一种超细颗粒人造石墨石墨化工艺及石墨化炉制造技术

本发明专利技术公开了炭素石墨化技术领域的一种超细颗粒人造石墨石墨化工艺及石墨化炉，包括以下步骤：S1装炉：先在炉底铺设底层保温料；然后将制品同轴安装在炉头电极和炉尾电极之间，相邻两制品之间安装连接器，制品与炉头电极、炉尾电极之间安装炉芯调节器；然后再顶紧炉尾电极；最后覆盖顶部和侧面保温料；S2送电：按送电曲线送电，同时对炉头电极、炉尾电极送水冷却；S3冷却、出炉：先对顶层保温料洒水冷却，然后卸去炉尾压力、抽取保温料，最后吊装出炉。本发明专利技术中炉芯各处温度相同、制品内部热应力小，制品质量均匀且稳定，且本发明专利技术不用电阻料，不仅能节约大量的电阻料，还能降低25%‑30%电耗，而且送电周期短。

【技术实现步骤摘要】
一种超细颗粒人造石墨石墨化工艺及石墨化炉
本专利技术涉及炭素石墨化
，具体涉及一种超细颗粒人造石墨石墨化工艺及石墨化炉。
技术介绍
石墨是一种碳质元素结晶矿物，在石墨晶体中，同层的碳原子以sp2杂化形成共价键，每一个碳原子以三个共价键与另外三个原子相连，六个碳原子在同一个平面上形成了正六形的环，伸展成片层结构。在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，它们相互重叠，电子比较自由，相当于金属中的自由电子，所以石墨能导热和导电。石墨外观呈铁墨色至深灰色，密度2.25g/cm3，硬度1.5，熔点3850±50℃，沸点4250℃。石墨的耐高温性、导电、导热性、润滑性、化学稳定性、可塑性、抗热震性等优点使其在冶金、机械、电子、铸造、模具、化工、高温处理、航空航天、核工业等领域获得广泛应用。石墨分为天然石墨和人造石墨，人造石墨是通过人工的方法把炭质材料经过高温处理，使之变成石墨质材料；常见的是以优质煅烧石油焦、针状焦作为主要原料与粘结剂沥青一起混捏、成型，然后在2500-3000℃、非氧化性气氛中处理，使之石墨化。炭质(焙烧后)制品与石墨质制品的主要区别是：炭质制品微观结构的碳原子晶格是二维乱层结构，石墨化后碳原子之间转化为三维有序的层状结构。石墨化是炭素生产中一个关键的工序，艾奇逊式石墨化炉是炭素生产的重要生产设备之一。艾奇逊式石墨化炉的应用已有有近百年的历史，其结构如图1所示，包括炉体4和炉体两端的炉头电极5和炉尾电极6，其工艺是把炭质制品1和电阻料2（石墨化焦或生焦）围成炉芯作为发热体，用保温料3隔绝空气，通以低电压高电流而产生高温，从而使炭质制品转化为石墨质制品。这种石墨化炉是一种温度不均匀的加热炉，炉芯各处温差较大，造成同一炉产品的理化指标波动较大，甚至在石墨化过程中因制品内部热应力大产生裂纹废品，降低成品率。此外，在通电加热期间，大量的热能用于加热电阻料，造成热量的大量浪费，延长通电时长，同时炉端电极暴露在空气中，通电时，高温的路端电极极易氧化，缩短设备的实用寿命。艾奇逊式石墨化炉另一个缺点就是难以达到石墨化过程的最高温度，存在着产品质量低、耗能高的缺点。通常情况下，人们都希望石墨制品能在最短时间、最小电单耗下完成石墨化，使制品的性能达到预期的要求，同时还要有较高的成品率。粗颗粒结构的制品石墨化不易开裂，但超细颗粒石墨抗热震性远不如粗颗粒制品，石墨化过程中由于温度梯度过大常常造成制品的开裂，石墨化工艺难度大，这是人们一直致力于解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种超细颗粒人造石墨石墨化工艺及石墨化炉，以解决现有石墨化炉因炉芯温差造成石墨化制品开裂的技术问题。本专利技术所采用的技术方案为：设计一种超细颗粒人造石墨石墨化工艺，包括以下步骤：S1装炉：先在炉底铺设底层保温料；然后将制品同轴安装在炉头电极和炉尾电极之间，相邻两制品之间安装连接器，制品与炉头电极、炉尾电极之间安装炉芯调节器；然后再顶紧炉尾电极；最后覆盖顶部和侧面保温料；S2送电：按送电曲线送电，同时对炉头电极、炉尾电极送水冷却；S3冷却、出炉：先对顶层保温料洒水冷却，然后卸去炉尾压力、抽取保温料，最后吊装出炉。优选的，所述步骤S1中底层保温料厚度为200-400mm，顶部和侧面保温料厚度为500-800mm。优选的，所述步骤S2中送电时，在1700-2200℃范围内，升温速度为80-100℃/h，在2201-2500℃范围内，升温速度为100-1120℃/h，最高温度为3000℃。优选的，所述步骤S3中出炉后的制品先后经过外观检测、理化指标检测。一种超细颗粒人造石墨石墨化炉，包括水平设置的炉体和设置于所述炉体两端的炉头电极和炉尾电极，所述炉头电极和炉尾电极之间沿直线依次连接有炉芯调节器、制品和连接器，其余炉内空间填充有保温料，所述炉头电极和炉尾电极上设有用于冷却自身的水槽通道。优选的，所述炉体包括耐火内炉层和保温外炉层。优选的，所述连接器为膨胀石墨制成的圆形或方形石墨块、且设有凹槽。优选的，所述保温料为焦化厂的碎焦。优选的，所述步骤S3中出炉后的制品先后经过外观检测、理化指标检测。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果是：1、本专利技术通过在炉头电极和炉尾电极上开设水槽通道，并且在送电时对炉头电极和炉尾电极进行冷却，防止暴露在空气中的电极被氧化。2、本专利技术在相邻两制品间安装有带凹槽的连接器，从而均匀分散通过制品截面的电流、使各处炉芯温度相同，从而保证同炉制品理化指标的相同。3、本专利技术在制品与炉端电极间设有炉芯调节器以对炉芯长度进行调整，所以本石墨化炉可以适用于不同规格的制品。4、本专利技术超细颗粒石墨石墨化炉炉体采用预制方法，且只有耐火内炉层和保温外炉层，简化了操作，提高了劳动效率。5、本专利技术中炉芯各处温度相同、制品内部热应力小，制品质量均匀且稳定。6、本专利技术不用电阻料，不仅能节约大量的电阻料，还能降低25%-30%电耗，而且送电周期短。附图说明图1为艾奇逊炉结构示意图；图2为本专利技术结构示意图；图3为本专利技术流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例来说明本专利技术的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本专利技术，并不以任何方式限制本专利技术的范围。实施例1：如图2所示，一种超细颗粒人造石墨石墨化炉，包括水平设置的炉体4和炉头电极5、炉尾电极6，炉体4包括耐火内炉层41和保温外炉层42，炉头电极5及支撑架安装于炉体4的前端、炉尾电极6及顶推装置安装于炉体4的尾端，炉头电极5和炉尾电极6呈圆柱状、且均设有水槽通道7以实现自身的冷却；炉头电极5和炉尾电极6之间设有多个同轴设置的制品1，相邻两制品1间设有连接器8，且制品1与炉头电极5、炉尾电极6之间还设有炉芯调节器9，连接器8为膨胀石墨制成的圆形或方形石墨块、且设有凹槽，其余炉内空间填充有保温料3（本实施例中为焦化厂的废弃碎焦）。实施例2：如图3所示，一种超细颗粒人造石墨石墨化工艺，包括以下步骤：第一步，装炉：先把炉尾电极从炉膛内移出并在炉底铺设一层200mm保温料；然后将多个制品同轴安装于炉头电极和炉尾电极之间，其中相邻两制品之间安装连接器，制品与炉头电极、炉尾电极之间安装炉芯调节器；再然后用炉尾的顶推装置顶紧炉尾电极，顶紧压力为10.0MPa；最后在侧面、顶部覆盖800mm保温料。第二步，送电：将水槽通道接通冷却水以使整个送电过程中对炉头电极、炉尾电极进行冷却，同时按送电曲线送电、升温，其中在1700-2200℃范围内，升温速度为80℃/h，在2201-2500℃范围内，升温速度为100℃/h，最高温度为3000℃。第三步，冷却、出炉：先对炉顶保温料进行洒水冷却，然后卸去炉尾压力、抽取保温料，再将制品吊装到检测台上。第四步，检测：出炉后的制品先进行人工外观检测，再钻取小样进行理化指标测试。实施例3：如图3所示，一种超细颗粒人造石墨石墨化工艺，包括以下步骤：第一步，装炉：先把炉尾电极从炉膛内移出并在炉底铺设一层300mm保温料；然后将多个制品同轴安装于炉头电极和炉尾电极之间，其中相邻两制品之间安装连接器，制品与炉头电极、炉尾电极之间安装炉芯调节器；再然后用炉尾的顶推装置顶紧炉尾电极，顶紧压力为12.5MPa；最后在侧面、顶部覆盖650mm保温料。第二步，送电：将水槽通道接通冷却水以使整个送本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超细颗粒人造石墨石墨化工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1装炉：先在炉底铺设底层保温料；然后将制品同轴安装在炉头电极和炉尾电极之间，相邻两制品之间安装连接器，制品与炉头电极、炉尾电极之间安装炉芯调节器；然后再顶紧炉尾电极；最后覆盖顶部和侧面保温料；S2送电：按送电曲线送电，同时对炉头电极、炉尾电极送水冷却；S3冷却、出炉：先对顶层保温料洒水冷却，然后卸去炉尾压力、抽取保温料，最后吊装出炉。

【技术特征摘要】
1.一种超细颗粒人造石墨石墨化工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1装炉：先在炉底铺设底层保温料；然后将制品同轴安装在炉头电极和炉尾电极之间，相邻两制品之间安装连接器，制品与炉头电极、炉尾电极之间安装炉芯调节器；然后再顶紧炉尾电极；最后覆盖顶部和侧面保温料；S2送电：按送电曲线送电，同时对炉头电极、炉尾电极送水冷却；S3冷却、出炉：先对顶层保温料洒水冷却，然后卸去炉尾压力、抽取保温料，最后吊装出炉。2.根据权利要求1所述的超细颗粒人造石墨石墨化工艺，其特征在于：所述步骤S1中底层保温料厚度为200-400mm，顶部和侧面保温料厚度为500-800mm。3.根据权利要求1所述的超细颗粒人造石墨石墨化工艺，其特征在于：所述步骤S2中送电时，在1700-2200℃范围内，升温速度为80-100℃/h，在2201-2500℃范围内，升温速度为100-11...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘运平，路培中，冯俊杰，袁强，张胜恩，杜爱芳，张谦，周浩，李悦，陈茜茹，
申请(专利权)人：中国平煤神马集团开封炭素有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41