各向同性焦在等静压炭素领域应用前瞻.ppt

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1、各向同性焦在等静压炭素领域应用前瞻杨观章2010年10月11日各向同性焦在中国的起源（一）2004年河南万基铝电公司立项2万吨/年石墨化阴极项目，率先建成达到国际先进水平的现代化石墨制品生产线。该工程四个亮点：１、因为国内没有成熟的石墨化阴极生产经验可以借鉴，为避免在工业化生产线摸索造成巨大经济损失，投巨资建成了国际一流的带中试功能的石墨制品研发实验室。２、进口了德国ＫＨＤ公司制造的带抽真空功能的阴极振动成型机。３、成型机配套了德国EIRICH公司制造的带再混捏功能的强力凉料机。４、精确热场设计的大型内串石墨化炉。各向同性焦在中国的起源（二）2005年万基石墨化

2、阴极生产线建成投产，起先用国内大庆低硫焦生产，在石墨化工序产生大量裂纹废品。石墨化送电曲线延长至33小时仍然有大量裂纹废品产生。炭素研究所牵头成立裂纹攻关课题组。各向同性焦在中国的起源（三）1、研究发现：用传统的硫份逸出晶胀理论不能圆满解释裂纹产生和扩张现象。2、文献检索国外生产石墨化阴极用各向同性焦（isotropiccoke)生产石墨化阴极。3、2006年某国外公司提供各向同性焦委托万基加工生产高档石墨化阴极，其产品只能由该公司垄断出口。各向同性焦在中国的起源（四）奇迹出现了！用各向同性焦生产的石墨化阴极，在石墨化工序裂纹废品突然大幅降低，甚至出现长时段合格率

3、为100%，裂纹废品消失。当石墨化送电曲线缩短至11小时，合格率仍然稳定。石墨化过程裂纹新机理的研究针对出现的奇迹，弄清楚裂纹为什么消失？研究裂纹产生和扩张的新机理。与湖南大学合作，结成产学研联盟。学术权威提出新的裂纹机理学说，以弥补传统硫份逸出晶胀学说的不足。新的裂纹理论学说新的裂纹理论学说解释：用各向同性焦生产的石墨化阴极毛坯，在石墨化过程为什么不产生裂纹，是因为其热应力场是对称的，在石墨化的先膨胀后收缩过程中，其热应力在各个方向是平衡抵消的，因而不会产生裂纹源。相反情况解释是：若石墨毛坯的热应力场是不对称的，那么在局部区域的某个方向便存在热应力集中，当其热应

4、力超过其结构强度时便产生微裂纹源，随着时间和应力的积累，裂纹会“势如破竹”般地扩张。我个人对新裂纹理论的赞同认识1、我曾在合肥炭素厂石墨化车间当过工艺员，用爱契逊石墨化炉生产石墨电极，在制定送电工艺曲线时经常头痛，因为同样的送电曲线和生产操作，裂纹废品莫名其妙地时高时低，根本不能事先预知和控制。此块“心病”困惑我近二十年了。现在新的理论使我豁然开朗，明白了其中的原由。2、河南万基炭素研究所有一台用于理论研究的小型石墨化炉，带精确测温的智能仪表和自动温度记录仪，我实验的结果也能用新理论圆满解释。3、河南万基的内串石墨化炉带高精度的膨胀位移自动记录仪，对比研究不同原料

5、石墨化毛坯的膨胀和收缩曲线，用新理论也能圆满解释。新裂纹理论与同行朋友的交流感受国内同行在用大型内串石墨化炉烧国内坯子时，时常会莫名其妙地产生大量裂纹废品，而在烧进口坯子时，裂纹会自动地莫名其妙地消失，与万基有同感。新裂纹理论能圆满解释同行朋友的困惑。研发中国的各向同性焦我2007年加盟到香港卓然国际有限公司后，在这个国际贸易的平台上，有了研发各向同性焦的便利条件。香港卓然公司与镇江焦化煤气集团公司合资组建了江苏启辉炭材高科技有限公司，历时3年的研发，成功工业化生产出各向同性焦，并委托万基加工成石墨化阴极后出口到了国际上两家大的铝业公司，其质量指标可以与欧洲公司的

6、产品媲美。各向同性焦的关键质量指标序号质量指标项目单位指标备注1真密度g/cm3≥2.122粉末电阻率μΩm≤1503振动堆积密度g/cm3≥0.852～4mm粒度4粒子稳定性%≥925石墨化度%≥65各向同性焦的质量特性各向同性焦的“三高一低”特性1、高各向同性2、高密度3、高强度4、低孔隙率用各向同性焦生产的石墨化阴极送日本检测结果前面的报告显示：用各向同性焦生产的石墨化阴极的导热系数的各向异性系数为1.04，已满足核石墨对导热系数的各向异性系数的要求。用各向同性焦研发生产核石墨2009年4月河南万基联合清华大学、湖南大学、中南大学、香港卓然国际有限公司，论证

7、了利用各向同性焦，在万基石墨制品生产线研发生产核石墨的可行性，论证结论是可行的。用各向同性焦生产等静压石墨制品的设想1、等静压成型方式是为了保证成型过程的各向同性，从而实现产品的各向同性。2、利用各向同性焦的天然各向同性，生产各向同性石墨制品，因为具备性质的相近相容性，所以从理论上分析是可行的。3、由于各向同性焦的高致密特性，采用大颗粒配方振动成型未浸渍生产的石墨化阴极其体积密度就已高达1.70g/cm3，可以预见：若用各向同性焦生产高密度制品可以减少浸渍和二次焙烧次数。用各向同性焦生产等静压石墨制品有望彻底摆脱裂纹的困扰！用传统蜂窝状或海绵状低硫焦，采用等静压

8、方法生产各