等靜壓石墨

除上述幾個(gè)主要用途之外，等靜壓石墨在硬質(zhì)合金(真空爐發(fā)熱器、燒結(jié)板等)、采礦(制造鉆頭模具)、化工(換熱器及防腐件)、冶金(鉗鍋)、機(jī)械(機(jī)械密封)、宇航(噴嘴等)、石墨反應(yīng)堆(減速材及反射材)等領(lǐng)域被廣泛使用。

不僅在民用上大有作為，在國(guó)防尖端上占有重要地位，屬新型材料，令人矚目。它是制造單晶爐、金屬連鑄石墨結(jié)晶器、電火花加工用石墨電極等不可替代的材料，更是制造火箭噴嘴、石墨反應(yīng)堆的減速材料和反射材料的絕好材料。

直拉式單晶硅爐用石墨材料

半導(dǎo)體單晶爐采用石墨材料制造鉗鍋、加熱器、隔熱屏以及配件。配套石墨件規(guī)格為下表：

有色冶金連鑄用石墨結(jié)晶器

為了縮短生產(chǎn)工藝流程，降底成本，提高質(zhì)量，減少勞動(dòng)強(qiáng)度和對(duì)環(huán)境的污染，20多年來(lái)金屬材料生產(chǎn)逐漸向連鑄方向發(fā)展。

至今銅、鋁材基本實(shí)現(xiàn)了連生產(chǎn)，結(jié)晶器用高純石墨，鋼材連鑄產(chǎn)量已達(dá)到80%以上(但結(jié)晶器大部分未用石墨)。

等靜壓石墨主要用于大型銅材生產(chǎn)線。自1985年開(kāi)始，我國(guó)從奧地利、法國(guó)、瑞士、日本等國(guó)先后引進(jìn)30多條生產(chǎn)線，而國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)制造的生產(chǎn)線已達(dá)到100多條，均采用石墨結(jié)晶器。

據(jù)統(tǒng)計(jì)2006年我國(guó)銅材產(chǎn)量已達(dá)到360多萬(wàn)噸，其中大部分采用連鑄。按每噸銅材需要石墨量為2.5kg計(jì)，則年需石墨量為486T，按加工成品率70%計(jì)，年需石墨毛坯量為2700T。當(dāng)前來(lái)又有較快發(fā)展，預(yù)測(cè)年石墨需要量近期為4000T左右。

電火花加工用石墨

電火花加工是當(dāng)今模具行業(yè)的一次革命，它不僅簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)工藝手段，而且使制造異形模具成為可能?！〉褥o壓石墨因具有各向同性，是制造電火花石墨電極的最佳材料。

單晶硅生產(chǎn)石英坩堝模具用石墨材料

石英坩堝是直拉單晶硅的容器，而制造石英坩堝用石墨坩堝作為成型材料。

高氣冷堆堆芯結(jié)構(gòu)石墨材料

“高氣冷堆”是清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院自主研發(fā)的具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，處于國(guó)際領(lǐng)先水平的第四代核反應(yīng)堆。高氣冷堆項(xiàng)目已經(jīng)被國(guó)家列為“國(guó)家級(jí)的重大專項(xiàng)”， 在建設(shè)中“華能山東石島灣核電站（示范堆）”，需要等靜壓石墨材料數(shù)量為1200噸，占示范堆總投資費(fèi)用15%。為了中國(guó)的核能事業(yè)的健康發(fā)展，眾多國(guó)內(nèi)專家呼吁國(guó)內(nèi)企業(yè)參與核石墨研發(fā)。核石墨是防止核擴(kuò)散的敏感材料，雖然當(dāng)前可以進(jìn)口，一旦國(guó)際形勢(shì)發(fā)生變化，它的進(jìn)口隨時(shí)可能中斷。為了獨(dú)立自主地發(fā)展我國(guó)的高氣冷堆產(chǎn)業(yè)，必須解決核石墨的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題。

成都炭素于2009年為清華核能院提供了首批40噸等靜壓核石墨材料，按期、保質(zhì)、保量地完成了核石墨材料的供貨，產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)超過(guò)了預(yù)期，圓滿地完成了核石墨試制任務(wù)，在核石墨國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中邁出可喜的一步。

核石墨與常規(guī)工程用石墨的主要區(qū)別有兩點(diǎn)，核純和耐輻照損傷。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)核石墨材料的研制尚缺輻照試驗(yàn)這一環(huán)節(jié)，這是下一步研制中必須面對(duì)過(guò)程，除輻照要求外，核石墨在冷態(tài)狀態(tài)下的質(zhì)量要求是：規(guī)格大型化、質(zhì)量穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)低。

等靜壓石墨是新型石墨材料，是石墨材料中的精品，由于具有一系列優(yōu)良特性，它必然會(huì)與高新技術(shù)、國(guó)防尖端技術(shù)緊密相聯(lián)，成為21世紀(jì)最有價(jià)值的新材料之一。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，靜壓石墨的國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng)容量與日俱增，發(fā)展?jié)摿薮?。正因如此，目前?guó)內(nèi)正興起一股等靜壓石墨生產(chǎn)熱，一些以生產(chǎn)模壓石墨為主的炭素生產(chǎn)企業(yè)看中這塊“大蛋糕”，陸續(xù)上馬等靜壓設(shè)備，擠身等靜壓石墨生產(chǎn)行列中來(lái)，競(jìng)爭(zhēng)將不可避免進(jìn)入白熱化狀態(tài)，競(jìng)爭(zhēng)的對(duì)手包括國(guó)外同行。

在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，國(guó)內(nèi)等靜壓石墨生產(chǎn)企業(yè)的立足之本和出路是：將產(chǎn)品升級(jí)換代，朝大規(guī)格、細(xì)結(jié)構(gòu)（超細(xì)結(jié)構(gòu)）、高強(qiáng)度、高純度、多功能方向發(fā)展，順應(yīng)光伏產(chǎn)業(yè)、機(jī)械制造、核能利用各行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，為中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展更好地服務(wù)。

中國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，正在步入重工業(yè)化時(shí)期，中國(guó)已經(jīng)成為世界級(jí)的“制造大工廠”。而且科學(xué)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了新的工業(yè)革命，等靜壓石墨材料及制品的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域給等靜壓石墨產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了勃勃生機(jī)。當(dāng)前，由于經(jīng)濟(jì)危機(jī)的爆發(fā)，國(guó)外炭素產(chǎn)業(yè)受到了較嚴(yán)重的影響，于是他們加大了對(duì)中國(guó)的銷售力度。當(dāng)前中國(guó)約能消耗世界等靜壓石墨產(chǎn)品的1/4,是世界上最大等靜壓石墨產(chǎn)品市場(chǎng)之一，等靜壓石墨產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)發(fā)展的新階段。 2100433B

1、上海碳素廠400×400×310mm的等靜壓石墨售價(jià)62000元/T；

2、四川士達(dá)特種炭材φ620～700×600～750mm售價(jià)平均為55000元/T；

3、成都高純石墨制品廠φ350～500×500mm售價(jià)平均為50000元/T；

4、日本東洋公司現(xiàn)實(shí)價(jià)200000元/T；

5、德國(guó)西格里現(xiàn)實(shí)價(jià)230000元/T。

作為全球制造業(yè)大國(guó)和最大的光伏產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)，中國(guó)一直保持巨量的等靜壓石墨需求。當(dāng)前，隨著國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，中國(guó)等靜壓石墨需求量逐年擴(kuò)大。同期，由于中國(guó)等靜壓石墨生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，加上國(guó)外企業(yè)的技術(shù)封鎖，中國(guó)等靜壓石墨產(chǎn)量和質(zhì)量均未得到有效提升。2011年，中國(guó)等靜壓石墨需求量達(dá)1.8萬(wàn)噸，而同期等靜壓石墨產(chǎn)量?jī)H為9500噸，供應(yīng)缺口達(dá)8500噸。當(dāng)前，中國(guó)新涉足等靜壓石墨業(yè)務(wù)企業(yè)普遍存在的技術(shù)儲(chǔ)備不足及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理等問(wèn)題很難短期內(nèi)得到解決。

1、煅后石油焦、瀝青焦進(jìn)車間后，在顎式破碎中進(jìn)行初碎，用斗式提升機(jī)提到備料二樓儲(chǔ)料斗內(nèi)。

2、采用4R磨粉機(jī)(改進(jìn)型)進(jìn)行磨粉，合格料粉自動(dòng)進(jìn)入備料三樓儲(chǔ)料斗中。

3、在備料二樓設(shè)置2臺(tái)電子稱，自動(dòng)配料后，進(jìn)入一樓混合機(jī)(煤、瀝青亦從二樓加入)。

4、采用煤油加熱的1000L電熱強(qiáng)力混合機(jī)內(nèi)進(jìn)行混合。

5、混合機(jī)出料后，用皮帶將物料送至φ400mm的熱軋機(jī)內(nèi)進(jìn)行軋輥。

6、軋輥后的料片進(jìn)自動(dòng)冷卻器進(jìn)行料片冷卻，然后經(jīng)斗提機(jī)進(jìn)入二樓儲(chǔ)料斗。

7、采用4R磨粉機(jī)進(jìn)行磨粉，然后在輸入到二樓料倉(cāng)，待壓制。

上述各工序采用流水密閉作業(yè)，部分暴露部分采用強(qiáng)制通風(fēng)，防止污染。

8、壓粉在機(jī)械壓機(jī)中進(jìn)行預(yù)壓成型。

9、采用等靜壓機(jī)壓成型。

10、培燒在環(huán)式培燒爐內(nèi)進(jìn)行，熱煤氣加熱，在爐頂部裝出爐。該爐子屬于環(huán)保型，揮發(fā)部分可充分

燃燒，降低能耗。采用30m高煙囪，年產(chǎn)能4000T。

11、采用臥式浸漬缸，瀝青加壓式，熱煤油加熱。浸漬液軟化點(diǎn)可根據(jù)需要改變。

12、石墨化采用新型節(jié)能石墨化爐，電耗在3.5KW/kg以內(nèi)，年產(chǎn)能3000T。

在發(fā)動(dòng)機(jī)制造中，熱等靜壓機(jī)已用于粉末高溫合金渦輪盤和壓氣盤的成型。把高溫合金粉末裝入抽真空的薄壁成形包套中，焊封后進(jìn)行熱等靜壓，除去包套即可獲得致密的、接近所需形狀的盤件。粉末熱等靜壓材料一般具有均勻的細(xì)晶粒組織，能避免鑄錠的宏觀偏析，提高材料的工藝性能和機(jī)械性能。粉末高溫合金熱等靜壓或熱等靜壓加鍛造的盤件已在多種高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用。同樣，熱等靜壓還用于制造粉末鈦合金風(fēng)扇盤和飛機(jī)上的粉末鋁合金和粉末鈦合金承力構(gòu)件。在航天器制造工業(yè)中，熱等靜壓主要用于制造致密的碳質(zhì)結(jié)構(gòu)件，如火箭的舵面和固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管喉襯等。

各種合金的精密鑄件，如高溫合金渦輪葉片，鑄鈦機(jī)匣以及渦輪增壓器的鋁合金鑄件等，經(jīng)熱等靜壓致密化處理可消除內(nèi)部疏松和縮孔，提高性能、可靠性和使用壽命。熱等靜壓還是返修舊件以延長(zhǎng)使用壽命的一種有效方法。

熱等靜壓技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于集熱壓和等靜壓的優(yōu)點(diǎn)于一身，成形溫度低，產(chǎn)品致密，性能優(yōu)異，故是高性能材料制備的必要手段；在美國(guó)，日本，已經(jīng)歐洲都實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，在海洋，航空，航天，汽車等領(lǐng)域應(yīng)用；我國(guó)起步較晚，20世紀(jì)60年代，國(guó)內(nèi)一些科研單位，開(kāi)展了一系列的研究，包括熱等靜壓設(shè)備的開(kāi)發(fā)，航空高溫合金粉末渦輪盤的開(kāi)發(fā)，熱等靜壓高性能材料的研發(fā)，取得了一系列的研究成果及科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)；我國(guó)開(kāi)展熱等靜壓的產(chǎn)業(yè)化起步較晚，此技術(shù)在我國(guó)的普及率極低，由于沒(méi)有規(guī)?；?，產(chǎn)業(yè)化，故生產(chǎn)成本較高，主要還技術(shù)集中在航空航天高性能材料的研發(fā)及鑄件的致密化處理；但是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建設(shè)創(chuàng)新性國(guó)家的需求，以及一些高性能材料的開(kāi)發(fā)，國(guó)內(nèi)某些單位依托科研院所的研究成果，開(kāi)展了熱等靜壓產(chǎn)業(yè)化的工作；為我國(guó)的新材料開(kāi)發(fā)，以及熱等靜壓的普及工作作出了卓有成效的工作。2100433B