[发明专利]一种超细颗粒人造石墨石墨化工艺及石墨化炉

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及炭素石墨化技术领域，具体涉及一种超细颗粒人造石墨石墨化工艺及石墨化炉。

背景技术

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。

发明内容

有鉴于此，本发明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。

本发明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。