超高功率石墨电极新标准解析

超高功率石墨电极主要用作电弧炉导电材料。目前国内主要生产超高功率石墨电极的企业有吉 林炭素有限公司、方大炭素新材料科技股份有限公 司、中国平煤神马集团开封炭素有限公司、河南科 峰炭材料有限公司、山西西姆东海炭素材料有限公 司等。 国内炭素行业 2018 年产量为 268991 t，主要 产品规格为直径400~700mm 超高功率石墨电极。《YB/T4090—2015 超高功率石墨电极》新标准发布 后得到了炭素企业和钢铁用户的认可，2019 年获得了第四届吉林省标准创新贡献奖二等奖，现介绍主 要技术内容的确定情况。

 

1 工作简况

1.1 任务来源

根据工业和信息化部工信厅科 [2009]260 号文 件要求，由吉林炭素有限公司等单位负责修订中华 人民共和国黑色冶金行业标准 《超高功率石墨电 极》，计划编号:2009-1976T-YB。

1.2 工作情况

接到任务后，由吉林炭素有限公司、中国平煤神马集团开封炭素有限公司、冶金工业信息标准研 究院等共同组成标准起草修订小组。 标准编写小组 通过调查研究、收集资料，根据几年来超高功率石 墨电极生产和使用实际情况， 于 2014 年 4 月完成 了本标准征求意见稿和编制说明，并发送到有关生 产厂家和用户单位进行征求意见，在征求意见基础 上形成了标准送审稿。

2014 年 12 月，全国钢标准化技术委员会炭素材 料分技术委员会在北京组织召开了标准审定会，根 据审定会议情况修改内容，完成了标准的报批稿。

2015 年 7 月， 工业和信息化部发布 2015 年第49 号公告，批准发布《YB/T 4090—2015 超高功率 石墨电极》标准，并于 2016 年 1 月 1 日实施。

 

2 主要技术指标的确定

2.1 标准范围

随着炭素技术的进步，生产超高功率石墨电极 的原料有了较大的改变，因此将“本标准适用于以 优质针状焦等为主要原料”修订为“本标准适用于 以针状焦和煤沥青为主要原料”。

2.2 引用标准

(1)由于大多数电极生产厂家没有进行整体石墨电极弹性模量试验，没有现场测声速，因此删除 了引用标准《GB/T 24210 整体石墨电极弹性模量试 验 声速法》。

(2)引用标准修订为最新检测项目标准。

2.3 外形、尺寸及允许偏差

(1)将表 1 中的“长度”修订为“公称长度”。

(2)由于用户使用的电炉容量不断增大，本标 准中根据 IEC 60239—2005 及 SGL 公司企业标准 规定增加了 Φ750 mm、Φ800 mm 电极及接头的外 形尺寸的相关要求。

(3)为了与 IEC60239—2005 国际标准接轨，提 高产品的通用性， 将公称直径 350 mm 电极的最大 实际直径由原标准的 357 mm 修订为 358 mm; 将 公称直径 700 mm 电极的最小实际直径由原标准的708 mm 修订为 710 mm，黑皮部分最小实际直径由 原标准的 705 mm 修订为 707 mm。

(4)由于 Φ550 mm 电极市场有长度 2 700 mm的需求，因此增加了 2 700 mm 的公称长度;并且对Φ650 mm 及其以上规格的电极增加了 2 000 mm 和2 200 mm 2 个标准公称长度;Φ600 mm 及其以上 规格的电极增加了 3 000 mm 标准公称长度。

(5)为了便于用户使用，将公称长度为 2 700 mm 的最大标准长度偏差由原标准的+150 mm 增加 到+200 mm;3 000 mm 标准公称长度的允许偏差 确定为与公称长度 2 700 mm 的一致。

(6)为了方便用户，将供货中每批允许短尺电 极不超过 15%修订为 5%。 标准中见条 3.3。

(7)为了提高电极连接质量，提高产品使用性能， 将两根电极连接处端面间隙不大于 0.4 mm，修 订为 0.05 mm。 标准中见条 3.5。

(8)增加了条 3.6“如对电极规格有特殊要求 时，由供需双方协商”。
2.4 理化指标

(1)由于用户使用要求不断提高，超高功率石 墨电极产品质量也在不断改善，为了提高产品的用户 使用性能，提高产品质量水平，更好满足用户要求，修 订 Φ300~500 mm 超高功率石墨电极部分指标。

Φ300~400 mm: 电极体积密度由 1.65 g/cm3 修 订为1.67 g/cm3;接头由 1.72 g/cm3 修订为 1.74 g/cm3。

Φ450~500 mm: 电极体积密度由 1.64 g/cm3 修 订为 1.66 g/cm3; 电极抗折强度由 10.0 MPa 修订为10.5MPa;电极电阻率由 6.5 μΩ·m 修订为 6.3 μΩ·m;接头体积密度由 1.70 g/cm3 修订为 1.75 g/cm3;接 头抗折强度由 16.0 MPa 修订为 20.0 MPa。

Φ500 mm 及其以下规格接头电阻率由 5.5μΩ·m 修订为 5.3 μΩ·m。

由于添加剂的使用，灰分由 0.3%修订为 0.5%。

(2)由于大规格超高功率石墨电极市场份额的 不断增大，为了促进生产企业的发展，增加了 Φ550~ 800 mm 大规格超高功率石墨电极指标要求。

修订后的技术指标详见表 1(标准中见表 4)。

2.5 表面质量

(1)电极表面掉块或孔洞要求修订为“电极表 面掉块或孔洞不多于两处， 其缺陷直径为 10~20 mm，小于 10 mm 的不计，深度为 5~10 mm，小于 5 mm 不计”。 标准中见条 4.2.1。

(2)将“电极表面不允许有横向裂纹;宽 0.3~1.0 mm 的纵向裂纹， 其长度不大于 80 mm， 不多于两

条; 而宽度小于 0.3 mm 的纵向裂纹不计” 修订为“电极表面不允许有裂纹” 。 标准中见条 4.2.4。

(3)增加“直径 550~800 mm 的电极不允许有黑 皮”。 标准中见条 4.2.5。
2.6 其他方面的修订

(1)由于检测方法标准不断修订完善，其中的 章节序号会有变化，因此将“电阻率的测定按 GB/T 24525 中第 5 节(石墨电极制品的现场测定)的规定 进行”修订为“电阻率的测定按 GB/T 24525 的规定 进行” 。 标准中见条 5.1。

(2)对接头的热膨胀系数的批量及每批应取样 数量的检验规则进行了修订，由于相同品种、相同 规格接头用料、配方及其工艺控制基本稳定，热膨 胀系数指标比较稳定，因此将“同种品种、相同规格 的电极，每月至少测定一次;接头每炉测定一次”修 订为“相同品种、相同规格的电极和接头，每月至少 测定一次”。 标准中见条 6.3.1。

3)提供了 Φ550~700 mm 超高功率石墨电极的 建议允许电流负荷。 标准中见附录 A。

 

3 与国际指标比对情况

为了提高标准的水平、科学性及合理性，保证产品的通用性， 标准编写小组系统地收集到 IEC 60239—2005 国际标准、美国 UCAR 公司、德国 SGL公司、日本东海炭素公司、昭和电工和印度 HEG 公 司等国际著名炭素企业的标准或产品样本，通过研 究确定了超高功率石墨电极行业标准的电极和接 头尺寸及其公差要求等效采用 IEC 60239—2005 国 际标准， 而且部分公差要求高于 IEC 60239—2005标准要求。 理化指标及其他技术要求根据国内外企 业标准及用户使用情况综合确定。

 

4 结束语

(1)本次修订的标准提高了接头的抗折强度、体积密度等指标，确定了大规格超高功率石墨电极 的指标， 提出了 Φ750~800 mm 电极的尺寸及公差 要求，为炭素企业生产和用户使用提供了技术支持 及质量保证，带动超高功率石墨电极产品质量的提 升及发展，提高国内产品的市场占有率，提高企业 经济效益。

(2)根据生产和用户使用实际情况，尺寸及其 公差要求等效采用 IEC 60239—2005 国际标准，而 且部分公差要求高于 IEC 标准，标准更加科学合理。

参考文献:
[1] 朱海哲,贾文涛,姚禄广,等.YB/T 4090-2015 超高功率石墨电极[S].