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使用石墨雕銑機(jī)加工石墨模具的前景如何

jcadmin | 2021-01-19 13:08:33

使用石墨雕銑機(jī)加工石墨模具的前景如何

碳素材料具有電和熱的良傳導(dǎo)性、電特性、潤滑性、高溫特性、耐化學(xué)腐蝕性、耐熱性、耐高溫?zé)釀兟湫?、電化學(xué)性能等基本特性。碳素尤其是特種石墨已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)不可或缺的重要物料和工業(yè)材料，依靠其固有特性，經(jīng)常以基礎(chǔ)原料、模具、用具、部件、構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)材料等形式被廣泛應(yīng)用在各種行業(yè)不同環(huán)境、不同生產(chǎn)條件的工業(yè)產(chǎn)品制造過程。碳素行業(yè)是一個(gè)非常多元化的產(chǎn)業(yè)，既有傳統(tǒng)工業(yè)的基礎(chǔ)，又具備高技術(shù)、高科技發(fā)展的機(jī)遇和空間，行業(yè)發(fā)展前景長期向好。同時(shí)，碳素行業(yè)也是對(duì)石化和煤化工行業(yè)的廢渣進(jìn)行深加工再利用，是一項(xiàng)能源二次利用、符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的產(chǎn)業(yè)。

（1）電火花加工對(duì)特種石墨的需求穩(wěn)定增長

電火花加工的主要優(yōu)勢(shì)在于能適用于難切削材料的加工，工具電極與工件不接觸，兩者間作用力很小，適用于加工特殊及復(fù)雜形狀的零件。在電火花加工工藝中，作為陽極的工具電極可以使用銅質(zhì)材料，也可使用石墨材料。石墨電極與銅電極相比具有比銅輕，密度只有銅的 20%、易加工、切削加工不易產(chǎn)生應(yīng)力及熱變形、熔點(diǎn)在 3,000℃以上時(shí)熱膨脹系數(shù)小的特點(diǎn)。

在特種石墨的需求結(jié)構(gòu)中，電火花加工占比約 15%，是需求量最大的下游用戶之一。電火花加工石墨產(chǎn)品中使用高檔石墨約為 25%，使用中低檔石墨約為 75%。

（2）核安全加快石墨材料在核電中的應(yīng)用

日本福島核事故引發(fā)核電危機(jī)，核安全成為未來核電發(fā)展的關(guān)鍵因素。歐洲一些國家放緩或停止了核電站的建設(shè)，德國甚至宣布 2020 年關(guān)閉核電站，我國也在重新審視核電發(fā)展的規(guī)劃。但從長期看，核電依然是發(fā)電效率最高、最有前途的發(fā)電機(jī)組，我國大力發(fā)展核電的長期規(guī)劃沒有改變。在核電建設(shè)中，核安全是首位。高溫氣冷堆是國際核能界公認(rèn)的目前安全性最高的新型核反應(yīng)堆，是未來核電裝置的發(fā)展趨勢(shì)。

石墨是中子的慢化劑和優(yōu)良的反射劑，其自身很多優(yōu)良特性確立了它在核工業(yè)領(lǐng)域中關(guān)鍵材料之一。在高溫氣冷堆中，炭材料是不可缺少的減速材料、反射材料和結(jié)構(gòu)材料。高溫氣冷堆需要大量的高級(jí)石墨材料，可以說沒有核石墨材料就無法建成高溫氣冷堆。在高溫氣冷堆中由于用氦氣作為冷卻劑，用碳素及陶瓷材料作為燃料的包覆材料，用石墨或炭質(zhì)材料作為減速材料和爐芯結(jié)構(gòu)材料，可以把接近 1,000℃的高溫氣體導(dǎo)出反應(yīng)堆外作為能源使用。國際上已經(jīng)建立了多座開發(fā)研究用高溫氣冷堆。此外，核石墨可以用來制作熱結(jié)構(gòu)件，各向同性炭石墨材料用于制作石墨球、堆芯材料、電極等核石墨制品。

（3）其他需求：模具、連鑄和人造金剛石石墨增長潛力不容忽視）其他需求：模具、連鑄和人造金剛石石墨增長潛力不容忽視

我國用于制造模具和連鑄的石墨數(shù)量較大，石墨模具和連鑄用各類石墨約占總需求量 26%。機(jī)械工業(yè)中的鑄造行業(yè)大量使用石墨材料作為加壓鑄造、離心鑄造、超硬合金的熱擠壓等加工模具。生產(chǎn)大規(guī)格的純銅、青銅、黃銅等主要采用連鑄的方法，其中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起著至關(guān)重要影響的結(jié)晶器就是用等靜壓石墨材料制成的。由于等靜壓石墨在熱傳導(dǎo)、熱穩(wěn)定、自潤滑、抗浸潤及化學(xué)惰性等方面具有良好的性能，使之成為制作結(jié)晶器不可替代的材料。等靜壓石墨還用于制作金剛石工具和硬質(zhì)合金的燒結(jié)模具，光纖拉絲機(jī)的熱場(chǎng)部件（加熱器、保溫筒等），真空熱處理爐的熱場(chǎng)部件（加熱器、承載框等），以及精密石墨熱交換器、機(jī)械密封部件、活塞環(huán)、軸承、火箭噴嘴等。

5、行業(yè)發(fā)展的有利因素及面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素

進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，國際上產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)有了新的調(diào)整，以信息、生物、航空航天、海洋開發(fā)以及新材料和新能源為主的高技術(shù)和新材料產(chǎn)業(yè)逐漸發(fā)展壯大。特種石墨與微電子及信息技術(shù)、新材料技術(shù)、生物技術(shù)、航空航天、原子能、高溫材料等均有密切的關(guān)系。當(dāng)前化工、能源、輕工、冶金、建材等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)將不斷引入新技術(shù)和使用材料，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)革新，許多都與特種石墨深加工產(chǎn)品密切相關(guān)?？梢哉f特種石墨深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展有了新的機(jī)遇。

從特種石墨各種技術(shù)發(fā)展看，特種石墨將越來越被廣泛應(yīng)用到新能源汽車、航天航空、核電及軍工等高新技術(shù)領(lǐng)域，成為支撐高新技術(shù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科技成果使我們完全相信在未來科技發(fā)展中，特種石墨將是不可替代的戰(zhàn)略資源之一。

6、行業(yè)的競(jìng)爭格局

（1）國際行業(yè)競(jìng)爭和市場(chǎng)特點(diǎn)

目前，國內(nèi)外碳素企業(yè)眾多，行業(yè)已經(jīng)高度市場(chǎng)化。世界范圍內(nèi)碳素行業(yè)集中度較高，主要集中在德國、美國、日本、法國、中國及印度，但各國主流石墨制品均為石墨電極，特種石墨產(chǎn)品占比相對(duì)較小。

德國、美國、日本、法國的特種石墨產(chǎn)品以等靜壓石墨為主，上述四國擁有先進(jìn)的等靜壓石墨生產(chǎn)技術(shù)，擁有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。由于長期以來受德國、美國、日本、法國在等靜壓石墨工藝技術(shù)和設(shè)備技術(shù)方面的壁壘的限制，國內(nèi)等靜壓石墨產(chǎn)量較少，基本依賴進(jìn)口。

與國外同類產(chǎn)品相比，我國產(chǎn)品雖然性能略有差異，但由于成本與價(jià)格較低，產(chǎn)品性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，與國外產(chǎn)品競(jìng)爭時(shí)具有一定的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。

（2）國內(nèi)特種石墨行業(yè)競(jìng)爭和市場(chǎng)特點(diǎn)

1）整體規(guī)模偏小

同傳統(tǒng)碳素材料相比，特種石墨生產(chǎn)工藝技術(shù)含量較高，對(duì)生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備能力及工藝裝備水平有較高的要求。現(xiàn)階段，我國特種石墨行業(yè)呈現(xiàn)“金字塔”型分布，工藝和技術(shù)水平先進(jìn)，具有一定自主研發(fā)能力、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)?；钠髽I(yè)較少。全國從事特種石墨生產(chǎn)的企業(yè)僅幾十家，大部分企業(yè)規(guī)模較小，技術(shù)落后或者不具備完整工序，具備完整工序、產(chǎn)能普遍規(guī)模較小，導(dǎo)致大多數(shù)企業(yè)難以形成很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭力。

2）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理

目前國內(nèi)碳素產(chǎn)品仍以傳統(tǒng)碳素材料為主，其中大部分產(chǎn)品為石墨電極，特種石墨占比較小，由于長期以來受其他國家工藝技術(shù)和設(shè)備技術(shù)壁壘，國內(nèi)大部分企業(yè)只能生產(chǎn)中粗石墨或細(xì)顆粒石墨，等靜壓石墨則 80%的需求量依賴進(jìn)口。

3）多數(shù)企業(yè)缺乏核心競(jìng)爭力

特種石墨行業(yè)內(nèi)的絕大多數(shù)企業(yè)科研投入較低，自主開發(fā)和創(chuàng)新能力較弱，缺乏具有先進(jìn)水平的核心技術(shù)，缺乏研發(fā)試驗(yàn)手段。行業(yè)中只有少數(shù)骨干企業(yè)具有較強(qiáng)的自主研發(fā)能力。

4）部分特種石墨行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)快速發(fā)展

近年來，特種石墨行業(yè)的迅速發(fā)展，給行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)帶來了快速成長的機(jī)遇。行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)憑借技術(shù)和管理優(yōu)勢(shì)逐步形成強(qiáng)勢(shì)品牌，占據(jù)了穩(wěn)定的市場(chǎng)份額。