КРАТКОЕ ВВЕДЕНИЕ В ПРОИЗВОДСТВО ТРЕХ ВЫСОКОГО ГРАФИТА

Специальности графита охватывают широкий спектр.Существуют различные понимания и методы классификации в промышленности электроуглеродных продуктов, промышленности натуральных графитовых продуктов и промышленности металлургических углеродных продуктов.Согласно общепринятой классификации и интерпретации металлургической углеродной промышленности, специальный графит в основном относится к графитовым продуктам высокой прочности, высокой плотности и высокой чистоты (называемым «три графита»).

Процесс производства графита высокой чистоты зависит от того, является ли продукт изотропным графитом или анизотропным графитом.Процесс можно разделить на три типа.Сходства и ключевые технические проблемы между производством трехслойного графита и производством графитовых электродов кратко представлены следующим образом:

Выбор сырья

При производстве малозольного или высокочистого графита в первую очередь следует выбирать нефтяной кокс с небольшим количеством примесей.Хотя большинство примесей можно удалить при температуре 2600-3000 градусов Цельсия в процессе графитации, подбор сырья по-прежнему остается важным звеном.Обычно требуется, чтобы зольность нефтяного кокса была менее 0,1%, а зольность битума из каменноугольной смолы - менее 0,3%.

Измельчение, сортировка и ингредиенты

Для производства трехслойного графита с мелкозернистой структурой большинство из них используют порошок размером 0,075 мм, некоторые используют порошок размером 0,042 мм или -0,037 мм;для производства ультрамелкого графита размер частиц порошка составляет менее 0,02 мм или меньше, поэтому для прокаленного кокса трудно использовать проточную мельницу или другое измельчающее оборудование для производства ультрамелких частиц.Классификация мелких частиц сложна, и для классификации необходимо использовать специальную технологию.Размер частиц кокса экструдированных изделий прямо пропорционален площади поперечного сечения изделий.Чем больше площадь поперечного сечения, тем более крупные частицы необходимы.Максимальный размер частиц кокса мало зависит от площади поперечного сечения изделий при формовании.Коэффициент дозирования обычно засекречен как производственная тайна, но его определение в основном основано на опыте и постоянно пересматривается.Различные методы формования имеют разную долю связующего, даже если доля зернистого материала одинакова.В ходе производственной практики выбирается наилучшее сочетание обеспечения показателя качества и повышения урожайности.

Замешивание и формование

Замешивание

Обычно для смешивания и замешивания используется двухосный смеситель.Иногда используют тестомесильную машину под давлением.При производстве продуктов с большим количеством микропорошка пасту сложно хорошо перемешать.Замешивание под давлением полезно для улучшения качества смешивания.

Формирование

Существует три метода формования для получения трехслойного графита, а именно экструзия, фильерное прессование и изостатическое прессование (рис. 2), каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.Производственная эффективность экструзионного формования высока, но анизотропия готовой продукции высока.Эффективность формовочного производства низкая, подходит для производства мелкозернистого графита;Анизотропия меньше, чем у экструзионных продуктов, многие продукты с мелкозернистой структурой после смешивания пасты раскатываются в тонкие листы, так что связующее и коксовый порошок лучше сочетаются.Прокатанный лист измельчается после охлаждения, а затем холодным прессованием в матрице или нагревается до определенной температуры для формования (так называемое теплое формование).

Существует два способа изостатического прессования: один - нагреть сырьевые продукты после экструзии или прессования до определенной температуры и поместить их в штамп изостатического прессования;другой — загрузить подготовленный порошок в матрицу.Штампы с материалами помещаются в герметичные резервуары высокого давления, находящиеся под равномерным давлением.Давление обычно составляет 100-200 МПа.Изостатическое прессование имеет самую низкую эффективность производства, но позволяет производить готовый графит с лучшей изотропией.Виброформование обычно используется для производства углеродных изделий из алюминия или графитовых электродов больших размеров и угольных электродов.В настоящее время его также можно использовать для формования специального графита.Оборудование для виброформования относительно простое, а его закупочная цена невысока.Он стал основным формовочным оборудованием на некоторых небольших заводах по производству специального графита.

Изостатическое прессование

Процесс формования изотропного графита в основном меняется с формования на изостатическое формование.Оборудование для гидростатической формовки в основном состоит из эластичной матрицы, резервуара высокого давления, рамы и гидравлической системы.Эластичные формы обычно изготавливаются из каучуковых или смоляных синтетических материалов.Размер и форма частиц материала оказывают большое влияние на срок службы эластичных форм.Конструкция матрицы является ключевой технической проблемой гидростатического прессования.Эластичные формы тесно связаны с размером и однородностью изделий.Большинство сосудов высокого давления представляют собой толстостенные металлические цилиндры, изготовленные из высокопрочной легированной стали, отлитые непосредственно и обработанные станками.Их прочность достаточно сильна, чтобы противостоять сильному давлению жидкости.Конструкция цилиндра также имеет множество форм, например, двухслойные композитные цилиндры, цилиндры, армированные предварительно напряженной стальной проволокой, и т. д. Гидравлическая система состоит из насоса низкого давления, насоса высокого давления, нагнетателя и различных клапанов.Все начинается с насоса низкого давления с высокой производительностью.После определенного давления она подается насосом высокого давления, а нагнетатель еще больше повышает давление жидкости в сосуде высокого давления.

Существует два типа оборудования для изостатического прессования жидкостей: машина для холодного изостатического прессования с мокрыми мешками и машина для холодного изостатического прессования с сухими мешками.На рис. 4 представлена ​​структурная схема двух типов резервуаров холодного изостатического прессования.

Машина для холодного изостатического прессования мокрых мешков

При этом методе матрица подвешивается в сосуде высокого давления и может быть загружена в несколько матриц в зависимости от размера продукта.Подходит для мелкосерийной продукции, изделий небольшого размера и сложной формы.Углеродные изделия в основном производятся с помощью холодного изостатического пресса с мокрыми мешками.

Машина для холодного изостатического прессования сухих мешков

Этот метод подходит для изделий большого размера и большой производственной мощности.В настоящее время оборудование для холодного изостатического пресса также отличается от холодного изостатического пресса, используемого в процессе производства мокрых мешков.Добавлены нажимной пуансон, ограничитель и эжектор.Этот метод фиксирует упругую матрицу в сосуде высокого давления и фиксирует ее с помощью ограничителя, поэтому его также называют методом фиксированной матрици.При производстве порошок загружается в матрицу с помощью пуансона и закрывается верхнее отверстие.Под давлением жидкая среда впрыскивается по периферии эластичной матрицы в контейнере, чтобы создать давление в матрице.При распалубке форму не нужно вынимать, а неспеченная заготовка после формования выбрасывается эжекторным механизмом.Такое оборудование для изостатического прессования широко используется в массовом производстве специальных огнеупоров.

Процедура изостатического прессования (производство углеродных изделий)

Подготовка формы

Матрицы должны быть изготовлены из маслостойких и термостойких материалов, например, формы из натурального каучука, погруженные в трансформаторное масло, можно использовать только 1-2 раза, поэтому, когда трансформаторное масло используется в качестве среды давления, следует использовать хлоропреновый каучук с хорошей маслостойкостью. Обычно используется, а поливинилхлоридная пластиковая пленка также может использоваться для изготовления форм.

Наполнение материалом

В форму загружается множество видов сырья, например порошок сырого нефтяного кокса без связующего вещества, паста, полученная путем смешивания порошка прокаленного нефтяного кокса с асфальтом для измельчения, а также порошок нефтяного кокса для измельчения и смешивания с порошкообразным асфальтом для использования.Разное сырье и пропорции позволяют получить разные эффекты формования и разные физические и механические свойства.При этом подача должна производиться вибрацией, чтобы порошковый материал изначально был плотным в матрице.После заполнения форме вручную придают правильную форму, а затем другой конец формы закрывают резиновой или пластиковой заглушкой и затягивают железной проволокой, чтобы предотвратить попадание жидкой среды в форму.Чтобы полностью выпустить газ в порошке под давлением, в порошок заранее вставляют выхлопную трубу и подключают вакуумный насос к всасыванию.При производстве некоторых сферических изделий порошок следует предварительно спрессовать в сферы путем формования и затем уложить в формы изостатического прессования соответствующего размера.Конструкция матрицы для прессования цилиндрических изделий показана на рис. 5. Наконец, порошковую форму помещают в сосуд высокого давления, а давление прикладывают после герметизации входа сосуда высокого давления.

Повышение и понижение давления

Запустите насос высокого давления, впрысните жидкую среду в резервуар высокого давления и обратите пристальное внимание на наддув и выпуск.Давление обычно осуществляется поэтапно.Когда давление упадет до нормального, откройте входное отверстие сосуда высокого давления и выньте матрицу.Для повышения давления также можно использовать метод нагрева сосуда высокого давления.Поскольку объем нагретой жидкости увеличивается, давление после нагрева автоматически повышается, но в определенной степени давление повышается автоматически.

Обжиг и пропитка

Для графитовых продуктов, требующих более высокой объемной плотности, во время обжига легко образуются трещины, поэтому следует использовать более медленную кривую нагрева.Для изделий небольших размеров из жаростойких стальных пластин можно сделать квадратные или круглые емкости для запекания.Сырые продукты можно поместить в контейнеры и заполнить наполнителями для изоляции и покрытия, а затем загрузить в печь для обжига.Пропитка важна.Изделия высокой плотности следует пропитывать 2-4 раза и обжаривать один раз после каждой пропитки.Точка размягчения пропиточного агента должна быть выбрана правильно (в зависимости от вязкости пропиточного агента), а температура предварительного нагрева перед пропиткой и технологические параметры, такие как температура, давление, вакуум и время давления в пропиточном баке, должны контролироваться, чтобы добиться наилучшего эффекта пропитки.

Графитизация

Более крупный графит с тремя высотами упаковывается непосредственно в печь графитации, изделия меньшего размера упаковываются в графитовый тигель, а затем тигель упаковывается в печь графитации;продукты с меньшими требованиями к сопротивлению могут быть менее заряжены, а продукты с более высокими требованиями к сопротивлению могут быть электрифицированы, чтобы соответствовать индексу качества продукции;при производстве графита высокой чистоты необходимо впрыскивать очищенный газ (хлор и фреон) на более поздней стадии графитации и в печь графитации.Очистку газов необходимо проводить после того, как температура печи поднимется до 1800 градусов Цельсия.Первым вводят азот, хлор – при достижении температуры печи около 1950 градусов Цельсия, а фреон – при достижении температуры печи около 2350 градусов Цельсия.В это время продолжает поступать хлор, а подача хлора и фреона продолжается несколько часов до прекращения подачи электроэнергии.Это необходимо для предотвращения диффузии испаренных примесных газов в направлении, противоположном активной зоне печи.

Эпилог

После реформ и открытости углеродная промышленность Китая значительно развилась и стала крупным производителем углеродной продукции.Однако по сравнению с развитыми индустриальными странами мира все еще существуют некоторые различия в качестве, разнообразии и потреблении энергии.До сих пор большая часть высококачественного специального графита, необходимого в Китае, по-прежнему импортируется.Нам предстоит пройти долгий путь, чтобы догнать передовые международные технологии в области производства специального графита.