【2017年整理】石墨转子考察报告

广东、湖北、湖南考察报告此次考察的主要任务为：湖北的铝用石墨搅拌器、广东梅州的石墨料盒粘料问题、到湖南的中南大学咨询钨及硬质合金的相关问题。一、 石墨搅拌器：我和贠兵先到了（湖北恒隆企业集团旗下的）荆州市同盈合金材料有限公司（总经理叶少川：13972112931 建议我们在铸造、特种铸造及有色合金两本杂志上做广告） ，但该厂已经暂时不使用石墨搅拌器（又叫石墨转子、石墨除气棒） ，该厂新上了一套自动化设备，改用陶瓷搅拌器了。但叶总说以后还要用，又给介绍了一家用户：荆州市东罡汽车配件有限公司（销售经理张小泉 13886575997） ，在这家企业将石墨搅拌器的用法大体看清楚了，直径 78mm，长800mm 的石墨棒作为搅拌杆（或叫转子杆） ，搅拌杆的两端车有螺纹，上端拧到电动机的轴套上，下端拧上一个直径 180mm，厚30mm 的有八个梅花瓣瓣的石墨转子头上（石墨转子中部有孔、扣与搅拌杆相连） ，在电动机的带动下，以 200rmin400rmin 的转速旋转，对铝液进行搅拌。其目的就是将铝和其他材料均匀混合，因铝液温度在 750左右，搅拌杆的中部在高温下不可避免的要被氧化，逐步消耗而直到报废。其消耗的主要部位就是与铝液接触的大约 100mm 的中下部位。其他部位基本不受影响，因为上部离开铝液较远，温度低于氧化温度，基本不氧化；下部浸在铝液里，与空气隔绝，也不氧化。该公司比较小，工艺技术比较落后，用的石墨搅拌器的要求也不是太高，每套石墨搅拌器大约用半个月，产品表面没有经抗氧化涂层，只在使用前喷一层铁模涂料（ www.pyrotek.info 电话 0755-26632324 86016875 防止石墨转子与铝液的粘接） 。但据我在网上查到的十多家生产石墨搅拌器的炭素企业，他们的网址公布的石墨搅拌器均为经过抗氧化处理的产品，使用时间都在一个月到两个月。还有一家代理国外的产品，说是经氮化硅涂层，使用时间可以到一年，说明用户对抗氧化涂层的要求是一个普遍的现象，而不要求抗氧化处理的较少。鉴于此，我们一开始可以先不进行抗氧化处理，以低价格进入市场，先探路，而后进行抗氧化涂层的研发，逐步开发。石墨搅拌器生产厂家都不生产石墨棒，从生产厂家买上毛坯料，在用户比较集中的地区进行加工、处理而后就近销售，山东省的淄博市、湖南的汨罗市、广东省的佛山市、东莞市，为石墨搅拌器的集中生产地，故附近肯定有大量的用户。石墨搅拌器的杆，直径为 50150mm，长度 5001200mm；转子头直径 100300mm，这些规格都是我们的强项，所以开发石墨搅拌器，可以延长我们的产业链，提高产品的附加值，增加收入，还可有效利用一些短节、断头料。另外，此行业（铝合金重力铸造行业）还大量用到粘土石墨坩埚（川府坩埚 Ø680×710mm） ，500×120× 30mm 的石墨刮板。以下就将我在网上查到的石墨搅拌器的相关信息做一介绍：石墨转子，又叫石墨搅拌器、石墨除气棒 1 . 材料 : 浸渍高纯模压石墨及三次特殊抗氧化处理 2. 产品寿命: 大约 700 ： 55-65 天 ；大于 1000 : 25-35 天 (依据尺寸及操作情况而定) 3.可根据客户图纸加工 4 .适用于铝，合金，锌等铸造工业提纯，除渣，除气，吹料5. 典型尺寸 - 石墨转子棒 : Diameter: 50 - 150mm ；Length: 500 - 1200mm - 石墨转子头: Diameter: 100 - 300mm 石墨转子在750左右的铝熔体内，以转速 200rmin400rmin 的情况下连续工作，一般使用寿命要求达到一个月以上。6.石墨品质本身对转子的使用寿命有显著的影响，同时在表面做了抗氧化保护涂层，使用寿命可以延长至 50-60 天。 7.石墨转子工作原理： 石墨转子由转子杆、喷头（转子头）两部分组成。传动系统带动石墨转子作旋转运动，氩气或氮气经由转子杆、喷头吹入铝熔体。高速旋转的石墨转子把进入铝熔体的氩气或氮气打散形成很多小气泡，使其分散在金属液中，同时旋转的转子也促使铝熔体内的氢、非金属夹杂物扩散，使之与气泡接触，气泡在熔体中靠气体分压差和表面吸附原理，吸收熔体中的氢，吸附氧化夹渣，并随气泡上升而被带出熔体表面，使熔体得以净化。 8.石墨转子损坏的主要原因 高温氧化：石墨的成份主要是碳，石墨在超过 400的空气条件下发生可见的氧化现象，碳氧化反应的产物是 CO 和 CO2气体，对转子不能起保护作用；一般来说除气箱都不能完全密闭，且大部分箱内腔没有充保护气体保护，石墨转子的氧化不可避免。其氧化的结果使转子轴的轴径逐步变小，直至断裂报废。 铝液冲刷：石墨转子浸入除气箱内的铝液中，一般以200rmin400rmin 的速度旋转并强烈搅动铝液，铝液对转子会产生强烈的冲刷、摩擦。特别是在液面与转子杆接触部位逐渐变细，最后会断裂报废。 传动系统的影响：除气装置传动系统不平稳，特别是与转子的连接不同心，运转过程中转子摇摆，一方面转子与密封塞之间摩擦造成破损；另一方面增大液面的翻滚，转子氧化、冲刷加剧，加快转子的损耗。 9.产品描述：液态铝合金精华处理工艺是提高铝合金综合性能的主要手段。在净化处理工艺中，将净化气体和溶剂混合，利用石墨转子的旋转喷吹至铝熔体进行净化处理的方法是目前国际上最为先进的处理方法。10.使用石墨转子操作技巧 （1）用前预热：石墨转子在浸入铝液前，在液面上方 100mm 左右处预热 5min10min，避免急冷对材质的影响；转子浸入液前必须先通入气体；转子在提出液面后才可停止供气，以防止转子喷头的气孔堵塞。 （2）隔离空气：在净化箱室内通入氮气或氩气，确保箱室内为正压，隔离外来空气，以防止石墨转子氧化。（3）转子浸入深度：石墨转子浸入铝熔体的合理深度，使强化套露出铝液面 80mm 左右、浸入液面以下 60mm 左右，这样能有效增加转子抗氧化损耗和冲刷磨损的时间。 （4）传动系统平稳：石墨转子与传动系统是通过连接杆（管）进行连接的，连接杆长期在高温作用下发生变形，或传动设备相关部位发生松动，都会影响到转子的对中性和运行的平稳性，易使石墨转子折断或磕碰产生损坏。（5） 氩气或氮气要纯洁：若管路、接头等部件漏气造成通入铝熔体的氩气或氮气气体不纯洁，会使转子上部严重氧化，甚至使下部的几个转子喷气孔也被氧化，这样会大大缩短转子的使用寿命。 二、关于广东梅州磁性材料用石墨料盒底部沾料的事情，经查实，完全是由于空气湿度太大，水份含量过高造成的。因水的成分为H2O,其中的 O2 要和钕铁硼发生浸溶性反应，造成沾料。故以后长江以南的地区使用石墨料盒，尤其是东南沿海地区，必须有烘干设备，特别是夏季，必须建议用户经过烘干处理后再使用。四、到湖南的中南大学咨询钨及硬质合金的相关问题，在我走时，王润喜给提供了顶立科技的工程师羊建高（13548688859）的名片，羊建高本身就是中南大学的教授，粉末冶金国家重点实验室的学术委员，对钨及硬质合金的理论及实践有较高造诣。经与其交谈，对钨及硬质合金的工艺等情况有了比较清楚的了解。硬质合金的工艺大体如下：原材料 WO3加 H2 还原（一般用金属舟、皿，温度 900-1200）钨加碳进行碳化处理变成碳化钨（大量用到石墨舟皿、发热体等，温度 1400-2300，还和钼、钽、铌、钛、钒、铬等也要碳化）碳化钨加钴等混合、磨粉（常温）成型（常温成型不用石墨材料，热压成型大量用到石墨组合模具）常温成型产品的烧结（大量用到石墨材料，如板、盒、加热器、舟、皿等）经过磨制、焊接等5 万多种硬质合金产品（主要有三大类：刀具；钻具、冲击工具；耐磨材料，如密封环、拉丝模、轧辊等） 。硬质合金及钨业销售的重点是钨在碳化时用的石墨半圆舟、皿、发热体等，因碳化时用的是碳管炉，石墨材料有氧化消耗，用量比较大；还有就是常温成型产品的烧结时用的烧结炉，在新上设备时一次性采购石墨舟、皿的量比较大，平时更换的量较少，因为是在真空环境下生产，故除了人为造成的损耗外，一般情况下 3-5 年甚至更长时间都不用更换，和磁性材料烧结盒的情况基本类似；还有就是热压成型大量用到的石墨组合模具，用料较小，均可用高纯石墨的下角料生产，因为在空气中高温使用（温度 780，压力 95KN） ，消耗比较大，但要求加工精度比较高，生产企业很多，且与用户都有长时间的合作关系，进入市场比较困难。另外在参观顶立科技的生产现场时，受到了很大的启发，此行业为工业炉制造或叫真空热处理工业炉制造行业，该行业大量用到各种规格、形状的石墨异型产品，而且用量很大，一般只要被处理材料可以和碳接触的、温度上到 1500以上的工业炉都要用石墨材料，经与销售人员盘谈，得知，现在中国有类似企业好几百家，这以后将是我公司石墨异型产品开发的重点领域，每一家每年都要十几万，甚至上百万的石墨异型产品，而且，新上炉子的配套石墨舟、皿等有的也委托他们提供，在用户生产过程中需用的石墨配件有的也让他们提供，或提供石墨件生产厂家的名称。故我们要紧紧盯住生产工业窑炉的厂家，这可能是我公司石墨异型件的出路所在。该行业所生产的真空烧结炉、真空脱脂烧结一体炉、真空烧结淬火一体炉、压力烧结炉、高温感应炉、真空碳化炉、高温石墨化炉、真空 CVD、CVI 炉等炉内均大量使用各种石墨异型件，材料包括电极料、振动成型细结构料、三高石墨、等静压石墨。王建新2012.10.31