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石墨坩埚与石墨棒的制作过程

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石墨坩埚与石墨棒的制作过程

发布日期:2017-11-02 作者:浙江久鑫耐火材料 点击:

石墨坩埚与石墨棒的制作过程

经烘干后石墨坩埚|石墨匣钵应按半成品标准规定进行检验。合格品进入涂釉工序涂刷釉料,釉层干固后才能装窑和烧成。烧成的目的,是为了增强坩埚的密度和机械强度,提高产品质量。

     1.烧成原理

     石墨坩埚|石墨匣钵在烧成过程中,坯体的组织结构发生一系列变化,发生变化的主要是可塑性的耐火粘土。有关坩埚烧成的基本过程,可分以下四个阶段来说明:

     (1)预热烘烤阶段。窑炉温度在100~300℃,是石墨坩埚|石墨匣钵坯体排除残余水分的过程。窑项天窗应开启,升温时速度应缓慢,特别是当石墨坩埚|石墨匣钵中残余水分超过3%时,应严格控制温度,沓则易发生坩埚裂纹和炸罐事故。

     (2)低温烧成阶段,400-600℃。系坩埚烧结的低温阶段。随着窑温的升高,坩埚中的结合水开始分解和排除。粘土中的主体成份A1203和Si02,一度形成游离状态:坩埚外表釉层尚未熔化,升温速度仍应缓慢进行,如若升温速度过快和不均匀,同样也易发生炸罐和塌垛事故。

     (3)中温烧成阶段:700-900℃。这时,粘土中非晶形A1203,可能部分转化成y型结晶Al203在窑温逐步升高的情况下,以游离状态而存在的Al203和Si0',便结合成坚硬的硅酸盐的固化物(又称百化过程),把坩埚中的石墨,熟料连接固化为整体。在中温烧结过程中,石墨坩埚|石墨匣钵的外表釉层随着温度的升高逐渐溶化,形成一层玻璃状的釉膜,封闭或覆盖于坩埚表层,保护着坩埚不受氧化。这期间升温速度应快’窑中火焰以还原焰为佳。

     (4)高温烧成阶段:此阶段温度为iooo-1200cc。此时坩埚中的粘土经中温烧结形成固化后,逐步向莫来石转化,如3A1203+2Si07:3Al203'2Si0,(莫来石)。这期间升温速度应比中温时加快(俗称放大火过程),窑中火焰应控制为中性焰或还原焰。坩埚在高温烧结过程中,釉层巳完全熔化,形成玻璃状釉膜,封闭于坩埚外表。若烧结温度超出釉料最高温度限度,易流脱造成坩埚的氧化。因此,在高温烧结过程中’应注意观察石墨坩埚|石墨匣钵釉层熔化状况,避免由于过烧而达不到烧结的目的。莫来石(3A1203'2Si02),系一种理化性能稳定的高级耐火矿物。密度、硬度、耐火度以及荷重软化点都很高,热膨胀系数小。在坩埚的组织结构中,起着重要的固结硬化及承荷作用。由此可知,在坩埚烧结过程中,由于可塑性耐火粘土的热效应作用把石墨、熟料固结为具有一定的机械强度的整体。因此,烧结温度的高低,操作过程中的温度控制,对石墨坩埚|石墨匣钵产品的质量和使用寿命,有着重要的影响。

    压型石墨管,石墨棒是采用石墨粉(天然石墨或人造石墨)和各类型粘接剂,按一定比例混合后,经混捏、压型(热挤压或冷模压)或高温热处理而成。利用这种方法可以制成管材、板材、管件阀门、泵等。又可作为耐磨材料,作轴承套、机械密封环、气缸活塞环等同浸渍石墨相比,其特点有:

     ①制造方法相应简化,原料可以利用生产中的碎块石墨,因而成本可降低;

     ②具有良好的化学稳定性、导热性、导电性、耐热性、热稳定性,且机械强度较高;

     ③导热系数比浸渍石墨低,线胀系数大;

     ④孔隙率小,组织结构均匀,抗渗透性好;

     ⑤经压型制成成品后,外形密实光洁,除连接端头外,不必再进行机加工。

     目前属于压型不透性石墨管的有:各类合成树脂石墨压型管;300℃中温处理石墨压型管和树脂浸渍的不透性石墨管等。

     (一)合成树脂石墨巨型管

     合成树脂石墨压型管是由人造石墨粉和合成树脂按一定比例配制、混合、经挤压而成。采用的合成树脂,常用的有酚醛树腊、呋喃树脂、聚氯乙烯和聚丙烯等。

     由于合成树脂压型石墨材料密实无孔,故不需再进行树脂浸渍或表面机加工。它具有良好的化学稳定性和物理机械性能。它的机械加工性能良好,可以车、锯、刨、钻和用胶结剂粘结。聚氯乙烯聚丙烯石墨压型管还可以焊接、压型等热加工。

     由合成树脂配制的石墨压型管,可以加工制造成各种有关设备,造价低、生产周期短,已广泛使用于各个丁,业部门。

     1.生产装置及工艺条件

     (1)挤压装置和成型原理石墨压型管的主要设备是卧式液压机,它的机械结构、工

     作原理与电极生产用的水压机基本相似。机身设有料缸、机头成型腔。成型腔内装有固

     定管芯的定芯盘。在管芯外面装有定型管子的电加热机嘴、套管、料缸和机头。可用蒸

     汽间接加热,也可用电热控制。

     (2)合成树脂石墨压型管配比合成树脂石墨压型营配比组成见表5-34。

     (3)挤压聚合工艺条件

     ①物料混合将一定比例的石墨粉称量后,加入到z型混合机中’加热保持温度

     40-60℃lOmin,后将预热的酚醛树脂,混捏均匀30-50min,物料在70-85℃出料,打成料柱,待挤管时用。

     呋喃系的糠酮、糠醇石墨压型管的混料条件与酚醛树脂不同,是在加入称量好的石

     墨粉后,加入一定量树脂,在搅拌的情况下,慢慢加入固化剂搅匀,搅拌30-35min,温升至40度


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