墨电极压机料室加热方式及探讨[J].机械管理开发,2013(04):53-54+57.