用于高爐爐腹至爐身的高導熱石墨磚,由于具有導熱性能和高溫強度好,氣孔率、灰分低,耐堿性優(yōu)良等突出特點,而在高爐上得以很好應用,并且滿足高爐的使用要求。高導熱石墨磚在生產過程中,其工藝路線的確定及控制如下所示:
工藝路線確定
采用以上配方,根據(jù)成品理化指標要求,結合人造石墨生產實際,確定如下工藝路線:
生焦—煅燒—破碎 (磨粉)—配料—混捏(粘結劑瀝青加入)—擠壓成型—焙燒—一次浸漬—二次焙燒—二次浸漬—三次焙燒—石墨化—加工。
工藝過程控制
(1)煅燒質量的控制:
根據(jù)阿累尼烏斯公式,即1nK=A-Q/T,K為反應速度常數(shù),A為常數(shù),Q為結合能,T為溫度。如果制品缺陷增加,導致結合能下降,從而導致K值增大,即反應速度加快,消耗加快。
據(jù)此,將8 層逆流灌式煅燒爐,5~8層煅燒帶溫度控制在1250~1300℃,并適當調整排料速度,使得煅后焦真密度保持在2.07g/cm3左右。此時煅后焦活性點適中,吸附性穩(wěn)定,成型過程所消耗的瀝青量少,制品強度高,性能好。
如果煅燒溫度過低,煅后焦在隨后的石墨化熱處理中,體積出現(xiàn)二次收縮,結構產生裂紋缺陷,產品使用過程消耗加快;如果煅燒溫度控制過高,煅后焦活性點增加,吸附性增強,粘結劑用量多,在后期焙燒熱處理中,由于瀝青輕質餾分的排除,使得制品孔隙增多,缺陷增加,產品使用過程消耗加快。
(2)延長混捏時間,提高混捏溫度控制。
近年來隨著煤焦油產品的深加工,煤瀝青性質出現(xiàn)了變化,軟化點增高,瀝青粘度偏大,可塑區(qū)間減小。通過對瀝青粘度—溫度曲線分析,確定了提高瀝青浸潤溫度、混捏溫度,以增加瀝青對焦炭的浸潤效果,保證混捏功率曲線不變形,使糊料具有良好的塑性,保證了石墨磚的結構。
同時 ,采用高溫下料制度,減少各排糊料的塑性差別;降低搗固壓力,減少內分結構;延長壓機預壓時間,提高制品密度。
(3)多次浸燒工藝:
為保證產品較低的顯氣孔率,保證產品的綜合性能指標,對產品增加兩次浸燒,以達到填充氣孔,對產品進行補強。焙燒后和浸漬前產品要徹底清理,制品要求錯位裝筐,保證間隙,進行浸漬。高壓浸漬壓力≥1.5MPa,真空度≥0.09MPa,浸燒后指標變化如表5。
(4)石墨化采用小爐芯裝爐
送電變壓器16000KVA,電流密度2.5A/cm2,石墨化溫度達到2900~3000℃以上。石墨化熱處理溫度越高,石墨材料開始氧化的起始溫度越高,材料抗氧化性越強,試驗數(shù)據(jù)如表6。
(5)由于成品形狀各異,加工精度要求高,數(shù)量多。
加工工藝采取了先鋸,再刨,最后銑的路線。在二級精度平臺上驗收控制石墨磚的寬度、高度公差為±0.5mm以內。