CN104609402A - 一种低烧失低硫柔性石墨板材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石墨板材的制备方法，尤其是涉及一种低烧失柔性石墨板材的制备方法。其主要是解决现有技术所存在的生产出来石墨板材的纯度较低，有害离子含量较高，耐腐蚀性、抗蠕变松弛率性、柔韧性较差，在高温下会烧失性能等的技术问题。本发明采用晶格结构完整，碳含量＞99%的优质天然高纯度大颗粒鳞片石墨，加入抗氧化剂和电化腐蚀缓蚀剂进行处理，然后高温膨化、蒸排脱硫，蒸排脱硫后的石墨在膨化炉的落料口采用双旋风下料，使得石墨平堆密布在压辊台上，压辊台对石墨进行压延处理，收卷后即出成品低烧失柔性石墨板材。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨板材的制备方法，尤其是涉及一种低烧失低硫柔性石墨板材的制备方法。
背景技术
高性能密封垫片和填料是现代工业的关键零部件，它的密封性和适用性一直受到高度重视，起着十分重要的作用。以高性能柔性石墨做基体，加上性能稳定的耐高温物质作为增强材料的密封产品，是当前密封行业发展的主流趋势。中国专利公开了一种耐热膨胀石墨板材及其生产方法(公开号：CN1374927)，其耐热膨胀石墨板材，其中五氧化二磷的含量为0.05～5.0重量％和磷酸盐的含量为1～16重量％；其中磷酸盐选自一碱价磷酸锂，二碱价磷酸锂，一碱价磷酸钙，二碱价磷酸钙，一碱价磷酸铝和二碱价磷酸铝；其中当将这板材暴露于700℃或更高的温度下的空气中达3小时时，其氧化烧蚀因数小于10％；一种生产耐热膨胀石墨板材的方法，该方法包括将磷酸盐添加到经强酸和磷酸处理的石墨材料中；该方法包括将磷酸和磷酸盐添加到经强酸处理的石墨材料中；其中磷酸选自正磷酸，偏磷酸，多磷酸和多偏磷酸；其中磷酸盐选自一碱价磷酸锂，二碱价磷酸锂，一碱价磷酸钙，二碱价磷酸钙，一碱价磷酸铝和二碱价磷酸铝；其中这板材含有0.05～5.0重量％的五氧化二磷和1～6重量％的磷酸盐。但是这种方法生产出来石墨板材的纯度较低，有害离子含量较高，耐腐蚀性、抗蠕变松弛率性、柔韧性较差，在高温下会烧失性能。
发明内容
本发明是提供一种低烧失低硫柔性石墨板材的制备方法，其主要是解决现有技术所存在的生产出来石墨板材的纯度较低，有害离子含量较高，耐腐蚀性、抗蠕变松弛率性、柔韧性较差，在高温下会烧失性能等的技术问题。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明的一种低烧失低硫柔性石墨板材的制备方法，其特征在于所述的方法包括：
a.采用晶格结构完整，碳含量＞99％的优质天然高纯度大颗粒鳞片石墨,鳞片石墨的粒径≥250um，再加入抗氧化剂磷酸，抗氧化剂占总质量的1％～5％，进行抗氧化处理，最后进行电化腐蚀缓蚀处理，缓蚀剂的材料为：锌粉，制备出可膨胀鳞片石墨原料；缓蚀剂以适当的比例存在石墨原料中时，可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物，因此缓蚀剂也可以称为腐蚀抑制剂。它的用量很小(0.1％～1％)，但效果显著。这种保护金属的方法称缓蚀剂保护。
b.开动送料风机将料斗内的可膨胀鳞片石墨原料送入高温炉膛内进行膨化，膨化温度为800℃～1200℃，在石墨的膨化过程中进行蒸排脱硫；石墨晶体具有由碳元素组成的六角网平面层状结构。层平面上的碳原子以强有力的共价键结合，而层与层间以范德华力结合，结合非常弱，而且层间距离较大。因此，在适当的条件下，硫酸物质可插入石墨层间，并与碳原子结合形成新的化学相——石墨层间化合物。这种层间化合物在加热到适当温度时，可瞬间迅速分解，产生大量气体，使石墨沿轴方向膨胀成蠕虫状的新物质，即膨胀石墨。这种未膨胀的石墨层间化合物就是可膨胀石墨。
c.蒸排脱硫后的石墨在膨化炉的落料口采用双旋风下料，石墨在两个旋风出口处相互交杂，流量互补，使得石墨平堆密布在压辊台上；
d.压辊台对石墨进行压延处理，收卷后即出成品低烧失柔性石墨板材。
本发明为了确保柔性石墨板材在670℃/4h的热失重≤16％，本发明采取了在石墨基材料中间加抗氧化剂方法，通过抗氧化剂作用来减小石墨在高温下氧化速率，确保产品耐温性，保证石墨类密封制品在高温下使用的可靠性。
本发明对石墨基材料膨化过程运用高温蒸排技术脱硫及其它有害元素，石墨基材料在高温1000℃以上膨化过程中其体积膨胀150～250倍，因此其在此其间会释放在量有害气体，为确保石墨基材料膨化过程中有害气体及时分离，我们通过摸索设计一套气、料分离装置，通过对排气量控制，使有害气体与原料进行分离，确保柔性石墨板材有害元素符合规定要求，特别是确保硫含量指标≤400μg/g。
本发明的工序性生产流水化控制技术：辊压台上的落料均匀是决定柔性石墨膜厚度、密度、强度指标的关键因素，在膨化炉的落料口，创新使用双旋风下料，当膨化好的蠕虫石墨在两个旋风出口处相互交杂，流量互补，并在下滑通道处装有可控角分布梳，来均衡下落的蠕虫石墨，使之均匀的平堆密布在压辊台上。同时解决了采取原子能测厚仪对密封产品生产过程中半成品检测，设备用数控、线控、屏监、测重、测温等配套，使设备制作、监测、控制一体化，攻破设备连成一体接口的难关。
辊压台上的落料均匀是决定柔性石墨膜厚度、密度、强度指标的关键因素，可膨胀鳞片石墨通过可调节的气流进料装置进入膨化炉内，在设定时间和膨化温度下进行长距离的膨化，确保原料膨化的均匀性和防止石墨鳞片在膨化过程的受损、破裂而降低柔性石墨板材的强度；在膨化炉的落料口，创新使用双旋风下料，当膨化好的蠕虫石墨在两个旋风出口处相互交杂，流量互补，并在下滑通道处装有可控角分布梳，来均衡下落的蠕虫石墨，使之均匀的平堆密布在压辊台上，为柔性石墨板材的密度均匀性控制奠定基础；产品压制过程设定渐进式的预压和多道精密压辊的同步压延，同时采取原子能测厚仪的在线检测，设备用数控、线控、屏监、测重、测温等配套，使设备制作、监测、控制一体化，攻破设备连成一体接口的难关，解决柔性石墨板材厚度和密度均匀性的控制难题，确保了最终制品达到设计性能指标要求。
一般厂家对配合好原料直接下料到石墨板材生产线通过振动抖来提高铺料均匀性，振动抖缺陷为石墨板材铺料均匀性不可控和容易把膨化好石墨蠕虫振断而影响石墨板材的强度。
作为优选，所述的在膨化炉的落料口包括有两个上大下小的筒体，两个筒体上部连接有落料管，筒体内设有旋风形的通道，筒体的下方设有可控角布梳，可控角布梳上设有向下向外倾斜的槽体。石墨通过可控角分布梳落到压辊台上。其用来均衡下落的石墨，使之均匀的平堆密布在压辊台上。
作为优选，所述的压延处理的压辊包括有一号预压辊、二号辊、三号辊、四号辊、五号辊、六号辊、七号定型辊；当卷材厚度t≤0.4mm时，一号预压辊下压后的卷材厚度≤4mm，二号辊下压后的的卷材厚度为≤2mm，三号辊下压后的的卷材厚度为≤1.2mm，四号辊下压后的的卷材厚度为≤0.84mm，五号辊下压后的的卷材厚度为≤0.58mm，六号辊下压后的的卷材厚度为t+0.1mm，七号定型辊下压后的的卷材厚度为t；当卷材厚度0.4<t≤0.6mm时，一号预压辊下压后的卷材厚度≤5mm，二号辊下压后的的卷材厚度为≤2.5mm，三号辊下压后的的卷材厚度为≤1.5mm，四号辊下压后的的卷材厚度为≤1mm，五号辊下压后的的卷材厚度为≤0.7mm，六号辊下压后的的卷材厚度为t+0.1mm，七号定型辊下压后的的卷材厚度为t；当卷材厚度0.6<t≤0.8mm时，一号预压辊下压后的卷材厚度≤5.5mm，二号辊下压后的的卷材厚度为≤2.8mm，三号辊下压后的的卷材厚度为≤2mm，四号辊下压后的的卷材厚度为≤1.4mm，五号辊下压后的的卷材厚度为≤1mm，六号辊下压后的的卷材厚度为t+0.1mm，七号定型辊下压后的的卷材厚度为t；当卷材厚度0.8<t≤1.2mm时，一号预压辊下压后的卷材厚度≤6mm，二号辊下压后的的卷材厚度为≤3mm，三号辊下压后的的卷材厚度为≤2.1mm，四号辊下压后的的卷材厚度为≤1.9mm，五号辊下压后的的卷材厚度为≤1.3mm，六号辊下压后的的卷材厚度为t+0.1mm，七号定型辊下压后的的卷材厚度为t；当卷材厚度t>1.2mm时，一号预压辊下压后的卷材厚度≤6t，二号辊下压后的的卷材厚度为≤3.6t，三号辊下压后的的卷材厚度为≤2.5t，四号辊下压后的的卷材厚度为≤1.7t，五号辊下压后的的卷材厚度为≤1.2t，六号辊下压后的的卷材厚度为t+0.1mm，七号定型辊下压后的的卷材厚度为t。
因此，本发明采用抗氧化处理的低烧失、低硫、大鳞片、高纯度石墨基原材料在高温膨化时脱硫脱卤族元素技术处理和产品制造的在线监测、控制一体化，有效保证了低烧失柔性石墨板材的各项性能要求，制造出来的石墨板材具有高纯度、低有害离子含量、优异的耐腐蚀性、抗蠕变松弛率性、优异的柔韧性和在高温下低烧失性能。同各类金属材料组合而成的密封产品广泛应用于石油、化工、船舶、冶金、电力等行业各种高温高压动静密封。。
附图说明
附图1是本发明双旋风下料的一种结构示意图；
附图2是图1的侧面结构示意图；
附图3是本发明压延处理的一种结构示意图。
图中零部件、部位及编号：筒体1、落料管2、通道3、可控角布梳4、一号预压辊5、二号辊6、三号辊7、四号辊8、五号辊9、六号辊10、七号定型辊11。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本例的一种低烧失低硫柔性石墨板材的制备方法，其特征在于所述的方法包括：
a.采用晶格结构完整，碳含量＞99％的优质天然高纯度大颗粒鳞片石墨,鳞片石墨的粒径≥250um，再加入抗氧化剂磷酸，抗氧化剂占总质量的1％～5％，进行抗氧化处理，最后进行电化腐蚀缓蚀处理，缓蚀剂的材料为：锌粉，制备出可膨胀鳞片石墨原料；
b.开动送料风机将料斗内的可膨胀鳞片石墨原料送入高温炉膛内进行膨化，膨化温度为800℃～1200℃，在石墨的膨化过程中进行蒸排脱硫；
c.蒸排脱硫后的石墨在膨化炉的落料口采用双旋风下料，石墨在两个旋风出口处相互交杂，流量互补，使得石墨平堆密布在压辊台上，其中如图1、图2，膨化炉的落料口包括有两个上大下小的筒体1，两个筒体上部连接有落料管2，筒体内设有旋风形的通道3，筒体的下方设有可控角布梳4，可控角布梳上设有向下向外倾斜的槽体；
d.压辊台对石墨进行压延处理，其中如图3，压延处理的压辊包括有一号预压辊5、二号辊6、三号辊7、四号辊8、五号辊9、六号辊10、七号定型辊11；当卷材厚度t＝0.5mm时，一号预压辊下压后的卷材厚度≤5mm，二号辊下压后的的卷材厚度为2.5mm，三号辊下压后的的卷材厚度为1.5mm，四号辊下压后的的卷材厚度为1mm，五号辊下压后的的卷材厚度为0.7mm，六号辊下压后的的卷材厚度为0.6mm，七号定型辊下压后的的卷材厚度为0.5mm，收卷后即出成品低烧失柔性石墨板材。
制备出来的低烧失柔性石墨板材的参数为：
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (3)
1.一种低烧失低硫柔性石墨板材的制备方法，其特征在于所述的方法包括：
a．采用晶格结构完整，碳含量＞99%的优质天然高纯度大颗粒鳞片石墨,鳞片石墨的粒径≥250um，再加入抗氧化剂磷酸，抗氧化剂占总质量的1％~5％，进行抗氧化处理，最后进行电化腐蚀缓蚀处理，缓蚀剂的材料为：锌粉，制备出可膨胀鳞片石墨原料；
b．开动送料风机将料斗内的可膨胀鳞片石墨原料送入高温炉膛内进行膨化，膨化温度为800℃~1200℃，在石墨的膨化过程中进行蒸排脱硫；
c．蒸排脱硫后的石墨在膨化炉的落料口采用双旋风下料，石墨在两个旋风出口处相互交杂，流量互补，使得石墨平堆密布在压辊台上；
d．压辊台对石墨进行压延处理，收卷后即出成品低烧失柔性石墨板材。
2.根据权利要求1所述的一种低烧失低硫柔性石墨板材的制备方法，其特征在于所述的在膨化炉的落料口包括有两个上大下小的筒体（1），两个筒体上部连接有落料管（2），筒体内设有旋风形的通道（3），筒体的下方设有可控角布梳（4），可控角布梳上设有向下向外倾斜的槽体。
3.根据权利要求1所述的一种低烧失低硫柔性石墨板材的制备方法，其特征在于所述的压延处理的压辊包括有一号预压辊（5）、二号辊（6）、三号辊（7）、四号辊（8）、五号辊（9）、六号辊（10）、七号定型辊（11）；当卷材厚度t≤0.4mm时，一号预压辊下压后的卷材厚度≤4mm，二号辊下压后的的卷材厚度为≤2mm，三号辊下压后的的卷材厚度为≤1.2mm，四号辊下压后的的卷材厚度为≤0.84mm，五号辊下压后的的卷材厚度为≤0.58mm，六号辊下压后的的卷材厚度为t+0.1mm，七号定型辊下压后的的卷材厚度为t；当卷材厚度0.4<t≤0.6mm时，一号预压辊下压后的卷材厚度≤5mm，二号辊下压后的的卷材厚度为≤2.5mm，三号辊下压后的的卷材厚度为≤1.5mm，四号辊下压后的的卷材厚度为≤1mm，五号辊下压后的的卷材厚度为≤0.7mm，六号辊下压后的的卷材厚度为t+0.1mm，七号定型辊下压后的的卷材厚度为t；当卷材厚度0.6<t≤0.8mm时，一号预压辊下压后的卷材厚度≤5.5mm，二号辊下压后的的卷材厚度为≤2.8mm，三号辊下压后的的卷材厚度为≤2mm，四号辊下压后的的卷材厚度为≤1.4mm，五号辊下压后的的卷材厚度为≤1mm，六号辊下压后的的卷材厚度为t+0.1mm，七号定型辊下压后的的卷材厚度为t；当卷材厚度0.8<t≤1.2mm时，一号预压辊下压后的卷材厚度≤6mm，二号辊下压后的的卷材厚度为≤3mm，三号辊下压后的的卷材厚度为≤2.1mm，四号辊下压后的的卷材厚度为≤1.9mm，五号辊下压后的的卷材厚度为≤1.3mm，六号辊下压后的的卷材厚度为t+0.1mm，七号定型辊下压后的的卷材厚度为t；当卷材厚度t>1.2mm时，一号预压辊下压后的卷材厚度≤6t，二号辊下压后的的卷材厚度为≤3.6t，三号辊下压后的的卷材厚度为≤2.5t，四号辊下压后的的卷材厚度为≤1.7t，五号辊下压后的的卷材厚度为≤1.2t，六号辊下压后的的卷材厚度为t+0.1mm，七号定型辊下压后的的卷材厚度为t。
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