[發明專利]一種超大規格石墨制品及其石墨化方法

有效

• 申請號: 201711421602.4
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108147404B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 張二麗;劉偉凱;狄志宇;董賢虎;孫喜貴
• 申請（專利權）人: 大同新成新材料股份有限公司
• 主分類號: C01B32/205
• 分類號: C01B32/205
• 代理公司: 11223 北京元中知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 另婧

本發明涉及石墨制品加工技術領域，具體地說，涉及一種超大規格石墨制品及其石墨化方法，所述超大規格石墨制品的體密度為1.82～1.87g/cm³，電阻率為5～6μΩ·m，氣孔率為9～12％；所述石墨化方法在送電起始功率時爐芯電阻率為21～27mΩ·m，優選為25mΩ·m，所述爐芯的電阻在石墨化過程中的波動范圍為5～10％。本發明通過調整初始爐芯電阻，改變超大規格石墨制品的裝爐方式以及調整送電曲線的功率上升速率，使得石墨化的制品具有良好的致密性能，提高了成品率。

技術領域

本發明屬于石墨材料加工技術領域，具體地說，涉及一種超大規格石墨制品及其石墨化方法。

背景技術

在石墨生產流程過程中，石墨化是非常關鍵的一道工序，經過2300℃以上高溫熱處理，它決定著石墨制品的物理化學性質。石墨焙燒品中的碳原子由熱力學上不穩定的“二維無序重疊”排列受熱活化作用轉變為“三維有序重疊”排列，使制品的熱電傳導性能、抗熱震性能、化學穩定性能、抗氧化性能、潤滑性及抗磨性等得到進一步提高，排除雜質提高純度，降低硬度便于機械加工。具體過程是在炭化物焙燒品的周圍填充填料焦炭，間接通電利用焦炭的電阻發熱，最終使被加熱物本身也產生電阻發熱的石墨化。

艾奇遜石墨化爐(Acheson furnace)以發明者艾奇遜(E.G.Acheson)的名字命名的一種石墨化爐。艾奇遜爐于1895年發明并首先在美國取得專利，它的雛形是：在耐火材料構筑的長形爐體內，裝入炭的坯料和顆粒料，組成導電的爐芯，在爐芯的四周是絕熱保溫料。作為爐頭的兩上端墻上設置有導電電極，并與電源相連接，構成通電的回路。當電路接通，爐芯由于電阻的作用即發熱升溫，使炭的坯料在2200～2300℃的溫度下，經高溫加熱處理而轉變為人造石墨。艾奇遜爐由爐本體和供電系統的變壓器及連接這兩部分的短網組成。艾奇遜爐以外加熱的方式為主，構成導電爐芯的是作為制品的炭的坯料和作為電阻料的炭的顆粒料。雖然制品既是發熱的電阻，也是被加熱的對象，但相比之下電阻料的電阻要大得多，因此制品石墨化所需的熱量主要靠電阻料的傳熱。制品的加熱是先從表面開始再逐漸向內部滲入的，這種外加熱的方式造成溫度分布不均和產生熱應力，一般炭制品的導熱性都比較差，當爐溫上升較快時，就可能產生明顯的外熱內冷的情況，出現裂紋廢品，在實際生產中用“開始功率”和“上升功率”來限制送入爐內的電量，達到控制爐溫的目的，由于艾奇遜爐的送電功率受到限制，通電時間不能縮得太短，所以產能小，電耗高，同時產品質量因為溫度不均而較差。

艾奇遜型石墨化爐炭化物的裝入量約為170～230噸，在耐火磚制的長方形爐體內將炭化物縱向或橫向并列，周圍充滿填料焦炭，在其外圍再用焦粉、炭黑、石英砂/焦炭混合物等襯料進行熱屏蔽以隔熱，在炭化物周圍充滿填料焦炭，對焦炭在爐體的長度方向通以低電壓高電流而產生的高溫升溫至3000℃左右。艾奇遜石墨化爐作為石墨化工序的重要爐窯，其優點在于生產加工產品產量大、節能、效率高，但艾奇遜石墨化爐主要是靠焦炭產生的熱量來加熱制品，在同一石墨化爐爐芯內，上下、左右、內外的溫度梯度相差很大，傳熱不均的缺點，相對來講容易造成制品裂紋。因此艾奇遜石墨化爐被普遍的運用于石墨電極等低端產品的石墨加工制造。此類產品在石墨制品領域附加值低，應用范圍小。從生產工藝角度來講，此類產品顆粒粒度較粗，生產工藝簡單，在石墨化工序中裝爐方案和送電曲線工藝要求較低。

申請號為201510655607.8的中國專利提供了一種采用艾奇遜石墨化爐對細顆粒石墨制品的石墨化方法，其中對于電阻料的選擇采用了較高的熟冶金料比例，并在送電第二階段和第三階段采用了前慢后快的功率上升速度，以適應細顆粒抗熱震性低的特點，提高其石墨化程度。而這種方法由于采用爐阻較低，不適用于超大規格石墨制品的石墨化。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明旨在提供一種超大規格石墨制品及其石墨化方法，在石墨化中通過調整電阻料的粒徑比例以及成分比例，以及調整石墨坯的裝爐方法和不同層料的鋪設方式，使得爐芯電阻升高，以達到適宜對超大規格石墨進行石墨化的目的。