CN104891863A - 石墨衬里阀门及用于阀门衬里的石墨及石墨衬里压制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种石墨衬里阀门及用于阀门衬里的石墨及石墨衬里压制方法。将由质量比为石墨粉60-80份、呋喃树脂6-9份、酚醛树脂6-10份、过苯甲酸丁酯1-3份、过氧化苯甲酰1-4份、硬脂酸锌1-4份、氧化锌1-5份和短切碳纤维2-6份制成的石墨衬里，压制到铸钢铁壳体内壁，制成石墨衬里阀门。本发明通过合理调节石墨材料配方，使获得的用于铸钢铁衬里的石墨的线膨胀系数与铸钢和铸铁一致，并严格控制加工工艺，真正做到了铸钢和铸铁与石墨组合材料的无缝结合。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种石墨衬里阀门。本发明也涉及一种用于阀门衬里的石墨。本发明还涉及一种石墨衬里阀门的石墨衬里压制方法。
背景技术
在化工、石油、农药、化肥、制药、电力、化纤、冶金(废酸回收利用)等工业领域所使用的各种阀门、管道等的基体通常是用铸钢或铸铁制成的。这些阀门、管道要在高温、强酸性条件下运行，一直存在难以解决的腐蚀泄漏问题。解决阀门、管道等的耐高温、强酸腐蚀的问题的一种思路是采用高性能的稀有金属合金作为阀门、管道等的基体材料，由于这些稀有金属合金的成本较高，必将导致阀门、管道价格的上升，另外稀有金属合金阀门对酸具有选择性，不能耐受所有酸；另一种思路是在阀门、管道内部增加衬里，例如钢衬塑料阀门、钢衬玻璃阀门、钢衬陶瓷阀门等。钢衬塑料阀门，在高温下变型导致泄漏；钢衬玻璃阀门，在急冷急热的生产环境中，因炸裂导致泄漏；钢衬陶瓷阀门，因陶瓷的膨胀系数远大于钢，在高温下陶瓷产生裂纹而泄漏。
公开号为CN102457830A的专利文件中公开的“一种大口径石墨衬里连接管件”、公开号为CN2672407Y的专利文件中公开的“新型耐腐衬石墨阀门”、公开号为CN2503274Y的专利文件中公开的“具有石墨衬里的阀门”等文献中公开的技术方案中，普遍将石墨作为衬里材料。这些公开文献为解决阀门、管道等的防腐问题提供了新的思路。但是纯石墨的线膨胀系数为2.2-2.9×10-6/℃，铸钢的线膨胀系数是12.5×10-6/℃，铸铁的线膨胀系数是8.1×10-6/℃，由于石墨的线膨胀系数小于铸钢和铸铁，以往的石墨作为衬里的阀门、管道在高温、强酸下使用时会出现衬里开裂、脱落现象，而影响其防腐性能。
公开号为CN104178201A的专利文件中公开的“一种海洋环境防腐石墨基涂层”、公开号为CN104263236A的专利文件中公开的“化工设备用防腐保护层”等文献中，针对不同的使用环境设计了石墨防腐材料涂层。这些涂层的厚度最多不超过0.5mm，而且这些石墨防腐材料重点是解决石墨的防腐性能问题，并没有解决石墨与铸钢和铸铁的结合问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐腐高温、耐腐蚀性的石墨衬里阀门。发明的目的还在于提供一种线膨胀系数与铸钢和铸铁接近、能与铸钢和铸铁牢固结合的用于阀门衬里的石墨。本发明的目的还在于提供一种石墨衬里压制方法。
本发明的石墨衬里阀门的组成包括铸钢铁壳体，在铸钢铁壳体内壁压制有石墨衬里，所述石墨衬里是由质量比为石墨粉60-80份、呋喃树脂6-9份、酚醛树脂6-10份、过苯甲酸丁酯1-3份、过氧化苯甲酰1-4份、硬脂酸锌1-4份、氧化锌1-5份、短切碳纤维2-6份制成的。
本发明的用于阀门衬里的石墨是由质量比为：石墨粉60-80份、呋喃树脂6-9份、酚醛树脂6-10份、过苯甲酸丁酯1-3份、过氧化苯甲酰1-4份、硬脂酸锌1-4份、氧化锌1-5份、短切碳纤维2-6份制成的。
本发明的石墨衬里压制方法为：
石墨衬里原料的质量比组成为：石墨粉60-80份、呋喃树脂6-9份、酚醛树脂6-10份、过苯甲酸丁酯1-3份、过氧化苯甲酰1-4份、硬脂酸锌1-4份、氧化锌1-5份、短切碳纤维2-6份，按如下方法压制：
(1)将石墨粉与氧化锌和短切碳纤维混合均匀；
(2)在40-50℃温度下将呋喃树脂与步骤(1)得到的搅拌混合物混合2-3小时；
(3)加入酚醛树脂在40-50℃温度下捏合1-2小时后，加入硬脂酸锌、过氧化苯甲酰、过苯甲酸丁酯再捏合1-2小时；
(4)放置24小时后，用压制设备压入阀门内壁；
(5)压制后以不超过每小时8℃的升温速度加热至340-350℃，保温3-4小时，然后以每小时30-40℃的降温速度冷却至室温。
本发明通过合理调节石墨材料配方，使获得的用于铸钢铁衬里的石墨的线膨胀系数与铸钢和铸铁一致，并严格控制加工工艺，真正做到了铸钢和铸铁与石墨组合材料的无缝结合。
与以往的石墨材料相比，本发明的石墨材料配方，弥补了石墨固有的脆性、易裂、强度低等不足，本发明的石墨材料实现了石墨与铸钢和铸铁的牢固结合。用本发明的石墨材料作为阀门、管道的衬里，使产品既具有钢铁的强度，又有石墨的优良耐高温腐蚀性能。
与以往的石墨防腐材料涂层相比，本发明的产品是石墨材料以8-10mm的厚度压制到阀门或管道的内壁，具有强度高及耐高温、耐腐蚀的性能，是涂层无法达到、不可比拟的。
与现有技术相比，本发明的优点主要体现在：
第一，采用本发明的用于铸钢铁衬里的石墨制成的铸钢铁石墨复合阀门与非金属阀门相比，不仅具有优良的耐腐蚀性，而且耐高温，并且具有高热导率和低膨胀系数，因此，在既有强腐蚀性又可能出现急冷急热的生产环境中，具有明显的优势，长期使用不泄漏、不老化、不脱落、不变型、不结垢。
第二，采用本发明的用于铸钢铁衬里的石墨制成的铸钢铁石墨复合阀门与稀有金属阀门(钛、锆、镍等)相比，它的自润滑性、耐腐蚀性和使用效果均优于稀有金属阀门，但价格却远远低于稀有金属阀门，生产成本低，使用范围广、寿命长，是替代稀有金属阀门的理想产品。
第三，本发明的用于铸钢铁衬里的石墨材料的导热系数接近碳钢，比不锈钢的导热系数大1.5倍，比其他非金属材料，如耐酸搪瓷、陶瓷、耐酸玻璃等的导热系数大数十倍。所以此石墨组合材料是制作保温阀门的最佳选择。
第四，本发明的用于铸钢铁衬里的石墨组合材料具有导电性，不产生静电，本产品也适合高腐蚀的易燃易爆介质环境。
第五，采用本发明的用于铸钢铁衬里的石墨制成的铸钢铁石墨复合阀门的耐温可达300℃，耐腐蚀性能为石墨耐腐蚀性，强度取决于铸钢和铸铁的强度。
具体实施方式
下面举例对本发明做更详细的描述。
具体实施方式一：
按质量份计为：石墨粉60-75份、呋喃树脂6-9份、酚醛树脂6-8份、过苯甲酸丁酯1-3份、过氧化苯甲酰2-4份、硬脂酸锌1-3份、活性氧化锌2-5份、短切碳纤维3-6份制成用于铸钢衬里的石墨材料。并将该用于铸钢衬里的石墨材料压入阀门内壁，制成铸钢石墨复合阀门，具体过程为：
(1)先将石墨粉与活性氧化锌和短切碳纤维混合均匀。
(2)用加热切片混料机将呋喃树脂与上述混合物充分混合三小时。
(3)将上述混合料放入捏合机，加入酚醛树脂加热捏合三小时，同时加入硬脂酸锌、过氧化苯甲酰、过苯甲酸丁酯。
(4)将上述混合料放置二十四小时后，用压制设备压入阀门内壁。
(5)阀门压制后，安全升温速度为每小时8℃以下，终点定为350℃，在终点温度时要保温3小时，然后冷却温度速度为每小时降温30-40℃。
具体实施方式二：
按质量份计为：石墨粉75-80份、呋喃树脂6-9份、酚醛树脂8-10份、过苯甲酸丁酯1-2份、过氧化苯甲酰1-4份、硬脂酸锌1-4份、活性氧化锌1-4份、短切碳纤维2-5份制成用于铸铁衬里的石墨材料。并将该用于铸铁衬里的石墨材料压入阀门内壁，制成铸铁石墨复合阀门，具体过程与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：在上述两种实施方式的基础上各原料的质量份数比优选为：石墨粉75份、呋喃树脂8份、酚醛树脂8份、过苯甲酸丁酯1份、过氧化苯甲酰2份、硬脂酸锌1份、活性氧化锌2份、短切碳纤维3份。
Claims (9)
1.一种石墨衬里阀门，包括铸钢铁壳体，在铸钢铁壳体内壁压制有石墨衬里，其特征是：所述石墨衬里是由质量比为石墨粉60-80份、呋喃树脂6-9份、酚醛树脂6-10份、过苯甲酸丁酯1-3份、过氧化苯甲酰1-4份、硬脂酸锌1-4份、氧化锌1-5份和短切碳纤维2-6份制成的。
2.根据权利要求1所述的石墨衬里阀门，其特征是：所述的壳体为铸钢壳体，所述石墨衬里是由质量比为石墨粉60-75份、呋喃树脂6-9份、酚醛树脂6-8份、过苯甲酸丁酯1-3份、过氧化苯甲酰2-4份、硬脂酸锌1-3份、活性氧化锌2-5份和短切碳纤维3-6份制成的。
3.根据权利要求1所述的石墨衬里阀门，其特征是：所述的壳体为铸铁壳体，所述石墨衬里是由质量比为石墨粉75-80份、呋喃树脂6-9份、酚醛树脂8-10份、过苯甲酸丁酯1-2份、过氧化苯甲酰1-4份、硬脂酸锌1-4份、活性氧化锌1-4份和短切碳纤维2-5份制成的。
4.一种用于阀门衬里的石墨，其特征是由质量比为：石墨粉60-80份、呋喃树脂6-9份、酚醛树脂6-10份、过苯甲酸丁酯1-3份、过氧化苯甲酰1-4份、硬脂酸锌1-4份、氧化锌1-5份和短切碳纤维2-6份制成。
5.根据权利要求4所述的用于阀门衬里的石墨，其特征是由质量比为：石墨粉60-75份、呋喃树脂6-9份、酚醛树脂6-8份、过苯甲酸丁酯1-3份、过氧化苯甲酰2-4份、硬脂酸锌1-3份、活性氧化锌2-5份和短切碳纤维3-6份制成。
6.根据权利要求4所述的用于阀门衬里的石墨，其特征是由质量比为：石墨粉75-80份、呋喃树脂6-9份、酚醛树脂8-10份、过苯甲酸丁酯1-2份、过氧化苯甲酰1-4份、硬脂酸锌1-4份、活性氧化锌1-4份和短切碳纤维2-5份制成。
7.一种石墨衬里压制方法，其特征是：
石墨衬里原料的质量比组成为：石墨粉60-80份、呋喃树脂6-9份、酚醛树脂6-10份、过苯甲酸丁酯1-3份、过氧化苯甲酰1-4份、硬脂酸锌1-4份、氧化锌1-5份和短切碳纤维2-6份，按如下方法压制：
(1)将石墨粉与氧化锌和短切碳纤维混合均匀；
(2)在40-50℃温度下将呋喃树脂与步骤(1)得到的搅拌混合物混合2-3小时；
(3)加入酚醛树脂在40-50℃温度下捏合1-2小时后，加入硬脂酸锌、过氧化苯甲酰、过苯甲酸丁酯再捏合1-2小时；
(4)放置24小时后，用压制设备压入阀门内壁；
(5)压制后以不超过每小时8℃的升温速度加热至340-350℃，保温3-4小时，然后以每小时30-40℃的降温速度冷却至室温。
8.根据权利要求7所述的石墨衬里压制方法，其特征是石墨衬里原料的质量比组成为：石墨粉75-80份、呋喃树脂6-9份、酚醛树脂8-10份、过苯甲酸丁酯1-2份、过氧化苯甲酰1-4份、硬脂酸锌1-4份、活性氧化锌1-4份和短切碳纤维2-5份。
9.根据权利要求7所述的石墨衬里压制方法，其特征是石墨衬里原料的质量比组成为：石墨粉60-80份、呋喃树脂6-9份、酚醛树脂6-10份、过苯甲酸丁酯1-3份、过氧化苯甲酰1-4份、硬脂酸锌1-4份、氧化锌1-5份和短切碳纤维2-6份。
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