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一种金属炉用石墨内衬的制备方法

阅读：534发布：2021-03-01

IPRDB可以提供一种金属炉用石墨内衬的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种金属炉用石墨内衬的制备方法，通过采用煅烧石油焦为骨料，煤沥青为粘结剂，经过原料破碎、配料、混捏、晾料、振动成型、焙烧、浸渍、二次焙烧、石墨化、机械加工等一系列工艺过程生产一种高体密、低气孔、耐高温、耐腐蚀、抗氧化石墨质材料，此石墨内衬材料大大的提高了石墨内衬的各项指标，使其使用寿命大大增加，解决耐腐蚀、耐磨性、抗折、抗压差及使用温度低的问题。，下面是一种金属炉用石墨内衬的制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种金属炉用石墨内衬的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、原料破碎，对大块煅后石油焦进行破碎至0.5-15mm的粒度、磨成0.12mm或0.075mm粒径以下的粉末状小颗粒再筛分；

S2、配料，按照煅后石油焦80%，煤沥青粘结剂20%的比例分别计算、称量然后搭配；

S3、混捏，将上述步骤中搭配好的原料搅拌混合均匀，捏合成可塑性糊料，其中，干混

25-40min，湿混50-60min；

S4、晾料，将混捏好的糊料运送至凉料设备中，温度为90-110℃, 时间为25-30min，将多余的烟气及挥发分和热量排出，使与粘结剂的温差缩小；

S5、振动成型，将晾好的糊料装入预制好的模具中，采用3-5MPa的压力，预压5min，启动振动平台采用8-12MPa的压力进行边振边压后测试是否合格；

S6、焙烧，将合格的成型品放置在环式焙烧炉里，加入填充料，升温烧结，一次焙烧

600h，1100℃、二次焙烧500h，900℃，固定成型品形状使煤沥青碳化；

S7、浸渍，将焙烧品放置于卧式浸渍罐中，曲线升温焙烧，抽真空加压将液态浸渍剂浸入到焙烧品孔隙中；浸渍增重率公式为：G=(W2-W1)/W1×100%，其中，一次浸渍品增重率≥15%、二次浸渍品增重率≥10%；

S8、石墨化，将渍剂好的焙烧品放置在艾奇逊石墨化炉中，通电60-80h，升温至2800-

3000℃，使无定形乱层结构炭转化成三维有序石墨晶质结构；

S9、机械加工，对石墨化后的成品进行切断、平端面、车锥面和开槽的机械加工处理和检查。

2.根据权利要求1所述的一种金属炉用石墨内衬的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，通过雷蒙磨粉机将炭质原料磨细到0.12mm或0.075mm粒径以下的粉末状小颗粒。

3.根据权利要求1所述的一种金属炉用石墨内衬的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述筛分是指通过具有均匀开孔而不同孔径的筛子，将破碎好的煅后石油焦按要求级别分出。

4.根据权利要求1所述的一种金属炉用石墨内衬的制备方法，其特征在于：在步骤S4中，所述凉料设备为混捏式。

5.根据权利要求1所述的一种金属炉用石墨内衬的制备方法，其特征在于：在步骤S5中，所述成型品检查包括测试体积密度、外观敲击、剖析。

6.根据权利要求1所述的一种金属炉用石墨内衬的制备方法，其特征在于：在步骤S7中，所述浸渍工艺如下：将焙烧品表面清理干净；

预热，0-270℃自由升温、270-330℃每小时升10℃、330℃恒温8小时；

将预热好的焙烧品转入浸渍罐中；

0.086Mpa抽真空60-90分钟；

注140-160℃沥青；

加压1.7-1.85MPa，保压6小时；

返回沥青，注60℃以上水进行冷却。

7.根据权利要求1所述的一种金属炉用石墨内衬的制备方法，其特征在于：在步骤S9中，所述石墨化品的检查包括外观敲击、电阻率测试、取样测试。

说明书全文

一种金属炉用石墨内衬的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及石墨内衬制备技术领域，特别是指一种金属炉用石墨内衬的制备方法。

背景技术

[0002] 金属炉，其主要用于冶炼黑色金属或有色金属等。由于冶炼金属要求较高，故所需要内衬要求同样较高。各冶金公司掌握的筑炉用内衬方案既有优点，也有缺点，主要的出发点就是围绕金属炉用内衬的各项指标及使用寿命去衡量的。

[0003] 金属炉中耐火材料内衬的寿命受熔渣影响很大，由于其炉衬耐磨性及耐腐蚀性和抗氧化性较差，耐火材料炉衬长时间受到熔渣的腐蚀、磨损、冷热交换幅度较大，导致内衬的使用寿命缩短。

[0004] 因此，近年来最迫切的任务就是我国企业是否能生产所要求的金属炉内衬，以取代进口的金属炉内衬。

[0005] 因此，有必要设计一种新的金属炉用石墨内衬的制备方法，以解决上述技术问题。

发明内容

[0006] 针对背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种金属炉用石墨内衬的制备方法，石墨内衬材料经过煅烧、焙烧、浸渍、石墨化的加工工序，大大的提高了石墨内衬的各项指标，提高使用寿命，解决耐腐蚀、耐磨性、抗折、抗压差及使用温度低的问题。

[0007] 本发明的技术方案是这样实现的：一种金属炉用石墨内衬的制备方法，包括S1、原料破碎，对大块煅后石油焦进行破碎至0.5-15mm的粒度、磨成0.12mm或0.075mm粒径以下的粉末状小颗粒再筛分；S2、配料，按照煅后石油焦80%，煤沥青粘结剂20%的比例分别计算、称量然后搭配；S3、混捏，将上述步骤中搭配好的原料搅拌混合均匀，捏合成可塑性糊料，其中，干混25-40min，湿混50-60min；S4、晾料，将混捏好的糊料运送至凉料设备中，温度为90-110℃, 时间为25-30min，将多余的烟气及挥发分和热量排出，使与粘结剂的温差缩小；S5、振动成型，将晾好的糊料装入预制好的模具中，采用3-5MPa的压力，预压5min，启动振动平台采用8-12MPa的压力进行边振边压后测试是否合格；S6、焙烧，将合格的成型品放置在环式焙烧炉里，加入填充料，升温烧结，一次焙烧600h，1100℃、二次焙烧500h，900℃，固定成型品形状使煤沥青碳化；S7、浸渍，将焙烧品放置于卧式浸渍罐中，曲线升温焙烧，抽真空加压将液态浸渍剂浸入到焙烧品孔隙中；浸渍增重率公式为：G=(W2-W1)/W1×100%，其中，一次浸渍品增重率≥15%、二次浸渍品增重率≥10%；S8、石墨化，将渍剂好的焙烧品放置在艾奇逊石墨化炉中，通电60-80h，升温至2800-3000℃，使无定形乱层结构炭转化成三维有序石墨晶质结构；S9、机械加工，对石墨化后的成品进行切断、平端面、车锥面和开槽的机械加工处理和检查。

[0008] 在上述技术方案中，在步骤S1中，所述磨粉是指通过雷蒙磨粉机将炭质原料磨细到0.12mm或0.075mm粒径以下的粉末状小颗粒。

[0009] 在上述技术方案中，在步骤S1中，所述筛分是指通过具有均匀开孔而不同孔径的筛子，将破碎好的煅后石油焦按要求级别分出。

[0010] 在上述技术方案中，在步骤S4中，所述凉料设备为混捏式。

[0011] 在上述技术方案中，在步骤S5中，所述成型品检查包括测试体积密度、外观敲击、剖析。

[0012] 在上述技术方案中，在步骤S7中，所述浸渍工艺如下：将焙烧品表面清理干净；预热，0-270℃自由升温、270-330℃每小时升10℃、330℃恒温8小时；将预热好的焙烧品转入浸渍罐中；0.086Mpa抽真空60-90分钟；注140-160℃沥青；加压1.7-1.85MPa，保压6小时；返回沥青，注60℃以上水进行冷却。

[0013] 在上述技术方案中，在步骤S9中，所述石墨化品的检查包括外观敲击、电阻率测试、取样测试。

[0014] 本发明金属炉用石墨内衬的制备方法，通过采用煅烧石油焦为骨料，煤沥青为粘结剂，经过原料破碎、配料、混捏、晾料、振动成型、焙烧、浸渍、二次焙烧、石墨化、机械加工等一系列工艺过程生产出来的一种高体密、低气孔、耐高温、耐腐蚀、抗氧化石墨质材料，此石墨内衬材料大大的提高了石墨内衬的各项指标，使其使用寿命大大增加，解决耐腐蚀、耐磨性、抗折、抗压差及使用温度低的问题。

附图说明

[0015] 图1为本发明金属炉用石墨内衬的制备方法流程示意图。

具体实施方式

[0016] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0017] 如图1所示，本发明所述的一种金属炉用石墨内衬的制备方法，包括以下步骤：步骤S1、原料破碎，对大块煅后石油焦进行中碎、磨粉、筛分处理；在此步骤S1中，须对大块煅后石油焦进行中碎、磨粉、筛分处理。其中，中碎通常是指将50mm左右的物料通过锤式破碎机等破碎设备进一步破碎到配料所需的0.5-15mm的粒度料；而磨粉是指通过雷蒙磨粉机等设备将炭质原料磨细到0.12mm或0.075mm粒径以下的粉末状小颗粒的过程；筛分是指通过具有均匀开孔而不同孔径的筛子，将破碎好的煅后焦按要求的级别分出。

[0018] 步骤S2、配料，按照煅后石油焦80%，煤沥青粘结剂20%的比例分别计算、称量然后搭配；在此步骤S2中，用松装比重的方法确定最为紧密堆积的配方，按照煅后石油焦80%（粒度分别为0.8mm、0.5mm、0.075mm）、煤沥青20%的配方比例进行称量搭配。

[0019] 步骤S3、混捏，将上述步骤中搭配好的原料搅拌混合均匀，捏合成可塑性糊料，其中，混捏的要求为干混25-40min，湿混50-60min。

[0020] 步骤S4、晾料，将混捏好的糊料运送至混捏式凉料设备中，将多余的烟气及挥发分和热量排出，使与粘结剂的温差缩小；在此步骤S4中，所述晾料温度为90-110℃，以增加粘结力，使糊料块度均匀利于成型，晾料时间为25-30min。

[0021] 步骤S5、振动成型，将晾好的糊料装入预制好的模具中，采用3-5MPa的压力，预压5min，启动振动平台采用8-12MPa的压力进行边振边压后测试是否合格；其中，所述成型品检查包括测试体积密度、外观敲击、剖析。

[0022] 步骤S6、焙烧，将合格的成型品放置在环式焙烧炉里，加入填充料，升温烧结，固定成型品形状，使煤沥青碳化；在此步骤S6中，所述焙烧升温曲线及工艺温度为，一次焙烧600小时，1100 ℃、二次焙烧500小时，900℃。焙烧品的检查包括外观敲击、体积密度、抗压强度、内部结构剖析。

[0023] 步骤S7、浸渍，将焙烧品放置于卧式浸渍罐中，在要求的工艺温度和压力下将液态浸渍剂浸入到焙烧品孔隙中，降低焙烧品的气孔率、增加体积密度和机械强度、耐磨性、耐腐蚀性，改善其导电和导热性能，所述浸渍工艺如下：1．将焙烧品表面清理干净；
2．预热，0-270℃自由升温、270-330℃每小时升10℃、330℃恒温8小时；
3.将预热好的焙烧品转入浸渍罐中；
4.0.086Mpa抽真空60-90分钟；
5.注140-160℃沥青；
6.加压1.7-1.85MPa，保压6小时；
7.返回沥青，注60℃以上水进行冷却；
其中，所述浸渍品检查的浸渍增重率公式如下：
G=(W2-W1)/W1×100%，一次浸渍品增重率≥15%、二次浸渍品增重率≥10%。

[0024] 步骤S8、石墨化，将渍剂好的焙烧品放置在艾奇逊石墨化炉中，通电60-80小时，升温至2800-3000℃，使无定形乱层结构炭转化成三维有序石墨晶质结构；这里石墨化的目的和作用如下：
1.高炭材料的导电、导热性（电阻率降低4-5倍，导热性提高约10倍）；
2.提高炭材料的抗热振性能和化学稳定性（线膨胀系数降低50-80%）；
3.使炭材料具有润滑性和抗磨性；
4.排出杂质，提高炭材料的纯度（制品的灰分由0.5-0.8%降到0.3%左右）。
而石墨化过程具体如下：
炭材料的石墨化是在2300-3000℃高温下进行的，故工业上只有通过电加热方式才能实现，即电流直接通过被加热的焙烧品，这时装入炉内的焙烧品既是通过电流产生高温的导体，又是被加热到高温的对象。石墨化工艺过程的控制是通过测温确定与升温情况相适应的电功率曲线进行控制，通电时间艾奇逊炉60-80小时，单耗控制为3200-3600KWh；
石墨化品的检查包括外观敲击、电阻率测试、取样测试。

[0025] 步骤S9、机械加工，对石墨化后的成品进行切断、平端面、车锥面和开槽的机械加工处理和检查，这里的成品石墨内衬的检查包括精度、重量、长度、直径、体积密度、电阻率、预装配合精度等。

[0026] 本发明金属炉用石墨内衬的制备方法，通过采用煅烧石油焦为骨料，煤沥青为粘结剂，经过原料破碎、配料、混捏、晾料、振动成型、焙烧、浸渍、二次焙烧、石墨化、机械加工等一系列工艺过程生产出来的一种高体密、低气孔、耐高温、耐腐蚀、抗氧化石墨质材料，此石墨内衬材料大大的提高了石墨内衬的各项指标，使其使用寿命大大增加，解决耐腐蚀、耐磨性、抗折、抗压差及使用温度低的问题。

[0027] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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