會計實操文庫1/13企業(yè)管理-石墨及碳素制品制造工藝流程SOP一、原料準備原料選擇主要選用石油焦、針狀焦、煤瀝青等作為基礎原料。石油焦由石油渣油、瀝青經焦化形成，色黑多孔，碳含量高，灰分低，通常在0.5%以下，是生產人造石墨制品及電解鋁用炭素制品的常用原料。按熱處理溫度，石油焦分為生焦和煅燒焦，生焦含大量揮發(fā)分，機械強度低，多數(shù)煉油廠產出的生焦需在炭素廠進一步煅燒處理。針狀焦外觀具明顯纖維狀紋理，熱膨脹系數(shù)低且易石墨化，是優(yōu)質焦炭。其焦塊破裂呈細長條狀顆粒（長寬比≥1.75），偏光顯微鏡下可見各向異性纖維狀結構。煤瀝青則作為黏結劑使用，在后續(xù)工藝中起到固結骨料和粉料的作用。原料檢驗感官檢驗：觀察原料外觀，石油焦和針狀焦應色澤正常，無明顯雜質、異物混入；煤瀝青應無塊狀物、無刺鼻異味。理化檢驗：針對石油焦和針狀焦，檢測其灰分、揮發(fā)分、硫含量、真密度等指標。石油焦灰分需嚴格控制，低灰分有利于提高產品質量；揮發(fā)分影響原料穩(wěn)定性與后續(xù)工藝；硫含量過高會對產品性能及環(huán)境產生不利影響。煤瀝青則檢測軟化點、甲苯不溶物、喹啉不溶物、結焦值等，軟化點決定其在加工過程中的流動性，甲苯不溶物和喹啉不溶物含量影響其黏結性能。質量判定：各項指標符合相應國家標準或企業(yè)內部標準的原料判定為合格，準予入庫使用；不合格原料需隔離存放，并通知供應商協(xié)商處理，嚴禁投入生產。原料儲存將檢驗合格的原料分別存放于干燥、通風良好的倉庫。石油焦和針狀焦可堆放存儲，但要設置明確標識牌，注明原料名稱、批次、入庫時間等信息，避免混淆。煤瀝青應密封儲存，防止其吸收空氣中水分、揮發(fā)有害成分，影響?zhàn)そY性能。倉庫要配備防火、防潮、防蟲、防鼠設施，定期進行檢查與清理，確保存儲環(huán)境符合要求。二、原料預處理煅燒（針對石油焦）將生石油焦置于回轉窯或電阻爐內，在隔絕空氣條件下，升溫至1200-1350℃進行煅燒。煅燒過程中，石油焦內的水分、揮發(fā)分逐步排出，結構得以優(yōu)化，密度增加，導電性提升，為后續(xù)工藝奠定基礎。煅燒時間依據(jù)原料特性和設備參數(shù)確定，一般在數(shù)小時至十幾小時不等。期間需嚴格監(jiān)控爐內溫度，確保溫度均勻、穩(wěn)定，避免局部過熱或欠燒，影響產品質量。破碎采用顎式破碎機、錘式破碎機、對輥破碎機等設備，對煅后石油焦、針狀焦進行中碎。將50mm左右的塊狀原料破碎至0.5-20mm粒度范圍，以滿足后續(xù)配料需求。破碎過程中，及時清理設備內部殘留物料，防止不同批次、不同種類原料交叉污染；同時，定期檢查設備易損件，如錘頭、襯板等，磨損嚴重時及時更換，確保破碎粒度均勻、穩(wěn)定。磨粉通過懸輥式環(huán)輥磨粉機（雷蒙磨）、球磨機等設備，將中碎后的炭質原料進一步磨細。磨粉目標是使原料粒徑達到0.15mm或0.075mm以下，形成粉末狀小顆粒。磨粉過程中，調節(jié)設備參數(shù)，如磨輥轉速、進料速度等，保證磨粉效率與產品細度；同時，設置旋風分離器、脈沖布袋除塵器等輔助設備，收集細粉，減少粉塵排放，確保工作環(huán)境安全、衛(wèi)生。篩分利用具有均勻開孔的一系列篩子，對破碎、磨粉后的物料進行篩分。通過篩分，將尺寸范圍較寬的物料精準分成4-5個顆粒料粒級和1-2個粉料粒級，滿足不同產品配方對原料粒度的嚴格要求。篩分過程中，定期清理篩網(wǎng)，防止篩孔堵塞影響篩分效果；同時，對篩分后的各粒級物料分別收集、標識，按規(guī)定區(qū)域存放，避免混淆。三、成型配料混合依據(jù)產品設計配方，精確稱取不同粒級的炭質原料（如煅后石油焦粉、針狀焦粉）和煤瀝青等黏結劑。各原料比例對產品性能影響重大，必須嚴格把控，確保稱量誤差控制在極小范圍內。例如，對于某特定石墨電極產品，炭質原料與黏結劑的比例可能精確至小數(shù)點后兩位。將稱取好的原料投入高效混合設備，如雙軸槳葉混合機、V型混合機等。混合過程中，控制好混合時間與轉速，一般混合時間在30-60分鐘，確保物料均勻分散，無結塊、分層現(xiàn)象。混合結束后，隨機抽取樣品，檢測其成分均勻性、粒度分布等指標，合格后方可進入下一步成型工序。壓制成型模壓成型：將混合好的物料裝入特定模具，置于壓力機上施加壓力。壓力范圍通常在數(shù)十至數(shù)百MPa，根據(jù)產品形狀、尺寸及原料特性確定具體壓力值。保壓時間一般為幾分鐘至十幾分鐘，使物料在模具內壓實成型，形成具有一定形狀和初始強度的生坯。模壓過程中，對模具進行預熱，溫度控制在50-80℃，有助于物料流動與成型，提高生坯質量；同時，在模具表面涂抹適量脫模劑，方便生坯脫模，避免損傷生坯表面。擠壓成型（適用于部分產品，如長條狀石墨電極）：將混合物料送入擠壓機料筒，通過螺桿或柱塞施加壓力，使物料通過特定形狀的模頭擠出，形成所需形狀的生坯。擠壓過程中，控制好物料溫度、擠壓速度與壓力。物料溫度一般維持在120-150℃，確保煤瀝青軟化，物料具有良好流動性；擠壓速度根據(jù)產品規(guī)格和設備性能調整，一般在每分鐘數(shù)厘米至數(shù)十厘米；壓力則需根據(jù)物料特性和模頭阻力進行調節(jié)，保證生坯擠出順暢且密實。生坯檢查外觀檢查：逐一生坯進行外觀檢查，觀察表面是否光滑，有無裂縫、氣泡、缺料等缺陷。對于表面存在輕微缺陷的生坯，及時進行修補；嚴重缺陷的生坯則予以報廢處理，避免影響后續(xù)產品質量。尺寸測量：使用卡尺、千分尺等量具，對生坯關鍵尺寸進行測量，如長度、直徑、厚度等，確保尺寸偏差在設計允許范圍內。尺寸超差的生坯，分析原因后進行返工或報廢處理。密度檢測：采用排水法或其他合適方法，檢測生坯的體積密度。生坯體積密度需符合工藝要求，密度過低可能導致產品強度不足，過高則可能影響后續(xù)焙燒等工藝。對于密度不合格的生坯，追溯配料、成型過程，查找原因并進行整改。四、焙燒一次焙燒將檢查合格的生坯裝入專門設計的焙燒爐，如環(huán)式爐、隧道窯等。在生坯周圍填充保護填充料，如冶金焦粒，保護生坯在焙燒過程中免受氧化，并使熱量均勻傳遞。以環(huán)式爐為例，采用天然氣等燃料進行加熱，升溫過程遵循嚴格的升溫曲線。初始階段緩慢升溫，避免生坯因溫度急劇變化產生開裂，升溫速率一般控制在每小時5-10℃；當溫度升至一定階段（如300-500℃），煤瀝青開始分解、揮發(fā)，此時適當調整升溫速率與爐內氣氛，確保揮發(fā)分順利排出且不發(fā)生燃燒、爆炸等危險；最終將溫度升至900-1200℃，并在此溫度下保溫一定時間，使生坯中的煤瀝青充分炭化，形成瀝青焦，將炭質骨料和粉料顆粒牢固固結在一起。整個一次焙燒周期較長，通常為22-30天。焙燒過程中，實時監(jiān)控爐內溫度、壓力、氣氛等參數(shù)，確保各項參數(shù)穩(wěn)定在工藝要求范圍內。定期對爐體進行檢查，查看爐襯是否有損壞、漏氣等情況，及時發(fā)現(xiàn)并處理問題，保證焙燒過程順利進行。二次焙燒（針對部分產品，如要求更高體積密度的石墨制品、接頭坯料等）一次焙燒后的焙燒品經過浸漬處理后，再次裝入焙燒爐進行二次焙燒。二次焙燒目的是使浸入焙燒品孔隙中的瀝青進一步炭化，提高產品的體積密度、機械強度等性能。二次焙燒溫度一般低于一次焙燒，在700-900℃，采用天然氣或其他清潔能源加熱，升溫速率、保溫時間等工藝參數(shù)根據(jù)產品特性和爐型進行調整。二次焙燒周期相對較短，依爐型不同，一般在5-20天。同樣，在二次焙燒過程中，嚴格監(jiān)控各項工藝參數(shù)，確保產品質量。五、浸漬浸漬前準備對一次焙燒后的焙燒品進行外觀檢查與尺寸測量，剔除表面有裂縫、孔洞過大等缺陷的產品，避免影響浸漬效果。將合格焙燒品裝入特制吊籃或工裝，便于搬運與浸漬操作。準備好浸漬劑，通常選用煤焦油瀝青等。對浸漬劑進行質量檢測，確保其軟化點、結焦值等指標符合工藝要求。將浸漬劑加熱至一定溫度，使其具有良好流動性，一般加熱溫度在150-180℃。浸漬操作將裝有焙燒品的吊籃緩慢放入浸漬罐內，關閉浸漬罐密封門。對浸漬罐進行抽真空處理，真空度一般控制在-0.09--0.1MPa，維持一段時間（如1-2小時），排除焙燒品孔隙內的空氣。保持真空狀態(tài)下，將加熱好的浸漬劑通過管道輸送至浸漬罐內，使浸漬劑完全浸沒焙燒品。隨后，向浸漬罐內充入壓縮空氣或惰性氣體（如氮氣），施加壓力，壓力范圍一般在0.5-1.5MPa，維持數(shù)小時（如3-5小時），確保浸漬劑充分滲入焙燒品孔隙中。浸漬結束后，緩慢釋放浸漬罐內壓力，將多余浸漬劑排出回收。打開浸漬罐，取出浸漬后的產品，瀝干表面多余浸漬劑。六、石墨化裝爐準備將浸漬、二次焙燒后的產品（此時稱為炭坯）按一定方式排列、組裝，形成電極串或其他特定結構。在產品周圍填充電阻料，如冶金焦粒，電阻料在通電過程中產生熱量，實現(xiàn)產品的石墨化。同時，設置好測溫元件，用于實時監(jiān)測爐內溫度。對石墨化爐進行全面檢查，包括爐體結構、電極系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等，確保設備處于良好運行狀態(tài)。檢查爐襯是否有損壞、脫落現(xiàn)象，如有問題及時修復或更換；檢查電極連接是否牢固，冷卻水路是否暢通，電氣線路是否絕緣良好等。石墨化過程采用艾奇遜爐等常見石墨化爐型，通過電極向爐內通入強大電流。電流通過電阻料產生焦耳熱，使爐內溫度迅速升高。升溫過程遵循特定的升溫曲線，初期升溫速度相對較慢，控制在每小時數(shù)十至一百多攝氏度，防止產品因溫度變化過快產生開裂；隨著溫度升高，逐漸加快升溫速度，最終將爐內溫度升至2800-3000℃。在高溫下，炭坯中的無定形碳逐漸轉化為石墨晶體結構，實現(xiàn)石墨化過程。石墨化時間根據(jù)產品規(guī)格、爐型等因素確定，一般在數(shù)小時至數(shù)十小時不等。在整個石墨化過程中，持續(xù)監(jiān)測爐內溫度、電流、電壓等參數(shù)，確保各項參數(shù)穩(wěn)定，如有異常及時調整。冷卻出爐石墨化結束后，停止通電，爐內產品開始自然冷卻。冷卻過程中，密切關注爐內溫度變化，防止冷卻速度過快導致產品產生裂紋。當爐內溫度降至一定程度（如500-600℃），可采用強制風冷或水冷等輔助冷卻方式，加快冷卻速度。待爐內溫度降至常溫后，打開爐門，取出石墨化后的產品。對產品進行外觀檢查，查看表面是否有裂縫、變形等缺陷；同時，進行尺寸測量，確保產品尺寸符合要求。對合格產品進行標識、分類存放，準備進入下一道工序。七、機加工加工前準備根據(jù)產品圖紙要求，選擇合適的機加工設備，如車床、銑床、磨床、鉆床等，并配備相應刀具、夾具。對設備進行調試，確保設備精度、運行狀態(tài)良好；對刀具進行檢查、刃磨，保證刀具鋒利，加工質量穩(wěn)定。將石墨化后的產品吊運至機加工車間，再次進行外觀檢查與尺寸復核，確保產品符合加工要求。根據(jù)產品形狀、尺寸及加工工藝，制定詳細的加工工藝路線和操作規(guī)范，明確各工序的加工余量、切削參數(shù)等。機加工操作切割：使用切割設備，如鋸床、激光切割機等，將產品切割至所需長度或形狀。切割過程中，控制好切割速度、進給量，防止切割面出現(xiàn)崩邊、毛刺等缺陷。對于切割精度要求較高的產品，可采用多次切割、逐步修整的方式，確保尺寸精度符合圖紙要求。車削：在車床上對產品進行外圓、內孔、螺紋等加工。根據(jù)產品材質和加工要求，選擇合適的切削刀具和切削參數(shù)，如切削速度、進給量、切削深度等。車削過程中，注意觀察加工表面質量，及時調整切削參數(shù)，保證加工表面粗糙度、尺寸精度等符合要求。銑削：利用銑床對產品進行平面、溝槽、臺階等加工。通過合理選擇銑刀類型、銑削方式（順銑或逆銑）及切削參數(shù)，保證銑削精度和表面質量。在銑削復雜形狀時，可采用數(shù)控銑床進行編程加工，提高加工效率與精度。磨削：對于表面粗糙度要求較高的產品，采用磨床進行磨削加工。選擇合適的砂輪（如碳化硅砂輪、金剛石砂輪等），根據(jù)產品材質和加工要求調整磨削參數(shù)，如砂輪轉速、工作臺進給速度、磨削深度等。磨削過程中，注意冷卻潤滑，防止產品因磨削熱產生燒傷、變形等缺陷。加工后檢驗每完成一道機加工工序，都需對產品進行尺寸測量、外觀檢查。使用卡尺、千分尺、粗糙度儀等量具，檢測產品關鍵尺寸、表面粗糙度等指標，確保符合圖紙及工藝要求。對于尺寸超差、表面有缺陷的產品，及時進行返工處理；無法返工的產品，按不合格品進行標識、隔離存放，并分析原因，采取相應糾正預防措施。機加工完成后，對產品進行全面檢驗，包括尺寸精度、形狀位置精度、表面質量等。對合格產品進行清洗、防銹處理，然后轉入成品檢驗環(huán)節(jié)。八、成品檢驗與包裝成品檢驗外觀檢查：逐一對成品進行外觀檢查，觀察表面是否光滑，有無裂縫、氣孔、砂眼、劃痕等缺陷。產品表面應色澤均勻，無明顯雜質、異物附著。尺寸測量：使用高精度量具，對成品關鍵尺寸進行全面測量，確保尺寸偏差在設計公差范圍內。對于尺寸精度要求極高的產品，可采用三坐標測量儀等先進測量設備進行測量，保證測量準確性。理化性能檢測：依據(jù)產品標準和客戶要求，對成品進行理化性能檢測。檢測項目通常包括密度、硬度、電阻率、抗壓強度、抗折強度、熱膨脹系數(shù)、抗氧化性能等。例如，對于石墨電極產品，電阻率需控制在特定范圍內，以保證其導電性能；抗壓強度、抗折強度等指標則影響其在使用過程中的機械性能。通過專業(yè)檢測設備，如萬能材料試驗機、電阻率測試儀、熱膨脹儀等，對各項性能指標進行準確檢測。質量判定：綜合外觀檢查、尺寸測量、理化性能檢測結果，對成品進行質量判定。各項指標均符合產品標準和客戶要求的判定為合格產品，準予包裝入庫；存在任何一項不合格的判定為不合格產品，按不合格品控