YS-T 287-2005 铝电解用半石墨质阴极炭块.pdf.pdf

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1、yS 中华人 民共和 国有 色金属行 业标 准 Y S / T 2 8 7 -2 0 0 5 代替 Y S / T 2 8 7 -1 9 9 9 铝电解用半石墨质阴极炭块 P a r t i a l l y g r a p h i t i f e r o u s c a t h o d e c a r b o n b l o c k f o r a l u mi n i u m e l e c t r o l y s i s 2 0 0 5 - 0 5 - 1 8发布 2 0 0 5 - 1 2 - 0 1 实施 国家发展和改革委员会发 布 YS / T 2 8 7 -2 0 0 5 前言 本

2、标准参照法国、 挪威及德国等国家的公司标准， 并结合我国炭素企业生产实际和用户的新要求对 Y S / T 2 8 7 -1 9 9 9 进行了修订。 本次修订对侧部炭块的性能未做改动， 对底部炭块的性能做了以下修订: 对真密度、 室温电阻率、 电解膨胀率的指标值作了修订; 取消了牌号 B S L - 3 ; 在常规指标中增加了开气孔率; 在参考指标中增加了热膨胀率、 杨氏模量、 抗折强度。 本次修订直接引用了 Y S / T 6 2 . 1和YS / T 6 2 . 2 作为取样方法， 另外还增加了附录 B ( 热膨胀率的 测定方法 。 本标准的附录A和附录B为资料性附录。、 本标准代替Y S

3、 / T 2 8 7 -1 9 9 9 , 本标准由全国有色金属标准化技术委员会提出并归口。 本标准由全国有色金属标准化技术委员会负责解释。 本标准由中国铝业股份有限公司贵州分公司负责起草。 本标准由青铜峡铝业集团有限责任公司参加起草。 本标准起草人: 路增进、 曾萍、 白强、 吴克明、 李兴钢、 吴安静。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: -GB / T 8 7 4 4 - 1 9 8 8, YS / T 2 8 7 - 1 9 9 4 , YS / T 2 8 7 - 1 9 9 9 , YS / T 2 8 7 -2 0 0 5 铝电解用半石墨质 阴极炭块 范 围 本标准规定了铝电

4、解用半石墨质阴极炭块的要求、 试验方法、 检验规则及标志、 包装、 运输、 贮存。 本标准适用于砌筑铝电解槽用半石墨质阴极炭块。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注 日 期的引用文件， 其随后所有 的修改单( 不包括勘误的内容) 或修订版均不适用于本标准， 然而， 鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件， 其最新版本适用于本标准。 G B / T 8 1 7 0 数值修约规则 G B / T 8 7 1 9 炭素材料及其制品的包装、 标志、 储存、 运输和质量证明书的一般规定 Y S / T 6 2 .

5、 1 铝用炭素材料取样方法底部炭块 Y S / T 6 2 , 2 铝用炭素材料取样方法侧部炭块 Y S / T 6 3 . 2 铝用炭素材料检测方法室温电阻率的测定 Y S / T 6 3 . 7 铝用炭素材料检测方法表观密度的测定尺寸法 Y S / T 6 3 . 9 铝用炭素材料检测方法真密度的测定氦比重计法 Y S / T 6 3 . 1 5 铝用炭素材料检测方法灰分含量的测定 Y S / T 6 3 . 1 8 铝用炭素材料检测方法杨氏模量的测定静测法( 压缩方式) Y S / T 6 3 . 1 9 铝用炭素材料检测方法耐压强度的测定 Y S / T 6 3 . 2 0 铝用炭素材

6、料检测方法抗折强度的测定三点法 要求 3 . 1 产品分类 铝电解用半石墨质阴极炭块分为底部炭块和侧部炭块， 以代号 B S L表示。其 中底部炭块分为 B S L - 1 和 B S L - 2两个牌号， 侧部炭块包括B S L - C一个牌号。 3 . 2 性 能 3 . 2 . 1 底部炭块的性能应符合表 1的规定。 表 1 牌 号 性能 灰 分 %黔 表 观 密 度 g / c m 耐 压 强 度 M Pa 室 温 电阻率 P O m 开 气 孔率 % 电 解 膨胀率 % 热膨胀率 % 杨 氏 模 量 GP a 抗 折 强 度 MP. 2 5 0 0C5 0 0 0C9 5 0 0C

7、落) 李)簇越簇蕊(毛毛) BS I , - 171 . 9 01 . 5 63 21 02 00 . 70 . 0 80 . 2 50 . 5 1 07 . 5 BS L- 281 . 881 . 5 43 04 32 11 . 00 . 0 80 . 2 50 . 5 1 07 . 0 注 1 : 灰分、 真密度、 表观密度、 耐压强度、 电阻率、 开气孔率为常规分析指标。 注 2电解膨胀率、 热膨胀率、 杨氏模量、 抗折强度为底部炭块的参考指标， 不做常规分析。需要时供方可以提供， 但需在合同中注明。 YS / T 2 8 7 -2 0 0 5 3 . 2 . 2 侧部炭块的性能应符合表

8、 2 的规定。 3 . 2 . 3 性能指标的数值修约按 G B / T 8 1 7 0的规定进行。 表 2 牌号 性能 灰分/ %真密度/ ( g / c ma )表观密度/ ( g / c m )耐压强度/ MP a ( 多 B SL - C81 . 9 01 . 5 63 1 3 . 3 尺寸及允许偏差 3 . 3 . 1 未加工炭块的尺寸及允许偏差 未加工炭块的尺寸及允许偏差应符合表3的规定。 表 3 名称规 格 / mm 允 许 偏 差 / mm 宽 度厚度长 度 底 部 炭 块 5 3 5X 4 7 0义 3 3 8 0 4 2 0X 4 2 0火 2 5 5 0 4 0 0冰 4

9、 0 0又 2 1 0 0 4 0 0只 4 0 0X 1 8 0 0 4 0 0 X 4 0 0 X 1 6 0 0 士 1 0士 1 0 士1 5 侧 部 炭 块 5 4 0 欠3 7 5 X3 1 0 0 5 7 0K 4 2 0火 3 1 5 0 4 0 0 X 1 1 5 X 5 5 0 士 1 0士 1 0 土 1 5 注: 其他规格可由供需双方协商， 并在合同中注明. 3 . 3 . 2加工后 的炭块 的尺寸及允许偏差 加工后的炭块的尺寸及允许偏差应符合表4的规定。 表 4 名称规 格 / m m 允 许 偏 差 宽 度 / mm 厚 度 / m m长 度 / mm 沟槽宽、 深

10、/ mm直角度/(。 ) 底 部 炭 块 5 1 5 X 4 5 0 X 3 2 8 0 5 1 5 X 4 5 0 只 3 2 5 0 + 2 士 4士1 2士 3士 0. 4 4 0 0 汉 4 0 0 又 2 5 0 0 4 0 0 X 4 0 0 X 2 1 0 0 4 0 0 K 4 0 0 火 1 8 0 0 4 0 0 X 4 0 0 X 1 6 0 0 士 3士 3士 1 2士 3士 0. 4 侧 部 炭 块 非角部炭块 3 5 5 X 1 2 3 X 5 2 0 4 0 0冰 1 2 3X 5 5 0 4 0 0火 1 1 5X 5 6 0 4 0 0X 1 1 5只 5 5

11、 0 4 0 0 汉 1 3 0只 5 0 0 士 3士 3士5士 0. 4 角部炭块3 0 6 / 2 0 4 X 1 2 3 X 5 2 0士 5士 5士5 注: 其他规格可由供需双方协商， 并在合同中注明。 Y S / T 2 8 7 - 2 0 0 5 3 . 3 . 3 炭 块的鸳曲度 将长度为 4 m的细绳放在炭块所检工作面的两端， 从两头收紧细绳， 使细绳紧贴在所检工作面上， 测得的所检工作面与细绳之间最大间隙值， 即炭块的弯曲度。 加工炭块的弯曲度不大于长度的0 . 1 0 0 ， 未加工炭块的弯曲度不大于长度的 0 . 5 %e 3 . 4 外观质f 3 . 4 . 1 炭块

12、表面应平整， 断面组织不允许有空穴、 分层和夹杂物。 3 . 4 . 2 炭块表面允许有图 1 所示的缺角、 裂纹、 缺棱、 表面凹陷等缺陷， 但其尺寸及数量应符合表 5的 规定 。 吟 图 1 缺陷示意图 表 5 缺 陷 名 称缺陷尺寸及数量 缺 角a +b +c 1 5 0 m m， 不多于2处， 小于 4 0 mm的不计 裂纹( 宽度 。 . 5 mm以下)单面裂纹a或b ， 或跨棱裂纹( a +b ) 6 0 mm 缺 棱a +b +c 1 5 0 m m， 不多于2处， 小于 4 0 m m的不计 表 面 凹 陷近似周长( a +b +c ) 1 0 0 mm， 深度5 m m 检验

13、方法 4 . 1 性能测定方法 4 . 1 . 1 灰分的测定按 YS / T 6 3 . 1 5 的规定进行。 4 . 1 . 2 真密度的测定按 YS / T 6 3 . 9的规定进行。 4 . 1 . 3 表观密度的测定按 Y S / T 6 3 . 7 的规定进行。 4 . 1 . 4 耐压强度的测定按 Y S / T 6 3 . 1 9的规定进行。 4 . 1 . 5 室温电阻率的测定按 Y S / T 6 3 . 2的规定进行。 4 . 1 . 6 开气孔率的测定按 Y S / T 6 3 . 6 的规定进行。 4 . 1 . 7 电解膨胀率的测定按附录A的规定进行， 也可按供需双

14、方商定的其他方法进行。 4 . 1 . 8 热膨胀率的测定按附录B的规定进行， 也可按供需双方商定的其他方法进行。 4 . 1 . 9 杨氏模量的测定按 Y S / T 6 3 . 1 8的规定进行。 4 . 1 . 1 0 抗折强度的测定按 Y S / T 6 3 . 2 0 的规定进行。 4 . 2 尺寸及允许偏差测，方法 炭块的尺寸及允许偏差用相应精度的测量工具进行测量。 4 . 3 外观质f检验方法 炭块表面缺陷的尺寸用相应精度的测量工具进行测量， 其他外观质量用肉眼检查。 YS / T 2 8 7 -2 0 0 5 5检验规则 5 . 1 检查与验收 5 . 1 . 1 炭块应由供方

15、技术监督部门进行检查， 保证其质量符合本标准的规定， 并填写质量证明书。 5 . 1 . 2 需方应对收到的产品按本标准的规定进行验收。如检验结果与本标准的规定不符时， 应在收到 产品之日 起 1 个月内向供方提出， 由供需双方协商解决。如需仲裁， 仲裁取样在需方由供需双方共同 进行 。 5 . 2组批 炭块应成批提交验收， 每批应由同一牌号的炭块组成。底部炭块每批不大于 1 2 0 t ， 侧部炭块( 含角 部炭块) 每批不大于1 0 t 5 . 3 检验项目 每批产品均应进行性能的常规指标、 尺寸及允许偏差、 外观质量的检验。供需双方在合同中约定的 性能参考指标也应同时进行检验。 5 .

16、4取样 取 样按 表 6的规定进行 。 表 6 检 验 项 目取 样 规 定 要求的章条号 检 验 的 章 条 号 性 能 ( 常规指标及合同中约定的参考指标) 底部炭块和侧部炭块分别按YS / T 6 2 . 1 和Y S / T 6 2 . 2的规定取样 3 . 2 4 . 1 尺寸及允许偏差 逐 块 检 验3 . 34 . 2 外 观 质 量逐 块 检 验3 . 44 . 3 5 . 5 检验结果的判定 5 . 5 . 1 性能分析结果中有任何一项结果不合格时， 判该批不合格。但 B S L - 1 不合格时可以按照B S L - 2 的要求重新判定， 合格者按照 B S L - 2 重

17、新组批交货。 5 . 5 . 2 尺寸及允许偏差、 外观质量不合格时， 判该块不合格。 标志 、 包装 、 运输 、 贮存及质t证 明书 6 . 1 标志 6 . 1 . 1 检查合格后， 在每块炭块上贴上检验合格证， 或打上合格印记。 6 . 1 . 2 按不同牌号， 在每块炭块上标记如下: B S L - 1 侧面一道黄线 B S I , 2 侧面一道白线 B S L - C 侧面二道白线 6 . 2包装 炭块先用塑料薄膜内包， 再用草绳捆包， 或用供需双方商定的其他方式包装。 6 . 3 运输和贮存 运输和贮存按GB / T 8 7 1 9 的规定进行。 Y S / T 2 8 7 -

18、2 0 0 5 6 . 4 质f证明书 每批炭块应附质量证明书， 其上注明: a ) 供方名称; b ) 产品名称、 规格和牌号; c ) 批号 ; d ) 净重和块数; e ) 各项性能分析结果及技术监督部门印记; f ) 本标准编号; 又 ) 出厂日期。 7 订货单( 或合同) 内容 本标准所列材料的订货单( 或合同) 应包括下列内容: a ) 产品名称; b ) 规格和牌号; c ) 数量; d ) 本标准编号; e ) 本标准要求的其他需要在合同中注明的内容。 Y S / T 2 8 7 -2 0 0 5 附录A ( 资料性附录) 铝电解用半石墨质阴极炭块电解膨胀率测定方法 A. 1

19、范围 本方法规定了铝电解用半石墨质阴极炭块熔盐状态下电解膨胀率的测定方法。 本方法适用于铝电解用半石墨质阴极炭块熔盐状态下电解膨胀率的测定。 A. 2定义 电解膨胀率是指半石墨质炭块在熔盐电解状态下的热膨胀率。 A. 3方 法提要 将盛有冰晶石、 氧化铝和萤石均匀混合物的石墨柑塌作为阳极， 试块作为阴极放人石墨琳涡内， 如 图A. 1 所示。把试块的有效长度浸人冰晶石熔盐里面， 在试块上部安装石墨套管作为试块的延伸， 并 通过变位检查棒与差动变位器联接用电炉把系统温度稳定在 1 0 0 0 0C， 通上4 0 A的直流电， 进行 4h的 电解试验。通过差动变位器测量试块的最大伸长值， 从而计算

20、得到试块的电解膨胀率。 A . 4 仪器设备和材料 A . 4 . 1 电解膨胀率测定装置安装示意图见图 A . 1 e A . 4 . 1 . 1 自动控制升温电炉: 最高温度 1 3 0 0 0C . A . 4 . 1 . 2 差动变位器: 测量范围。 . 5 mm-5 mm, A . 4 . 2 电解容器 A . 4 . 3 手动控制升温电炉: 最高温度 1 3 0 0 0C , A . 4 . 4 焙烧罐。 A . 4 . 5 游标卡尺 A. 4 . 6上皿 天平 A . 5 试验准备 A. 5 ， 1 制样 A . 5 . 1 . 1 检查人员按图A. 2所示在现场取坯料， 其尺寸

21、为 9 0 m m X 1 3 0 m m X 4 1 0 m m( 长度不小于 4 1 0 m m ) 。 A . 5 . 1 . 2 分析人员仍按图A . 2 所示将坯料加工成5 0 m mX2 0 0 m m样块二个， 然后将样块进一步加工成 丸 8 m m X1 2 6 m m的圆 柱形试块， 并在试 块的中 心部位开 一个沁m m X 1 1 6 二 的 孔( 如图A . 2 所示) 。 A . 5 . 2 安装石墨套( 见图 A . 3 ) A . 5 . 2 . 1 加热炭胶泥， 在试块上涂上熔化了的炭胶泥， 然后胶接上石墨套。 A . 5 . 2 . 2 胶接上石墨套的试块冷却

22、后与填充焦同时装人焙烧罐中， 试块放在罐内的外周部并且尽量 避开中心位置， 试块的上下都铺有一定高度的填充焦。 A . 5 . 2 . 3 将焙烧罐放入手动控制升温的电炉中心， 盖上炉盖， 将升温速度控制在3 0 0 C / h ， 升到 1 o o o 0 C 时， 保温2 h 。 A . 5 . 2 . 4 切断电源， 待其自然冷却至5 0 0 时即可打开炉盖， 冷却至室温取出试块， 此时试块与石墨胶 接牢 固。 s Y S / T 2 8 7 - - 2 0 0 5 石 墨 柑 烟 铸 铁 钳 炯 电炉 图 A . 1 电解膨胀率测定装置安装示意图 A . 5 . 3 电解质的熔解 A

23、. 5 . 3 . 1 将冰晶石、 萤石和氧化铝充分干燥。 A . 5 . 3 . 2 将 1 5 6 0 g冰晶石、 3 0 0 g氧化铝、 1 4 0 g萤石混合均匀， 装人铁柄的石墨柑祸内， 然后放人自 动控制升温的电炉中， 盖上炉盖将升温速度按 5 0 0 C / h -1 0 0 0C/ h控制， 直到升到 1 0 6 0 0 C / h ， 使电解质 熔化。 A . 6 试验步骤 A . 6 . 1 测量试块( A . 5 . 2 . 4 ) 的有效长度。 A . 6 . 2 确认电解质已完全熔化后， 依次装配带石墨套的试块、 保护管、 变位检查棒、 差动变位器。 A . 6 .

24、3 将电炉的温度稳定在 1 o o o 0 C, A . 6 . 4 经常检查变位计的指针( 因电解膨胀作用， 检测系统也有变化， 需待其稳定) ， 少许转动差动变 位器的固定导杆， 使变位计的指针指在零位。 A . 6 . 5 以石墨柑祸为阳极 ， 试块为阴极， 在检查确认其接线无误后， 接整流器电源， 通上 4 0 A的直流 电， 进行 4h的电解试验。 A . 6 . 6 从变位记录纸上， 读出试块的最大伸长值。 YS / T 2 8 7 -2 0 0 5 图 A . 2 电解膨胀率测定用试样 图 A . 3 试块与石墨套组合图 A. 7 A. 7 . 1 计算结果的表述 试块的电解膨胀

25、率按公式( A. 1 ) 计算: S 一井X 1 0 0 0 0 石 。 . . . 。 . . . . . . . . . . . 。 。 (A . 1 ) YS / T 2 8 7 -2 0 0 5 式中: S 电解膨胀率， 单位为百分数( %) ; 1 试块膨胀后的最大伸长值， 单位为毫米( mm) ; L o 试块的有效长度， 单位为毫米( mm) . A . 7 . 2 取两次测定结果的平均值， 精确至小数点后两位， 数值修约按 G B / T 8 1 7 。 的规定进行。 A . 8 试验报告 试验报告应包括以下内容: a ) 委托单位; b ) 试样名称及编号; c ) 试验结果

26、的测量值及其平均值; d ) 试验单位; e ) 试验人员; f ) 试验日 期。 Y S / T 2 8 7 -2 0 0 5 附录B ( 资料性附录) 铝 电解用半石墨质 阴极炭块 热膨胀 率测定方法 B . 1 范 围 本方法规定了铝电解用半石墨质阴极炭块热膨胀率的测定方法。 本方法适用于铝电解用半石墨质阴极炭块热膨胀率的测定。 B . 2 定 义 热膨胀率是指半石墨质阴极碳块在氮气保护状态下按一定升温速度加热到某一温度后的膨胀量与 原长度的比值， 即为该温度下的热膨胀率。 B . 3 方 法提要 将试块放人石英管中的石英垫片上， 置于加热炉内。在氮气的保护下， 按 5 0C/ mi n

27、升温速度从室 温加热至 9 5 0 0C， 并由千分表读得试块的膨胀量， 从而计算得到热膨胀率的值。 B . 4 仪器和设备 B . 4 . 1 热膨胀计 : 千分表( 带不锈钢表架) 。 B . 4 . 2 立式加热炉: 最高温度 1 2 0 0 0C a B . 4 . 3 游标卡尺: 0 - 2 0 0 m m精度0 . 0 2 m m . B . 4 . 4 高纯度氮气: 纯度 9 9 . 6 %以上。 B . 4 . 5 流量计: 压力表或浮动式流量计， 0 3 8 mL / s , B . 4 . 6 热电温度计 : P t -P t R h 1 3 0 0 ， 0 . 5 级，

28、0 - 1 6 0 0 0C, B5试验 准备 BS . 1制样 将试样加工成 1 5 mm X 1 5 mm X 5 0 m m的长方体试块， 试块两端面要垂直于试样轴向， 其平行度 不大于0 . 1 m m / 1 0 0 m m . B . 5 . 2 测试步骤 B . 5 . 2 . 1 将石英垫片、 试块装人石英管的中心位置上， 然后将石英管插人炉内， 再将氮气管插人石英 管内 。 B . 5 . 2 . 2 将千分表安装在仪表架上， 副针指向零位。打开冷却水和氮气开关。 B . 5 . 2 . 3 将控制盘仪表开关按操作顺序打开， 升温速度为 5 0C / m， 升至 9 5 0

29、C， 并每 5 0 记录一次 读 数 。 B . 5 . 2 . 4 升温到9 5 0时切断电源， 将温度降至5 0 0 以下时， 停止供氮气， 温度降至5 0 时停水， 并 取下千分表 。 B. 6计算 B. 6 . 1 试样 的热膨 胀率按公式( B. 1 ) 计算: + 氏 . . . . . . . . . . . . . . . . .(B. 1) 上10L 一- Y S / T 2 8 7 -2 0 0 5 式 中: a -t 时试块的热膨胀率， 单位为百分数( %) ; L , 从室温到t 时试块的尺寸变化量( 即膨胀量) ， 单位为微米( p em) , L 试块的长度， 单位为毫米( m m) ; S 石英从室温到t 的膨胀率， 单位为百分数( % ) ; B . 6 . 2 取两次测定结果的平均值， 精确至小数点后两位， 数值修约按 G B / T 8 1 7 0的规定进行。 B . 7 试验报告 试验报告应包括以下内容: a ) 委托单位; b ) 试样名称及编号; G ) 试验结果的平均值; d ) 试验单位; e ) 试验人员; f ) 试验日期。