行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋁電解用石墨質(zhì)陰極炭塊》編制說(shuō)明

1、YS/T 623-201X編制說(shuō)明2012.2.13YS/T 623-201X 鋁電解用石墨質(zhì)陰極炭塊編制說(shuō)明(送審稿)1、任務(wù)來(lái)源根據(jù)工業(yè)和信息化部關(guān)于印發(fā)2011 年第二批行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂計(jì)劃的通知(工信廳科2011 134 號(hào))及有色標(biāo)委2011 23 號(hào)關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)2011 年第二批有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制(修)訂項(xiàng)目計(jì)劃的通知安排，有色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋁電解用石墨質(zhì)陰極炭塊由中國(guó)鋁業(yè)貴州分公司、青銅峽青鑫炭素、山東兗礦炭素、山西晉陽(yáng)碳素、鄭州浩宇炭素、寧夏寧平炭素、云南萬(wàn)盛炭素負(fù)責(zé)起草，由山西三晉炭素、方圓集團(tuán)魯山新興爐襯材料有限公司參加起草。項(xiàng)目編號(hào)2011-0901T-YS ，項(xiàng)目起始年限為2011

2、 年，完成年限為2012 年。2、主要起草單位概況與優(yōu)勢(shì)中國(guó)鋁業(yè)貴州分公司位于貴州省貴陽(yáng)市白云區(qū)境內(nèi)，離貴陽(yáng)市老城區(qū)和市政府所在地金陽(yáng)新區(qū)，分別約為15 公里和 8 公里左右。有自備的鐵路和公路專用線與國(guó)鐵干線和210國(guó)道相連，具有地理位置優(yōu)越和交通便利的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有員工8000 人，各類專業(yè)工程技術(shù)人員 600 余人。該公司旗下的碳素廠，早期的生產(chǎn)工藝和設(shè)備于上世紀(jì)八十年代全套從日本引進(jìn)，是一個(gè)能生產(chǎn)各類陰、陽(yáng)極制品的綜合企業(yè)，已具有三十余年的生產(chǎn)經(jīng)歷，率先開(kāi)發(fā)出各類形狀和結(jié)構(gòu)的預(yù)焙陽(yáng)極、半石墨質(zhì)陰極碳?jí)K、高石墨質(zhì)系列陰極碳?jí)K、全石墨質(zhì)陰極碳?jí)K、石墨化陰極碳?jí)K、各類陰極搗固糊、電極糊以及各種規(guī)

3、格的高爐碳磚和微孔磚?，F(xiàn)已形成年產(chǎn)陽(yáng)極制品 23 萬(wàn)噸、陰極制品和各種冶煉爐專用材料2.5 萬(wàn)噸的綜合生產(chǎn)能力。3、工作簡(jiǎn)況計(jì)劃下達(dá)后，由中鋁貴州分公司負(fù)責(zé)，組織成立了起草小組，主要進(jìn)行以下工作：1) 確立標(biāo)準(zhǔn)起草遵循的基本原則；2) 收集相關(guān)技術(shù)資料；3) 查閱國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)；4) 確定產(chǎn)品主要技術(shù)內(nèi)容；5) 對(duì)全國(guó)主要生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品進(jìn)行取樣6) 對(duì)樣品進(jìn)行分析測(cè)試；7) 根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)確定技術(shù)指標(biāo)取值范圍；8) 編寫(xiě)征求意見(jiàn)稿草案；9) 形成最終送審稿。4、標(biāo)準(zhǔn)制定原則與標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容4.1 標(biāo)準(zhǔn)制定遵循以下的基本原則A、實(shí)事求是原則按照我國(guó)自然資源、生產(chǎn)、使用、流通和法規(guī)等實(shí)際情況。B、科學(xué)

4、、合理原則參照法國(guó)沙瓦公司的指標(biāo)體系和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，積極采標(biāo)，做到技術(shù)先進(jìn)、指標(biāo)科學(xué)與合理。C、用戶為主的原則D、和諧一致的原則與本標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)的分析標(biāo)準(zhǔn)和分析方法要協(xié)調(diào)一致和銜接配套，并符合我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)體系的4.2 本標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容與論據(jù)目前國(guó)外隨著鋁電解槽向大型化方向的發(fā)展鋁電解生產(chǎn)技術(shù)不斷提高以后，各大電解生產(chǎn)廠家根據(jù)自身槽型結(jié)構(gòu)、電流強(qiáng)度和技術(shù)狀況的不同，對(duì)不同性能的陰極碳?jí)K進(jìn)行選擇和使用。 現(xiàn)已形成了半石墨質(zhì)（ 10%人造石墨）高石墨質(zhì) （ 30%、 50%人造石墨）、 全石墨質(zhì) （ 100%人造石墨）和石墨化陰極碳?jí)K共存的局面。在國(guó)外比較暢銷的碳素陰極制品中，主要有法國(guó)沙瓦公司、德國(guó)西格里公

5、司和日本電極公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。在這些相關(guān)產(chǎn)品中，又以法國(guó)沙瓦公司生產(chǎn)的產(chǎn)品為主要代表，其系列產(chǎn)品的指標(biāo)體系及平均理化指標(biāo)如下表所示：牌號(hào)典型值CF1CF2HC3HC5HC10GK真密度（g/cm3）1.841.891.942.012.12.22.2表觀密度（g/cm3）1.561.561.541.571.601.591.56氣孔率（%）161720.52223.52829灰份（%）543.52.31.40.300.1抗壓強(qiáng)度（MPa）31302320212420抗折強(qiáng)度（MPa）7.47.4777.5128彈性模量（Gpa）1111108.5767.3電阻率（m）48.540.531241910

6、10.5熱導(dǎo)率（W/mk）911121832120120線性膨脹系數(shù)（1× 10-6/）2.72.72.62.72.83.22.5鈉膨脹系數(shù)（1× 10-6/）5.85.5432< 0.5< 0.5從上表看出，其標(biāo)準(zhǔn)涉及的范圍較廣，在產(chǎn)品系列的牌號(hào)規(guī)定方面是按照人造石墨的配入含量和生產(chǎn)工藝不同進(jìn)行。系列產(chǎn)品主要涵蓋有石墨質(zhì)陰極碳?jí)K（10%、 20%、 30%、 50%和 100%） 和石墨化陰極碳?jí)K（浸漬和不浸漬）。 在理化指標(biāo)方面主要有：真密度、表觀密度、氣孔率、灰份、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、電阻率、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、彈性模量和鈉膨脹系數(shù)等。其產(chǎn)品指標(biāo)體系能全面

7、和較好地反映系列產(chǎn)品中不同牌號(hào)制品的理化特性和性能要求。具有較高的先進(jìn)性。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有鋁電解用半石墨質(zhì)陰極炭塊標(biāo)準(zhǔn)、鋁電解用高石墨質(zhì)陰極炭塊和鋁電解用石墨化陰極炭塊。這幾種標(biāo)準(zhǔn)尚未形成統(tǒng)一的規(guī)范，彼此之間相互獨(dú)立、指標(biāo)體系又不太相同。這給產(chǎn)品的組織生產(chǎn)、銷售工作及標(biāo)準(zhǔn)的查詢帶來(lái)了極大的不便。 因此，需要重新對(duì)陰極碳?jí)K產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂。本次只考慮將鋁電解用半石墨質(zhì)陰極炭塊標(biāo)準(zhǔn)和鋁電解用高石墨質(zhì)陰極炭塊兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合并。4.2.1 確定本標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)體系為能全面反映高石墨質(zhì)系列鋁用陰極碳?jí)K的特性和滿足用戶需求，并引導(dǎo)陰極碳?jí)K工廠的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)，從而推動(dòng)我國(guó)鋁用陰極碳?jí)K生產(chǎn)技術(shù)的向前發(fā)展。根

8、據(jù)徐州會(huì)議、杭州會(huì)議的討論結(jié)果以及標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研過(guò)程中所取得的數(shù)據(jù)，在前兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，確定了本標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)體系。包括：真密度、表觀密度、電阻率、耐壓強(qiáng)度、灰份、抗折強(qiáng)度、楊氏模量、鈉膨脹率、熱膨脹系數(shù)。同時(shí)考慮了目前我國(guó)分析設(shè)備的客觀實(shí)際，將真密度、表觀密度、耐壓強(qiáng)度、電阻率和灰份指標(biāo)作為常規(guī)指標(biāo)。其余指標(biāo)作為參考指標(biāo)。七月下旬，本標(biāo)準(zhǔn)起草小組部分人員前往國(guó)內(nèi)部分陰極碳?jí)K廠家進(jìn)行走訪、調(diào)研，對(duì)另外幾個(gè)知名陰極碳?jí)K廠家進(jìn)行了電話聯(lián)絡(luò)和函調(diào)。對(duì)各家的工藝狀況、設(shè)備狀況和質(zhì)量控制體系進(jìn)行了調(diào)查，并將各廠近幾年的分析數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、對(duì)生產(chǎn)的各型號(hào)產(chǎn)品進(jìn)行取樣和分析。 通過(guò)對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，確認(rèn)我國(guó)目

9、前高石墨質(zhì)系列陰極碳?jí)K的真實(shí)狀況和平均水平如下：石墨 含量灰份體積 密度真比重電阻率抗壓 強(qiáng)度抗折 強(qiáng)度揚(yáng)氏 模量熱膨脹系數(shù)鈉膨脹率3 g/cm3 g/cmmmPamPaGpa× 10-6/1× 10-6/10 157.51.561.9139331274.01.130 354.121.581.9331.2526.19.55.123.520.77503.641.582.0028289.975.123.450.731001.461.602.1120259.874.524.150.64.2.2 本標(biāo)準(zhǔn)修訂說(shuō)明： A、產(chǎn)品理化指標(biāo)方向的規(guī)定產(chǎn)品中所涉及到的理化指標(biāo)均按平行于受力方向

10、進(jìn)行規(guī)定。B、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中各牌號(hào)和種類的規(guī)定本標(biāo)準(zhǔn)在對(duì)產(chǎn)品的牌號(hào)進(jìn)行劃分和規(guī)定時(shí)，將與國(guó)際接軌，按照人造石墨含量為10%、30%、 50%和 100%進(jìn)行劃分，并將側(cè)部陰極碳?jí)K納入，將部分指標(biāo)適當(dāng)提升后，形成涵蓋兩個(gè)品種，四種牌號(hào)的石墨質(zhì)系列陰極碳?jí)K標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)用戶反饋意見(jiàn)，取消 鋁電解用半石墨質(zhì)陰極炭塊標(biāo)準(zhǔn)中BSL 2 牌號(hào)。 增加 GS-C牌號(hào)側(cè)塊。C、常規(guī)指標(biāo)的制定與說(shuō)明本標(biāo)準(zhǔn)常規(guī)指標(biāo)的制定原則：通過(guò)收集和分析國(guó)內(nèi)各廠家的生產(chǎn)數(shù)據(jù)后，并充分考慮市場(chǎng)需求后，適當(dāng)將部分指標(biāo)數(shù)值提升，力求使之接近或超過(guò)國(guó)外同類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。石墨含量（ %）真密度（g/cm3）牌號(hào)底部炭塊牌號(hào)側(cè)部炭塊修訂原標(biāo)準(zhǔn)修訂原標(biāo)

11、準(zhǔn)10GS-1 1.91 1.90GS-C 1.91 1.9030CS-3 1.95 1.9450GS-5 1.99 1.98100GS-10 2.08 2.08石墨含量（ %）3表觀密度（g/cm ）牌號(hào)底部炭塊牌號(hào)側(cè)部炭塊修訂原標(biāo)準(zhǔn)修訂原標(biāo)準(zhǔn)10GS-1 1.56 1.56GS-C 1.56 1.5630CS-3 1.57 1.5650GS-5 1.57 1.57100GS-10 1.59 1.59石墨含量（ %）電阻率（m）牌號(hào)底部炭塊牌號(hào)側(cè)部炭塊修訂原標(biāo)準(zhǔn)修訂原標(biāo)準(zhǔn)10GS-1 39 4030CS-3 35 3350GS-5 30 29100GS-10 21 21石墨含量（ %）耐壓強(qiáng)

12、度（MPa）牌號(hào)底部炭塊牌號(hào)側(cè)部炭塊修訂原標(biāo)準(zhǔn)修訂原標(biāo)準(zhǔn)10GS-1 32 32GS-C 32 3130CS-3 24 2450GS-5 24 24100GS-10 26 26石墨含量（ %）灰份（%）牌號(hào)底部炭塊牌號(hào)側(cè)部炭塊修訂原標(biāo)準(zhǔn)修訂原標(biāo)準(zhǔn)10GS-187GS-C8830CS-35550GS-544100GS-1022從上述所列的各項(xiàng)指標(biāo)中可看出，真密度、表觀密度、耐壓強(qiáng)度均優(yōu)于法國(guó)沙瓦公司系列產(chǎn)品的典型值，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。因此，只對(duì)部份牌號(hào)產(chǎn)品的進(jìn)行提升。在各牌號(hào)灰份指標(biāo)的制定上，考慮到我國(guó)無(wú)煙煤資源和人造石墨原料質(zhì)量現(xiàn)狀，因此該指標(biāo)數(shù)值略高于沙瓦公司同系列產(chǎn)品，但眾所周知，在生產(chǎn)

13、時(shí)采取相應(yīng)的技術(shù)手段和技術(shù)措施，完全能保證它們?cè)陔娊獠凵鲜褂脮r(shí)具有良好的導(dǎo)電性能、抗鈉浸蝕能力和抗熱震性能。不會(huì)給鋁電解生產(chǎn)帶來(lái)不利。在各牌號(hào)電阻率指標(biāo)的制定上，考慮到我國(guó)人造石墨質(zhì)量現(xiàn)狀及生產(chǎn)成本狀況，在保證與沙瓦公司同系列產(chǎn)品的電阻率指標(biāo)典型值相當(dāng)?shù)臈l件下。對(duì)部分牌號(hào)的電阻率指標(biāo)進(jìn)行了退讓調(diào)整。取消了 YS/T 287-2005 鋁電解用半石墨質(zhì)陰極炭塊中氣孔率指標(biāo)。D、參考指標(biāo)的制定與說(shuō)明由于國(guó)內(nèi)大部分廠家目前還未具備分析能力，繼續(xù)將抗折強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)、楊氏模量和鈉膨脹率等制定作為參考指標(biāo)?？紤]到多數(shù)指標(biāo)已達(dá)到和優(yōu)于法國(guó)沙瓦公司的典型值，因此在數(shù)值上未作較大的調(diào)整。只是增加了各牌號(hào)的參

14、考指標(biāo)項(xiàng)目，并將熱膨脹系數(shù)指標(biāo)和鈉膨脹率指標(biāo)進(jìn)行了統(tǒng)一，取消電解膨脹率指標(biāo)。石墨含量（ %）抗折強(qiáng)度（MPa）牌號(hào)底部炭塊牌號(hào)側(cè)部炭塊10GS-1 1030CS-3 7.050GS-5 7.0100GS-10 7.5石墨含量（ %）楊氏模量（Gpa）牌號(hào)底部炭塊牌號(hào)側(cè)部炭塊10GS-1 1030CS-3 7.050GS-5 7.0100GS-10 6.5300)石墨含量（ %）熱膨脹系數(shù)（×10-6/）牌號(hào)底部炭塊牌號(hào)側(cè)部炭塊10GS-1 4.2GS-C 4.230CS-3 4.050GS-5 4.0100GS-10 4.0石墨含量（ %）鈉膨脹率%牌號(hào)底部炭塊牌號(hào)側(cè)部炭塊10GS-

15、1 1.0GS-C 1.030CS-3 0.850GS-5 0.7100GS-10 0.5E、對(duì)產(chǎn)品外觀允許存在的缺陷的部位和要求進(jìn)行了規(guī)定說(shuō)明通過(guò)對(duì)各陰極炭塊生產(chǎn)調(diào)研和對(duì)電解生產(chǎn)廠家走訪與交流，了解到陰極炭塊在砌筑過(guò)程中，有些外觀缺陷部位不會(huì)對(duì)電解槽壽命帶來(lái)危害。因此，本次修訂時(shí)，本著低碳生產(chǎn)和節(jié)約資源的角度考慮，將產(chǎn)品外觀允許存在的缺陷的部位和要求重新規(guī)定如下：缺陷名稱缺陷尺寸及數(shù)量缺角a+b+c 150 mm，不多于2處，小于40 mm的不計(jì)裂紋工作面1、寬度1.0 mm 以下、深度5.0 mm 以下2、單面裂紋60 mm；跨棱裂紋（a+b）60 mm，不多于2 處，小于15 mm的不計(jì)

16、缺陷名稱缺陷尺寸及數(shù)量裂紋側(cè)部和端部1、寬度1.0 mm 以下、深度5.0 mm 以下2、單面裂紋120mm；跨棱裂紋（a+b）120 mm，不多于2 處，小于20 mm的不計(jì)溝槽側(cè)部1、寬度1.0 mm 以下、深度5.0 mm 以下2、單面裂紋120mm；跨棱裂紋（a+b）150 mm，不多于2 處，小于30mm的不計(jì)溝槽底部1、寬度1.0 mm 以下、深度5.0 mm 以下2、單面裂紋60mm；跨棱裂紋（a+b）60 mm，不多于2 處，小于15 mm的不計(jì)缺棱a+b+c 150mm，不多于2 處，小于40 mm的不計(jì)表面凹陷工作面近似周長(zhǎng)（a+b+c）100 mm，深度5 mm側(cè)部近似周長(zhǎng)（a+b+c）150 mm，深度5 mm注：異形陰極炭塊的缺陷判定，遵照上述進(jìn)行。5、本標(biāo)準(zhǔn)修訂后與上一版變化說(shuō)明 本 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)真密度、耐壓強(qiáng)度、表觀密度和電阻率進(jìn)行了修訂。重新對(duì)各牌號(hào)產(chǎn)品進(jìn)行了規(guī)定，對(duì)熱膨脹率指標(biāo)和納膨脹率指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一，取消了電解膨脹率指標(biāo)。本標(biāo)準(zhǔn)刪除了 YS/T 287-2005