我国电碳行业的现状分析

2018-09-28 15:33:06 13

我国电碳行业的现状分析

1、上海沪东电碳有限公司 2、哈尔滨电碳研究所情报室

自我国加入WTO后,我国国民经济建设得到了进一步的飞速发展。作为基础产业的电碳行业也有了较快的发展,自五十年代的电机电刷加工生产,到现在12大类、63个系列、300多规格产品,已形成了一个不可或缺的行业。电碳产品总体技术水平、质量等基本上满足了各行各业的需要。现正健康发展,向国际先进水平迈进。

1 行业的现状

行业组织有中国电工技术学会碳石墨专业委员会、中国电器工业协会电碳分会、机械工业电碳科技情报网等;国家电碳制品质量监督检验中心,负责电碳行业产品的质量检验和质量控制监督。

电碳行业发展迅速,全国设有碳材料研究部门的大专院所有20余家,有一定生产规模的电碳生产厂家有30多家,全国电碳制品加工厂多达380多家遍布全国,国外在我国境内的独资、合资企业也有10家以上。电碳制品依据用途和特点已可分l2大类、63个系列。12大类制品包括电机用电刷、触头、机械用碳、调压器用碳电阻片、碳棒、送话器用碳砂、高纯石墨、特种石墨、石墨制品、青铜石墨含油轴承、锂电池负极材料、燃料电池用碳材料。

近年来,出于对于环保的重视,全球大力发展新型能源,除太阳能、核能外,风能的开发渐显现出其独特优势。继欧、美地区,我国的风力发电事业在近三年里得到了急速发展。这为我们电碳行业发展创新提供了新的机遇:防雷接地碳刷、滑环碳刷、传输信号用碳刷等。但由于我们对风电行业了解的不足,特别是风电整机行业对相应配件的重视,开始所用的碳刷均以进口碳刷为主。

随着近几年电力铁路机车(包括动车组)及城市轨道交通的迅速发展,受电弓碳滑板的用量也急速增长,进口产品有望得到国产化。

我国汽车工业的良性急速发展及电动工具、家用电机、玩具模型业的快速增长,境外相关产品需求的猛增,为我国电碳的发展完善带来了新的机遇。

境外在我国独资、合资企业也得到急速成长发展,其中以英国摩根(上海)为代表,另有日本东洋碳素(上海)、富士(昆山)、东海(上海)、奥巴克(大连)、特耐斯(镇江);法国罗兰(上海);德国逊克(广东)、西格里(上海);英国摩根(宁波ECS);韩国(河北东光)等。

1.1 生产工艺技术现状

以电刷坯料制品生产为代表。主要生产工艺:黑色产品混合以双Z型混合机为主,部分采用加压混捏技术;有色产品采用滚桶式及V字型混合机方法混合;坯料成型主要以模压、挤压为主,特种制品采用冷等静压、振动成型技术;有色制品烧结采用无氧烧结、保护性气体烧结及还原性气体烧结,并有间隙式炉及连续烧结炉;为改善制品的性能,对坯料进行浸渍树脂、沥青、金属等物料处理,以改善制品性能,浸渍后生产的电力机车滑板、密封环、电机用电刷等制品,在导电率、材料强度等方面都有明显改善。电刷加工除传统加工设备外,引进了较先进的奥地利电刷生产线和美国电刷生产线及自动加工用单机;部分电刷产品可模压一次成型。目前,全自动模压一次成型压机,全自动电刷加工生产线,国内也已有技术相当完善的产品,完全适用于各类产品的生产加工需要,功能性达到或超过国外水平。机械密封用碳除加工碳密封件外,还加工其配套的组装零件,可制造直径最大达1880毫米的碳石墨密封环;滑板、碳棒的生产主要以挤压成型法为主。

近十年来,电镀机组的大量涌现,对于额定工作电流大的产品也得到了很大的发展,特别是上海沪东电碳有限公司生产的J196C碳刷,额定工作电流达45A/CM2,从根本上解决了电镀行业的困扰;正由于超高工作电流密度产品的出现,对于使用于要求超大电流的风机防雷接地电刷,也有了理想的产品。

研制出汽轮发电机滑环电刷的最大圆周线速度达70m/s;轧钢电机电刷的最大圆周线速度40m/s;牵引电机电刷运行达15万KM机车里程;电力机车接地电刷运行达50万KM机车里程;动车组接地电刷运行可达100万KM以上机车里程;汽车起动机电刷的电流密度为>15A/CM2 、起动次数达8万次; 高纯石墨制品的纯度达99.99% 以上、抗压强度达到45Mpa、密度1.65g/cm3。电力机车用浸铜合金碳滑板行驶里程可达70万机车KM ;电力机车用纯碳(碳纤维)滑板的研制也已达到实用化。试制了碳纤维铜石墨复合电机电刷(J196C等)。

新型高纯石墨的革命性突破是产品生产过程中不需经过石墨化工序,就可以使其纯度达99.99% 以上,抗压强度达到65MPa,密度≥1.82g/cm3。更令人惊奇的是,该类产品的各项同性度可达到1:1.05,为碳石墨材料的应用提供了更广阔的前景。能源的利用与发展,使汽车燃料电池用碳材料得以有效发展:高气密性、高导电性、高强度。新型高纯石墨完全符合所有要求。

进口电刷材料的国产化工作近年来也发展较快,NCC634、E55、E46F3、DE-7等国外王牌产品,特别是铁路电刷产品均已得到较满意的定型产品;电动工具用电刷,特别是如高功率、高转速的产品,如吸尘器、洗衣机电机用电刷多以进口产品垄断国内市场,如今也都实现了国产化,但性能的稳定性及产品的通用适用性尚有待于进一步提高。

1.2 国内市场现状

据不完全统计销售收入超过双千万元的单位至少有8家:

哈尔滨电碳有限公司

东新电碳股份有限公司

上海摩根碳制品有限公司

上海沪东电碳有限公司

南通电碳有限公司

东南电碳有限公司

神奇电碳有限公司

任丘光明电碳有限公司

2 电碳行业的发展

随着科学技术的发展、新材料的应用、电碳产品的开拓和新型碳材料的开发。电碳技术与相关行业技术的相互渗透,促成新产品的诞生,单从产品的划分上已很难划分。从发展来看,电碳制品较适宜中型规模企业生产。目前电碳行业的存在散乱、参差不齐的现象。随着改革的深化,国内电碳产品需求量和生产企业的集团化、股份制、私有制等趋势,及实际产品开发能力和国外著名的碳石墨生产企业的经验分析,集团化、生产专业化、信息化、技术产品开发集中化、产品名牌战略、销售服务市场化,将是发展的趋势,在此基础上建立自己的技术开发、信息研究、检测、学术、公关等组织服务于行业(或集团)是一种多快好省的方法。

2.1 产品制造与发展

目前在保质保量稳定生产12大类产品的同时,还要结合行业自身特点,开发碳纤维、碳/碳复合材料、渗碳技术等新产品新技术。近年来,随着碳纤维用途的扩大及用量的增加,国内具有自主知识产权的碳纤维生产线及国外在大陆上马的碳纤维生产线已有多条;借鉴、利用相关行业的技术,消化吸收外行业、外(国外)来的技术知识,结合市场研发产品,生产一代、研制一代、开发一代,不断改进生产工艺、设备,稳定产品质量,提高工作效率,是不少企业共同的经营策略。如,汽车燃料电池板、风力发电机组用电刷、洗衣机用电刷、铁路机车用受电弓碳滑板等。采用微机控制技术,对焙烧、石墨化等工序的控温实现微机化管理;由直流石墨化替代传统的交流石墨化,可实现快速升温、缩短通电时间、节能、提高生产效率的目的;碳制品的焙烧可采用微正压焙烧技术,以提高沥青的残碳率;采用双螺旋挤压机和振动球磨机生产的粉料,能改善材料性能;浸渍派生法,是以某种材质的为基料,通过浸渍不同浸渍物如树脂、沥青、磷酸盐、金属等,改变基料性能,派生出不同性能的材料,以适应导电、耐腐、耐磨、耐高温等方面用途的技术要求;采用超细粉制造产品:使用气流粉碎机可制造粒度5μ左右的超细粉,以大幅度提高制品的致密度、强度和耐磨损性能,并可减少制品性能的各向异性;大胆采用新材料,加强不同领域的技术合作,提高传统产品的技术性能,适应不同应用场合的要求;开展复合材料的开发,采用碳和其它材料的复合技术,能明显改善材料的性能,如机械强度、耐磨损、耐烧蚀、各向异性、体积密度等性能,使材料的适应性更宽;值得一提的是,对于高各向异性用途的碳材料制品,国内投入的精力不大,仅在航天航空领域有部分产品得到应用,而如大功率调压器用电刷,仅用现有昂贵的热解石墨加工生产;碳纤维的开发与生产,目前国外已将碳纤维材料制品用于航空、航天等高科技领域,同时也将它用到体育器材、自行车、汽车、照相机等民用方面的制造,有的应用于如发热材料等更广的领域。虽然近年来,我国利用碳纤维生产的产品涉及的范围相当广,用量也相当大(约6500吨/年),有单位对碳纤维发热材料产品已实用化(碳纤维取暖器);但在电碳行业就碳纤维在电机电刷制造、医用保健医疗等导电材料方面的应用与研究有待加进一步大力度;还需开发碳/陶复合材料、碳/高分子复合材料、碳基涂料、防腐、防静电等方面研究。锂离子电池目前世界上及国内市场销量猛增,其电池用石墨负极材料已是一种很有发展前途的碳材料,其产品已经有沥青中间相小球体、人造石墨粉、天然石墨粉球化、纳米碳管技术、微晶石墨粉等系列产品,碳纤维在该领域的应用也得到充分发挥;用石油焦粉生产的大容量电容器也已得到实用化。

2.2市场分析

随着经济基础建设的发展.电碳制品总的需求量将逐年增加(铁路牵引电机用电刷除外),但目前电碳行业的生产能力总的是供大于求,超过国内需求的剩余生产力很大,就国内几家骨干企业来看生产能力尚有一半,而性能优异的产品屈指可数,难以与国外的产品相抗衡。据有关资料分析,在今后几年里,国内常规电碳制品的需求量不会有大的增长。因此,应该积极寻找电碳制品新的用途,并拓展国外市场,特别是汽车、电动工具用电刷及玩具、航模等微型电机用电刷、触点等。

预计2010年仅中国汽车每年维修用电刷3000吨以上(09年汽车产量已突破1350万辆,2010年有望达到1500万辆);汽轮发电机电刷每年电刷12万块左右;电动工具、微电机电刷年15000万块左右;大中型轧钢电机年需轧钢电机用电刷约380吨;电力机车用碳滑板,随着电力线路的扩大及“和谐号”动车组、城市轨道交通建设的急速发展,按80%使用碳滑板,则需滑板约1000吨以上。机械用碳,随着碳密封环、轴承等滑动耐磨件的开发,市场需求量可到650吨上下。电碳产品出口主要销往东南亚、日本、韩国、美国等地区和国家。随着对外贸易的增加和产品质量的稳步提高,出口量已有大幅度增加,但几乎均是中低档的产品,此局面亟待改变。

3 深刻反思

电碳行业同样遵循优胜劣汰的法则,要生存发展必须稳定提高产品质量,开发新材料、新产品,提高产品科技含量,适宜电碳行业技术、设备环境生产的产品,要目标明确,转为专业化、规模化生产。目前制约电碳行业发展,主要是信息不畅通,国内同行间技术绝密,对国外的新技术更是知之甚少;在新技术、新材料、产品科技含量等方面投入不足;行业中缺少一个领军组织(人物);没有形成全局意义上的产、学、研氛围和成长环境;骨干企业没有切实良好的机制,未能充分发挥自身的技术、人才、设备、名牌等优势,而部分新兴的私有制企业却经营灵活,敢于在技术、人才、设备及吸收国外技术方面的投入,发展迅猛。如应用全自动带线压制设备、全自动磨型加工生产线包括磨四面、倒棱、磨总长、钻孔、填塞、胶封口、打印标识、磨圆弧、计数、报警等功能;引入消化吸收电动工具、汽车电机用电刷工艺、配方、技术等。产品整体技术含量上了一大步,加工质量、生产效率大幅度提高,产品产量、竞争能力同步提高。

边缘的电碳产品,很难在固有的传统企业中得以被重视,缺少“敢为天下先”的勇气,“中低档产品的白热化竞争”与“高精尖产品的空缺”呈现鲜明的比对。碳/陶复合材料、碳/高分子复合材料、碳基涂料、防腐、防静电等领域几乎难以和“电碳行业”

联系起来,而仅仅好像是学术领域的范畴。

因此,我们电碳行业的骨干厂家要吸收新的理念,克服保守观念,发挥自身优势,开发、生产适合市场的制品,缩小同国外同行间的距离,为我国的建设发展提供有力的保障。


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