[发明专利]碳素件石墨化工艺过程和设备

说明书

本发明涉及一种使碳素件石墨化的工艺过程，这些碳素件首尾相接成一线，形成一水平成串件，此成串件按送进工序沿轴向通过一石墨化炉，送进距离不小于一件碳素件的长度。在所述炉中，成串件全长的至少一部分以通过电流方式加热到石墨化温度。在顺次的两次送进之间，由于在炉体的出口端移走了至少一个已石墨化了的碳素件，所述成串件即变短。在炉体的进口端，由于添加了至少一个待石墨化的碳素件，而使成串件变长。本发明还涉及一种实现此工艺过程的设备。

准备石墨化的已预烧过的碳素件首尾相接成一线，形成一成串件，此成串件被送进到石墨化炉中，在其中通过电极通以电流，这样即可通过焦耳效应，将碳素件加热到要求的石墨化温度。为了在石墨化炉中不出现氧化性气氛，在炉中或充以惰性气体或装入碳粒。装入碳粒的好处是，如果成串件水平放置，碳粒即可将它支撑住而不会下沉。缺点是，装入的碳粒与成串件一起被加热，从而需要更多的能源。当碳粒的温度提高后，它们的导电性将提高，这样便在填充物件中形成与成串件平行的导电层。

使用碳粒作为成串件的缺点可以这样来避免，即在石墨化炉中以惰性气代替所述填充物。但在这种情况下，成串件中的碳素件将不得不借助其它种方法予以合宜的支持，因为成串件不再由粒状填充物所支持。因为成串件在一个充有惰性气体的炉中不由粒状填充物支持，所以很难对一移动中的成串件通过电流。成串件连续通过石墨化炉的方案，只是以使用填充有碳粒的石墨化炉披露出来（EP-B-0121530）。在此已知的工艺过程中，成串件在炉中是按工序通过的，在每次送进之后，在炉体的出口端由于移走了一件已石墨化了的碳素件，而使成串件缩短。而在炉体的进口端，由于添加一件待石墨化的碳素件而使成串件变长。当成串件移动时，它是由抓持头夹持的，抓持头安装在炉体的两端，成串件由所述抓持头推动进行轴向移动，其距离等于一件碳素件的长度。之后，抓持头自成串件端面处脱开，从而使成串件能分别变短和变长。在顺次的两次送进之间，成串件上不施加轴向压力是没有什么影响的，因为成串件是由碳粒填充物支持的，还由于在顺次的两次送进之间，电流已被切断，这样，便不需要将碳素件挤在一起以便在相邻的碳素件之间能导电。填充物中的碳粒可在电极之间比较简单地形成导电层，炉中的电极径向地伸向成串件。由于碳粒的温度提高之后，在靠近电极处便具有了适宜的导电性，这样，电流便可通过端子通过来。端子在成串件的整个长度上是这样分布的，即在预热区、石墨化区和冷却区是有差别的。在冷却区有一些散热片伸入到炉体内部，以便将热量从冷却区更多地传送出去。但是这种结构无法消除由于使用碳粒填充物造成的缺点。此外，这种对成串件的良好支撑作用将会增加对成串件送进运动的阻力，而成串件的表面，由于成串件在送进过程中与碳粒接触而可能受损。

本发明的一个目的是改进一种工艺过程，这种工艺过程是上面首先说明的那种，它用于使碳素件石墨化，由碳素件构成的成串件，能够以较少的能量连续地进行石墨化，炉中不需要使用碳粒填充物。

按照本发明，上述目的已实现，成串件将通过炉体，炉体中充满惰性气体，成串件在轴向方向上被夹持，并在其中形成轴向压力，此压力足可以使成串件自持。在顺次的两次送进工序之内，当成串件变短或变长时，此轴向的压力仍然存在。

因为当一件已石墨化了的碳素件，在炉体的出口端从成串件上移走时，以及一件准备石墨化的碳素件，在炉体的进口端添加到成串件上时，能够使成串件自持的轴向压力仍然存在，所以成串件能够连续地按工序被送入并通过石墨化炉，虽然所述炉中并没有碳粒填充物。由于这个原因，炉中可充入一种惰性气体，这样便可以避免由于使用碳粒填充物带来的缺点，同时，由于不需要加热粒状填充物，因而减少了能量消耗。以在轴向夹持成串件方式而使其能自持的，为实现这种夹持所需要的压力，必须低于碳素件的抗压强度。令人惊奇地发现，即使成串件相当长时，这种要求也能满足。由于这个原因，便有可能使成串件具有这样的长度，即成串件所显现的电阻足够使施加的合理电源电压产生的电流，能达到额定的电流值。在成串件中产生的轴向压应力，还可对已石墨化了的碳素件中的晶粒取向，产生人们期望的影响。

如果成串件在石墨化炉中移动并顺次通过预热区、石墨化区和冷却区时，则成串件在冷却区中散发的热量有可能被利用去预热成串件。这时可使惰性气体以与成串件送进方向相反的方向流过石墨化炉，并使惰性气体对石墨化区旁路。这样，在预热区便可将所述惰性气体在冷却室中自成串件上吸收的热的一部分，传送给成串件。因为已使惰性气对石墨化区旁路，因而在石墨化区中对成串件进行的热处理，将不会受来自冷却区的惰性气体的不利影响，而惰性气也不会自石墨化区中为热交换被抽出。