CN102795623A - 人造石墨换热元件生产方法 - Google Patents

人造石墨换热元件生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种人造石墨换热元件生产方法，包括依次进行的石墨浸渍、固化处理和热处理工艺。对石墨件重复进行三次所述石墨浸渍和所述固化处理工艺过程；之后将石墨件整齐地放入热处理箱中对石墨件进行热处理，待热处理箱内温度自然降至环境温度后打开箱门取出石墨件。本发明的人造石墨换热元件生产方法，可以提高石墨元件的耐温、耐磨蚀，提高石墨元件的使用寿命。

Description

人造石墨换热元件生产方法
技术领域
本发明涉及换热原件制造技术领域产，尤其是一种人造石墨换热元件生产方法。
背景技术
目前，人造石墨由于制造过程中会有大量气体溢出，石墨本体会有许多气孔，在用于石墨换热元件时需对其封堵，使其成为不透性，封堵的过程一般采用的是浸渍、固化工艺。
采用常规制造的人造石墨材料的热脆性较大，抗热冲击能力较差，由于过程中部分树脂尚未彻底固化，组织结构还不够稳定，也不耐磨损，因树脂的线膨胀系数大于石墨材料，当环境温度变化频繁，热冲击较大时，会造成石墨块爆裂、石墨管断裂。因此其使用场合受到较大限制，例如其不适合用于制造锅炉余热回收装置中的换热元件。
发明内容
本发明提出一种人造石墨换热元件生产方法，可以提高石墨元件的耐温、耐磨蚀性能，提高石墨元件的抗热冲击能力。本发明所采用的技术方案具体是这样实现的：
本发明提供了一种人造石墨换热元件生产方法，其包括依次进行的石墨浸渍、固化处理和热处理工艺，所述石墨浸渍工艺包括步骤：a.消除石墨件表面灰尘、油垢，并进行干燥处理；b.将石墨件放在吊框中，将所述吊框放入浸渍釜中，将盖盖紧，接通管线，开始抽真空；c.在继续抽真空的条件下，开启阀门将树脂抽入所述浸渍釜中；d.通入压缩空气，使所述树脂全部排空压回到储存罐内，打开所述浸渍釜盖，取出石墨件晾干；所述固化处理工艺包括步骤：e.将浸渍好并晾干的石墨件装入聚合釜内，石墨件间隔开，固定好封盖, 开启压缩机通入压缩空气，并进行气压保持；f.接通电路，在聚合釜夹套内缓慢进行加温，加温至所需温度后恒温保持，恒温完毕后，停止加热，排空卸压，使其自然冷却；对石墨件重复进行三次所述石墨浸渍和所述固化处理工艺过程；之后将石墨件整齐地放入热处理箱中对石墨件进行热处理，待热处理箱内温度自然降至环境温度后打开箱门，取出石墨件。
优选地，所述步骤b抽真空的真空度不得低于0.095Mpa，时间不少于6小时。
优选地，所述步骤b中浸渍压力达0.96MPa，浸渍时间6-8小时。
优选地，升温和降温采用分散控制系统进行控制。
优选地，所述石墨件采用液压施压的石墨管挤出机，压力为420×103kg -450×103kg。
优选地，所述步骤c中树脂量将石墨件浸没10cm-15cm。
优选地，所述步骤e中气压保持在0.93MPa。
优选地，所述步骤f中缓慢加温每小时不超过20℃，加热结束保持4小时以上恒温。
优选地，所述热处理温度在250℃-300℃范围内，保温时间15天。
优选地，所述热处理时每小时升温2℃-3℃，在温度上升至130℃左右保持恒温数小时，在温度上升至180℃左右保持恒温数小时，在温度上升至250℃左右保持恒温数小时，在温度上升至 300℃左右恒温保持150-300小时。
本发明的人造石墨换热元件生产方法，可以提高石墨元件的耐温、耐磨蚀，提高石墨元件的抗热冲击能力、机械强度、使用寿命和导热系数，降低石墨元件的膨胀系数，使其使用场合大大提高，适合用于制造锅炉余热回收装置中的换热元件。
附图说明
图1是本发明具体实施例的人造石墨换热元件生产方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明具体实施例的人造石墨换热元件生产方法的流程图，下面结合图1对本发明的人造石墨换热元件生产方法进行详细说明。
本发明具体实施例的人造石墨换热元件生产方法，其包括依次进行的石墨浸渍和固化处理工艺，具体地，其中石墨浸渍工艺包括步骤：
a. 清洁石墨件,干燥处理。具体地，消除石墨件表面灰尘、油垢，并进行干燥处理；
b. 装在浸渍釜内抽真空。具体地，将石墨件放在吊框中，将所述吊框放入浸渍釜中，将盖盖紧，接通管线，开始抽真空；抽真空的真空度不得低于0.095Mpa，时间不少于6小时，浸渍压力达0.96MPa，浸渍时间6-8小时。
c. 真空下抽入树脂。具体地，在继续抽真空的条件下，开启阀门将树脂抽入所述浸渍釜中；本实施例中，树脂量将石墨件浸没10cm-15cm。
d. 通入压缩空气，取出石墨件晾干。具体地，通入压缩空气，使所述树脂全部排空压回到储存罐内，打开所述浸渍釜盖，取出石墨件晾干；
其中，具体地，固化处理工艺包括步骤：
e. 装入固化釜、压缩空气加压。具体地，将浸渍好并晾干的石墨件装入聚合釜内，石墨件间隔开，固定好封盖, 开启压缩机通入压缩空气，并进行气压保持；本发明具体实施例中，气压保持在0.93MPa。
f. 通电加热固化、冷却。具体地，接通电路，在聚合釜夹套内缓慢进行加温，加温至所需温度后恒温保持，恒温完毕后，停止加热，排空卸压，使其自然冷却；本发明具体实施例中，缓慢加温每小时不超过20℃，加热结束保持4小时以上恒温。
优选地，本发明具体实施例中升温和降温采用分散控制系统（DCS）进行控制。
接着，取出石墨件，数次浸渍、固化。具体地，对石墨件重复进行三次所述石墨浸渍和所述固化处理工艺过程；之后，装入热处理箱，通电升温热处理、冷却，取出石墨件。具体地，将石墨件整齐地放入热处理箱中对石墨件进行热处理，待热处理箱内温度自然降至环境温度后打开箱门，取出石墨件；本发明具体实施例中，热处理温度在250℃-300℃范围内，保温时间15天。
本发明具体实施例的人造石墨换热元件生产方法中，石墨件采用液压施压的石墨管挤出机，压力为420×103kg -450×103kg。
本发明具体实施例的人造石墨换热元件生产方法中，热处理时每小时升温2℃-3℃，在温度上升至130℃左右保持恒温数小时，在温度上升至180℃左右保持恒温数小时，在温度上升至250℃左右保持恒温数小时，在温度上升至300℃左右恒温保持150-300小时。
本发明具体实施例的人造石墨换热元件生产方法，经工艺改进特别是增加了热处理工艺后，使浸渍不透性石墨材料中的树脂彻底固化，期间极少部分树脂会碳化，在保证机械强度的前提下，提高了石墨材料的组织结构稳定性，抗热冲击能力大幅度提高，保证了人造石墨的使用性能。通过实践证明，采用新工艺制造的人造石墨材料能完全满足锅炉余热回收的需要，装置运行平稳、安全可靠、经久耐用。因此采用新工艺提高了人造石墨换热元件的综合性能。
本发明具体实施例的人造石墨换热元件生产方法，为了进一步提高石墨材料的机械强度，在浸渍参数和固化参数的工艺过程中在常规基础上进行了较大改进，包括延长抽真空时间，提高真空度；提高浸渍压力，延长浸渍时间；采用DCS控制手段，减小固化升温和降温的幅度并提高稳定性和准确性。
另外，对于石墨管常规工艺进行了改进，传统的石墨管挤出机的施压装置为电动马达驱动螺旋杆进行机械施压，一般压力为170×103kg-200×103kg；本发明具体实施例的人造石墨换热元件生产方法中对施压装置进行了改造，由油压系统进行液压施压，压力提高到420×103kg -450×103kg。经改造后，大大提高了石墨管挤出压力，使石墨管材质更加致密、强度显著提高、传热性能更佳，为研发装置的传热效果、可靠性及耐用性提供了保证。
另外，本发明具体实施例的人造石墨换热元件生产方法中，制作专用热处理釜，采用电加热方式，对高效回收装置用石墨圆块、石墨圆筒和石墨管，在浸渍和固化后，增加250℃-300℃热处理工艺，保温时间达到15天。常规固化处理时间一般为10小时，固化温度一般为180℃-200℃。通过热处理，使浸渍不透性石墨材料中的酚醛树脂彻底固化，期间极少部分酚醛树脂会碳化，热处理需在保证机械强度的前提下，提高石墨材料的组织结构和使用稳定性；因酚醛树脂的线膨胀系数大于石墨，热处理后进一步降低了浸渍不透性石墨材料的热膨胀系数；因酚醛树脂的传热系数小于石墨，热处理后进一步提高了研发石墨材料的综合性能。
本发明的人造石墨换热元件生产方法，可以提高石墨元件的耐温、耐磨蚀，提高石墨元件的抗热冲击能力、机械强度、使用寿命和导热系数，降低石墨元件的膨胀系数，使其使用场合大大提高，适合用于制造锅炉余热回收装置中的换热元件。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种人造石墨换热元件生产方法，其特征在于，包括依次进行的石墨浸渍、固化处理和热处理工艺，所述石墨浸渍工艺包括步骤：
a.消除石墨件表面灰尘、油垢，并进行干燥处理；
b.将石墨件放在吊框中，将所述吊框放入浸渍釜中，将盖盖紧，接通管线，开始抽真空；
c.在继续抽真空的条件下，开启阀门将树脂抽入所述浸渍釜中；
d.通入压缩空气，使所述树脂全部排空压回到储存罐内，打开所述浸渍釜盖，取出石墨件晾干；
所述固化处理工艺包括步骤：
e.将浸渍好并晾干的石墨件装入聚合釜内，石墨件间隔开，固定好封盖, 开启压缩机通入压缩空气，并进行气压保持；
f.接通电路，在聚合釜夹套内缓慢进行加温，加温至所需温度后恒温保持，恒温完毕后，停止加热，排空卸压，使其自然冷却；
对石墨件重复进行三次所述石墨浸渍和所述固化处理工艺过程；之后将石墨件整齐地放入热处理箱中对石墨件进行热处理，待热处理箱内温度自然降至环境温度后打开箱门，取出石墨件。
2.如权利要求1所述的人造石墨换热元件生产方法，其特征在于，所述步骤b抽真空的真空度不得低于0.095Mpa，时间不少于6小时。
3.如权利要求1所述的人造石墨换热元件生产方法，其特征在于，所述步骤b中浸渍压力达0.96MPa，浸渍时间6-8小时。
4.如权利要求1所述的人造石墨换热元件生产方法，其特征在于，升温和降温采用分散控制系统进行控制。
5.如权利要求1所述的人造石墨换热元件生产方法，其特征在于，所述石墨件采用液压施压的石墨管挤出机，压力为420×103kg-450×103kg。
6.如权利要求1所述的人造石墨换热元件生产方法，其特征在于，所述步骤c中树脂量将石墨件浸没10cm-15cm。
7.如权利要求1所述的人造石墨换热元件生产方法，其特征在于，所述步骤e中气压保持在0.93MPa。
8.如权利要求1所述的人造石墨换热元件生产方法，其特征在于，所述步骤f中缓慢加温每小时不超过20℃，加热结束保持4小时以上恒温。
9.如权利要求1所述的人造石墨换热元件生产方法，其特征在于，所述热处理温度在250℃-300℃范围内，保温时间15天。
10.如权利要求1所述的人造石墨换热元件生产方法，其特征在于，所述热处理时每小时升温2℃-3℃，在温度上升至130℃左右保持恒温数小时，在温度上升至180℃左右保持恒温数小时，在温度上升至250℃左右保持恒温数小时，在温度上升至 300℃左右恒温保持150-300小时。
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