專利名稱：高溫石墨碳套及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石墨碳套及生產(chǎn)方法，尤其是一種適用于在高溫(950 1050°C 以上)條件下對高牌號冷軋硅鋼片進行熱處理的高溫石墨碳套及生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
高牌號冷軋硅鋼片的熱處理條件為N2_H2干氣氛950 1050°C ，運行速度大于或 等于70米/分鐘，在這樣的高溫條件下，與硅鋼片直接摩擦接觸的石墨炭套的各項指標(biāo)將 直接影響著硅鋼片生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量?，F(xiàn)有石墨碳套是采用石油焦或瀝青焦為骨料，經(jīng)破 碎、磨粉及篩分后進行粒度分級，并將大、小、細顆粒按一定的配比配料，經(jīng)混捏、擠壓成型、 反復(fù)二、三次焙燒及瀝青浸漬，再經(jīng)石墨化、粗加工、防氧化劑浸漬、干燥及精加工等處理加 工而成，存在如下問題 1.由于采用糊料擠壓成型工藝，若骨料全部采用細顆粒組成的糊料，則壓出的生 坯到焙燒后幾乎全被燒裂，因此骨料粒度按比例大小不均。由于擠壓成型糊料從料室到壓 型咀壓出的移運過程中，處在壓型咀中心部位的糊料受阻力較小，移動速度較快，緊靠壓型 咀內(nèi)壁的糊料承受阻力較大，移動速度較慢，這種"分層移動"導(dǎo)致壓型品質(zhì)量存在以下缺 陷一是產(chǎn)品密度由表層至中心逐漸降低，即沿徑向不同部位密度不均勻；二是沿徑向粗 細粒度分布不均勻(表層細粒度多，中心粗粒度多)；三是結(jié)構(gòu)呈層狀結(jié)構(gòu)。上述三種缺陷 將使石墨炭套強度、耐磨及抗熱震性差，不但容易破損、消耗快，使用壽命短，而且還容易出 現(xiàn)"結(jié)瘤"、"脫皮"現(xiàn)象，使硅鋼片因表面產(chǎn)生輥印、劃跡而報廢，同時，"結(jié)瘤"的產(chǎn)生還將迫 使退火爐停止作業(yè)而影響生產(chǎn)進度。 2.采用鉻酸作為防氧化浸漬液，因具有一定毒性，而影響環(huán)保且危害操作人員的 身體健康，分散性、滲透性較差，以至于難于浸漬經(jīng)過二、三次焙燒、瀝青浸漬的石墨微孔 中，導(dǎo)致浸漬增重率低、抗熱氧化效果差。 3.因沒有合理設(shè)計石墨化送電功率曲線，在升溫度過程中，產(chǎn)品常會因膨脹、收縮 劇烈而產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致產(chǎn)品的產(chǎn)成品率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，提供一種適用于在高溫 (950 1050°C以上)條件下對高牌號冷軋硅鋼片進行熱處理的高溫石墨碳套及生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種高溫石墨碳套，包括將原料混捏、成型及防氧化劑 浸漬處理加工而成，其特征在于所用原料由重量百分比為65 70%、粒徑為300 400目 的粉末及重量百分比為30 35%的改性瀝青組成；所述粉末是由重量百分比為99. 5 99. 8的針狀焦、重量百分比為0. 3 0. 5%的氮化鈦和重量百分比為0. 2 0. 3%的二硅化 鉬組成；所述改性瀝青是將高溫煤瀝青經(jīng)熔化脫水后添加酚醛樹脂改性處理而成，高溫煤 瀝青與酚醛樹脂的重量比為100 : 3 5。 所述防氧化劑的原料及重量百分比為磷酸二氫鋁4 6%、硝酸鋯0. 3 0. 5%、甘油7 9%、硼酸2 3%、硝酸鋁0. 5 1%、硅溶膠20 25%和水56-66%。 —種高溫石墨碳套的生產(chǎn)方法，其特征在于按照如下步驟進行 a.將300 400目的針狀焦、氮化鈦和二硅化鉬按上述定量進行配料； b.將高溫煤瀝青經(jīng)熔化脫水并按上述定量添加酚醛樹脂進行改性處理； c.將a步驟所得配料與b步驟所得改性瀝青按上述定量進行混捏處理； d.經(jīng)軋片、冷卻、二次磨成100 150粉末后等靜壓成型，所述等靜壓成型的壓力
是第一次加壓到80 90Mpa，保壓20 30分鐘后泄壓到50 60MPa，再二次加壓到100
llOMPa，保壓20 30分鐘后泄壓至常壓； e.依次經(jīng)焙燒、瀝青浸漬、二、三焙燒、石墨化、粗加工、防氧化浸漬、干燥及精加工 至成品。 所述石墨化送電功率曲線為第一階段溫度由常溫升至80(TC，升溫速度70 80°C /h ;第二階段溫度由80(TC升至180(TC，升溫速度35 40°C /h。
本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點 1.原料選用粒度均勻的微細(300 400目)優(yōu)質(zhì)針狀焦為骨料并添加了少量的 氮化鈦、二硅化鉬及經(jīng)過改性處理的高溫煤瀝青，增加了瀝青的粘合性，易于混捏及等靜壓 成型，增加了產(chǎn)品的耐高溫氧化性能及耐磨性。 2.選擇硅溶膠、磷酸二氫鋁、硝酸鋁為主劑，其分散性、滲透性極佳，硅溶膠中的 水份蒸干后，形成活性水合氧化硅和水合氧化鋁，牢固地附著在碳的表面，粘結(jié)力強，能耐 140(TC以上高溫氧化。另外，還加入了硼酸等，高溫下硼酸呈熔融態(tài)，能與Si02、 AL203 —起 形成B203-Si02-AL203玻璃態(tài)薄膜，覆蓋碳的活性部位，將氧化氣體隔絕，抑制石墨氧化。同 時，用硅溶膠與磷酸二氫鋁、硝酸鋁為主劑配制的溶液在常溫下具有良好的流動性和滲透 性，其粘度為0. 075 0. 02PaS，只需采用一般真空加壓法(壓力1 1. 5MPa)或常溫下就 能將制品浸透，浸漬增重率可達10 12%。 3.生產(chǎn)方法中增加了軋片、冷卻及二次磨粉工序，可以排出糊料內(nèi)的空氣并使瀝 青均勻分布粉末表面，提高了產(chǎn)品的均質(zhì)性； 4.通過優(yōu)化等靜壓成型方法(控制升壓速度和保壓時間)獲得內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密、均 質(zhì)性好的生坯； 5.石墨化送電功率曲線采用了"快-慢"的二個階段送電制度，產(chǎn)品石墨化性能不 但達到了規(guī)定的指標(biāo)，石墨化成品率可達到96. 5% (按根數(shù)計)。 從而制造出的石墨炭套具有高強、耐磨、抗熱震性能好，抗結(jié)瘤性能、抗氧化性好 的特點，工作溫度可達到105(TC以上。


圖1是本發(fā)明實施例生產(chǎn)方法的工藝流程圖。
具體實施例方式
a.選用日本進口石油系針狀焦，經(jīng)破碎、磨粉制成300 400目粉狀，與外購的粒 度為300 400目氮化鈦和二硅化鉬混合配料，針狀焦的重量百分比為99. 5 99. 8%、氮 化鈦的重量百分比為0. 3 0. 5%，二硅化鉬的重量百分比為0. 2 0. 3% ;
b.將高溫煤瀝青經(jīng)熔化脫水并添加酚醛樹脂進行改性處理，脫水前的高溫煤瀝青 原料與酚醛樹脂的重量比為100 : 3 5; c.將a步驟所得粉末配料與b步驟所得改性瀝青按重量百分比分別為65 70% 、 30 35%進行混捏處理； d.用軋片機對混捏后的材料軋片，冷卻后再磨成100 150目粉末后等靜壓成
型，所述等靜壓成型的壓力是第一次加壓到80 90Mpa，保壓20 30分鐘后泄壓到50
60MPa，再二次加壓到100 llOMPa，保壓20 30分鐘后泄壓至常壓； e.依次同現(xiàn)有技術(shù)一樣經(jīng)焙燒、瀝青浸漬、二、三焙燒、石墨化、粗加工、防氧化浸
漬、干燥及精加工工序至成品。 與現(xiàn)有技術(shù)不同的是所述石墨化送電功率曲線為第一階段溫度由常溫升至 800。C，升溫速度70 80°C /h ;第二階段由80(TC升至1800。C，升溫速度35 40°C /h。
而防氧化浸漬則是用以下原料及重量百分比配制而成磷酸二氫鋁4 6%、硝 酸鋯O. 3 0. 5%、甘油7 9%、硼酸2 3%、硝酸鋁0. 5 1%、硅溶膠20 25%和水 56-66%。 由于等靜壓成型只要求糊料細顆粒表面有一層瀝青薄膜，在受壓時能使顆粒之間 粘結(jié)在一起就行，因此糊料含瀝青量(重量百分比30 35% )要比擠壓成型少，可相對提 高炭套成品結(jié)構(gòu)的致密度；二是等靜壓成型是含有瀝青的粉末在較高的壓力下使顆粒之間 緊密咬合與粘結(jié)力的緊密粘結(jié)作用而成型的，其坯體存在著一定的開口孔隙，焙燒時瀝青 揮發(fā)份可通過開口孔隙向外揮發(fā)而不會因壓坯收縮較大而造成裂紋；三是等靜成型因粉末 是在壓模內(nèi)靜態(tài)受壓，不存在"分層移動"造成壓型品層狀結(jié)構(gòu)和粗細粒度分布不均勻的現(xiàn) 象，等靜成型、均質(zhì)、各向同性。而本發(fā)明實施例所采用的原料理度及壓力參數(shù)避免了等靜 壓成型時因壓力傳遞的逐漸降低而造成體積密度不均勻的現(xiàn)象。 選擇硅溶膠、磷酸二氫鋁、硝酸鋁為主劑，其分散性、滲透性極佳，硅溶膠中的水 份蒸干后，形成活性水合氧化硅和水合氧化鋁，牢固地附著在碳的表面，粘結(jié)力強，能耐 1400°C以上高溫氧化。另外，還加入了硼酸等，高溫下硼酸呈熔融態(tài)，能與Si02、 AL203 —起 形成B203-Si02-AL203玻璃態(tài)薄膜，覆蓋碳的活性部位，將氧化氣體隔絕，抑制石墨氧化。同 時，用硅溶膠與磷酸二氫鋁、硝酸鋁為主劑配制的溶液在常溫下具有良好的流動性和滲透 性，其粘度為0. 075 0. 02PaS，只需采用一般真空加壓法(壓力1 1. 5MPa)或常溫下就 能將制品浸透，浸漬增重率可達10 12%。 石墨化送電功率曲線的調(diào)整是采用了"快-慢"的二個階段送電制度，S卩第一 階段溫度由常溫至80(TC，此階段為產(chǎn)品重復(fù)焙燒階段，產(chǎn)品在受熱過程中不發(fā)生任何變 化，因此可以快速升溫(升溫速度70 80°C /h);第二階段800 1S0(TC，此階段為制 品結(jié)構(gòu)變化階段，在升溫度過程中，制品結(jié)構(gòu)發(fā)生膨脹、收縮、揮發(fā)物進一步排出，如升溫過 快，制品會因膨脹、收縮劇烈而產(chǎn)生裂紋，所以此階段上升功率降低(升溫速度35 4(TC/ h)。按照上述送電制度所生產(chǎn)的產(chǎn)品石墨化性能不但達到了規(guī)定的指標(biāo)，石墨化成品率可 達到96.5% (按根數(shù)計)。 本發(fā)明實施例的主要技術(shù)與性能指標(biāo)如下
(1)彈性模量(Gpa) 11 12 ;
(2)抗折強度(Mpa) 31 32 ;
(3)真密度(g/cm3) 2. 2 2. 22 ; (4)體積密度(g/cm3) 1. 86 1. 88 ; (5)電阻率(y Qm)5 6 ; (6)抗壓強度(Mpa) 55 60 ; (7)肖氏硬度(Hs) 35 36 ; (8)加工表面光潔度0. 8 ; (9)橫截面各處密度波動(g/cm3)《0. 02 ; (10)使用壽命(950 1050。C連續(xù)使用)170天以上。
權(quán)利要求
一種高溫石墨碳套，包括將原料混捏、成型及防氧化劑浸漬處理加工而成，其特征在于所用原料由重量百分比為65～70％、粒徑為300～400目的粉末及重量百分比為30～35％的改性瀝青組成；所述粉末是由重量百分比為99.5～99.8的針狀焦、重量百分比為0.3～0.5的氮化鈦和重量百分比為0.2～0.3％的二硅化鉬組成；所述改性瀝青是將高溫煤瀝青經(jīng)熔化脫水后添加酚醛樹脂改性處理而成，高溫煤瀝青與酚醛樹脂的重量比為100∶3～5。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫石墨碳套，其特征在于所述防氧化劑的原料及重量百分比為磷酸二氫鋁4 6%、硝酸鋯0. 3 0. 5%、甘油7 9%、硼酸2 3%、硝酸鋁0. 5 1%、硅溶膠20 25%和水56-66%。
3. —種如權(quán)利要求1所述高溫石墨碳套的生產(chǎn)方法，其特征在于按照如下步驟進行a. 將300 400目的針狀焦、氮化鈦和二硅化鉬按定量進行配料；b. 將高溫煤瀝青經(jīng)熔化脫水并按定量添加酚醛樹脂進行改性處理；c. 將a步驟所得配料與b步驟所得改性瀝青按定量進行混捏處理；d. 經(jīng)軋片、冷卻、二次磨成100 150粉末后等靜壓成型，所述等靜壓成型的壓力是第一次加壓到80 90Mpa，保壓20 30分鐘后泄壓到50 60MPa，再二次加壓到100 110MPa，保壓20 30分鐘后泄壓至常壓；e. 依次經(jīng)焙燒、瀝青浸漬、二、三焙燒、石墨化、粗加工、防氧化浸漬、干燥及精加工至成PR o
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫石墨碳套的生產(chǎn)方法，其特征在于所述石墨化送電功率曲線為第一階段溫度由常溫升至80(TC，升溫速度70 8(rC/h ;第二階段溫度由80(TC升至180(TC，升溫速度35 40°C /h。
全文摘要
本發(fā)明公開一種適用于在高溫(950～1050℃以上)條件下對高牌號冷軋硅鋼片進行熱處理的高溫石墨碳套及生產(chǎn)方法，包括將原料混捏、成型及防氧化劑浸漬處理加工而成，所用原料由重量百分比為65～70％、粒徑為300～400目的粉末及重量百分比為30～35％的改性瀝青組成；所述粉末是由重量百分比為99.5～99.8的針狀焦、重量百分比為0.3～0.5的氮化鈦和重量百分比為0.2～0.3％的二硅化鉬組成；所述改性瀝青是將高溫煤瀝青經(jīng)熔化脫水后添加酚醛樹脂改性處理而成，高溫煤瀝青與酚醛樹脂的重量比為100∶3～5。制造出的石墨碳套具有高強、耐磨、抗熱震性能好，抗結(jié)瘤性能、抗氧化性好的特點，工作溫度可達到1050℃以上。
文檔編號C04B35/622GK101696121SQ20091018806
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者于喜慶, 于喜文, 王鐵夫 申請人:大連精藝碳素有限公司;