CN1056193C - 炉底辊石墨碳套及其浸渍处理方法和专用设备 - Google Patents

Abstract

本发明炉底辊石墨碳套及其浸渍处理方法和专用设备，其炉底辊石墨碳套的配方主要由不同粒度的石油煅后焦、粘合剂及附加焦料组成；由上述配方加工出来的石墨碳套在专门设计的配套设备浸渍处理罐中进行真空、加压、渗金属铬(或锆)处理后，其机械强度和柔韧性、耐高温、耐侵蚀和抗氧化性都有明显提高，生产试验中延长了使用寿命，很有推广价值。

Description

炉底辊石墨碳套及其浸渍处理方法和专用设备

本发明属于冶金机械领域，特别涉及的是硅钢片加热炉内输送传递的炉底辊石墨碳套及其浸渍处理方法和专用设备。

近年来国外钢铁冶炼及加工技术发展很快，为了尽快赶上世界先进水平，我国引进了不少精炼加热炉。为生产优质硅钢片而引进了硅钢片加热炉，其加热炉中输送传递的炉底辊石墨碳套质量要求很高，一直依靠进口，国内生产一直用传统的“最紧密堆积”式工艺，生产出来的炉底辊石墨碳套，质量差，使用寿命短，成为国内亟待攻关解决的课题。

本发明的目的是提出一个科学的石墨碳套配方，利用新的浸渍处理方法和使用配套的专用设备生产具有机械强度高，耐压、耐侵蚀和抗氧化性能好的炉底辊石墨碳套及其浸渍处理方法和专用设备。

本发明的目的是由如下技术方案实现的：打破了传统的“最紧密堆积”式工艺配方，调整了石墨碳套原料的粒度组合，加大了细粉料的所占比例，从而使得石墨碳套基体的体积密度和耐压明显提高，所提出的方案是，一种炉底辊石墨碳套是由优质煅后焦粉、粘合剂、附加焦料组成，其原料基本配方(重量百分比)为：

煅后焦粒度(mm)	0-0.5	0.5-1	＞1	粘合剂	附加焦料
						占比例(％)	30-70	8-30	0.1-10	10-20	5-40

其最佳配方为：

煅后焦粒度(mm)	0-0.5	0.5-1	1-2	粘合剂	附加焦料
						占比例(％)	40-60	10-20	0.1-5	12-18	10-35

上述配方中的粘合剂为沥青；附加焦料为针状焦；

上述炉底辊石墨碳套的原料组成按重量百分比为：

煅后焦粉为主料，不同粒度中各为：0.5mm以下的为40-60％，0.5-1mm的为10-20％，粒度1-2mm的为0.1-5％；粘合剂为沥青8-18％；附加焦料为针状焦10-35％。

上述炉底辊石墨碳套的原料的组成较好范围按重量百分比为：

煅后焦粉0.001-0.075mm粒度的为55％，0.5-1mm粒度的为12％，1-2mm粒度的为2％，沥青为11％，针状焦为20％。

上述炉底辊石墨碳套的原料组成最佳范围按重量百分比为：

煅后焦粉0.001-0.075mm粒度的为45％，0.5-1mm粒度的为16％，1-2mm粒度的为0.5％，沥青为14.5％，针状焦为24％。

以上石墨碳套的配方是在该厂生产的石墨元件配方的基础上，参照专利文献及有关专业文献进行修改，又经过四年多的改进试验得出的，但是配方仅是保证产品质量的一个条件，只有好的处理方法和配套的专用设备才能保证产品的全面质量，下面给出的石墨碳套相适应的处理方法。

一种上述炉底辊石墨碳套浸渍处理方法为：采用高纯度90％以上金属铬(或锆)作为浸渍料，以三氧化二铬为最佳，将所用浸渍料与纯净的水溶液溶解在一起，使浸渍液浓度比为40-60％，将加工好的炉底辊石墨碳套放在专用的设备浸渍处理罐中作浸渍金属处理，再使浸渍金属处理罐内真空度为0.008-0.013MPa，然后罐内注入金属溶液，再启动压缩机，加压为0.4-0.6MPa。让石墨碳套在浸渍处理罐内保压停留80-120分钟，再将石墨碳套从浸渍处理罐中取出，经室温-200℃的烘干处理1-5小时，即完成了浸渍金属处理全过程。

炉底辊石墨碳套经上述化学浸渍金属处理后具有了耐磨损和柔韧性好的双重优点，为了进行该项浸渍处理，设计出专门配套的浸渍设备处理罐，其具体设计如下。

一种使用上述浸渍处理方法对所述的炉底辊石墨碳套进行浸渍处理的专用设备，其主体设备为一个浸渍处理罐，浸渍处理罐由罐盖、罐壳及罐壳内放置的出装架组成，罐盖上安装有真空表、压力表、液面指示器；罐壳的一侧壁上连接一根吸压联道管，罐壳壁的另一侧连接一根两罐联通管，罐壳壁的另一侧还设有一根玻璃管液面计；罐壳的底部连接一根三罐联通管；罐盖与罐壳用紧固螺丝扣结在一起；在浸渍罐中还放置一个出装架，出装架是由竖直平行的立柱和横梁构成的立体框架，并在上下对应的横梁上固定设有上下对应的凸起，凸起的大小与石墨碳套两端的凹槽相匹配，凸起是用来使石墨碳套固定在出装架上用的，只要浸渍罐内腔能容得下出装架，出装架上装多少根石墨碳套都能一次处理完。

上面所述的炉底辊石墨碳化学浸渍金属处理的专用设备浸渍罐在两罐联通管及三罐联通管前端上分别设有控制阀门；出装架顶端设有吊装环。

上述炉底辊石墨碳套的配方、浸渍处理方法是制造石墨碳套整个生产工艺中的两个主要环节。

制作石墨碳套整个生产工艺流程如下：

配料、混捏、压型、焙烧、高压浸渍、石墨化、机加工、化学处理、低温干燥、包装。

本发明仅是上述工艺流程中的“配料工序”中的配方及“化学处理”工序中的浸渍处理方法及其配套设备。

本发明“炉底辊石墨碳套及其浸渍处理方法和专用设备”研究出来以后，优点很多，制作出来的炉底辊石墨碳套，应用于冷轧、热轧、硅钢片加热炉的炉底辊子中作传输碳套，其机械强度和柔性比原国产同类产品都高的多，其耐压、耐侵蚀、耐高温和抗氧化指标已达到冶金工业部YB4088-92行来标准，有的指标还超过了国外同类产品。

本发明炉底辊石墨碳套指标简表：

元  件  名  称	电阻率(μΩm)	抗折强度(MPa)	体   密(g/cm3)	灰    分(％)
					炉底辊石墨碳套	8.53	20.48	1.72	0.05

附图1为浸渍罐的结构示意图；

附图2为出装架结构示意图；

附图3为出装架横断面示意图；

附图4为炉底辊石墨碳套在加热炉中应用的示意图；

附图5为浸渍处理使用情况示意图。

附图说明：

由附图1、2、3可看出：炉底辊石墨碳套浸渍处理设备，整体设备由压缩机21、真空罐20、搅拌罐19、浸渍罐1组成，浸渍罐1的一侧由管8分别与压缩机21及真空罐20连通，并在两个连通支管上分别设有开关K7及K6；在浸渍罐1的另一侧与储液罐18的上部由带开关K1的管9连通；浸渍罐1的底部与储液罐18以及搅拌罐19的底部由分别带有开关K4以及K5的管10连通；浸渍罐1是由罐壳2、罐盖3及罐壳3中放置的出装架12所组成，罐盖3上分别装有真空表5、压力表6、液面指示器7；罐壳2一侧上方设有一根吸压联通管8；罐壳2另一侧上方设有一根两罐联通管9，两罐联通管9上设有阀门K1，罐壳2的另一侧设有一个玻璃管液面计7；罐壳2的底部连接一根三罐联通管10，三罐联通管10上设有阀门K3，罐盖3一罐壳2用紧固螺丝4扣接在一起；在浸渍罐1的内腔中还放置一个出装架12，出装架12是由竖直的立柱13和横梁14构成的立体框架，在出装架13上下对应的横梁14上固定有相向成对的凸起15，凸起15之间的距离及大小与石墨碳套11两端的长短及其凹槽25的大小相匹配。出装架12顶部横梁14上设有一个吊装环16。

附图1为浸渍罐结构示意图，实际是浸渍处理炉底辊石墨碳套的主要设备，由于浸渍处理中用的是铬(或锆)溶液，而且工艺中要抽真空，加压力，所以对罐体制造的材料应耐酸耐压，耐压用钢板厚度设计可解决，耐酸可以用加塑料内衬或在罐体内涂层解决，罐体连通的管道承受压力小，但应注意耐铬(或锆)酸即可，罐体与管道的连接最好用焊接。

附图2和附图3为出装架结构示意图，由于炉底辊石墨碳套很重，所以出装架12的立柱13和横梁14应要求强度高，又要耐铬(或锆)酸腐蚀，立柱13和横梁14的连接也应用焊接为好；出装架12可以设计多种，如用一根高强度的立柱13，上下各焊接交叉的几根横梁14，上下对应横梁14上设有成对的凸起15，凸起的大小应与石墨碳套11两端的凹槽25匹酸，使立柱13的周围装满石墨碳套11等待放入渗处理罐1内作浸渍处理；出装架2也可由二根或4根平行的立柱13，上下两端各由横梁14焊接成立体框架；但是，最好是用三根平行的立柱13上下两端各焊接上横梁14组成三角形立体框架，中间可以装一根炉底辊石墨碳套11，也可以装二根、三根……七根(如附图2和3)，如果加长横梁14还可以装更多的石墨碳套11，只要渗处理罐1的内腔能容纳下出装架12，一次罐内就可浸渍处理更多的石墨碳套。

附图4为炉底辊石墨碳套在加热炉内应用的示意图，石墨碳套11的腔中插入空心轴27，在碳套两端90度方向的凹槽25处，用固定销24固定在空心轴27上，空心轴27的两端插入固定在炉壳33和耐火衬32上的轴承28中，炉膛31下部有发热体30，在链轮29的转动下，带动石墨碳套11转动，辅放在石墨碳套11上的硅钢片26在加热炉膛31中被输送行进。

附图5为浸渍处理使用情况示意图，是实际操作示意图，需要配上储液罐18、搅拌罐19及真空泵20和压缩机21与浸渍处理罐1连接配合起来才能完成炉底辊石墨碳套的化学浸渍处理过程，下面将结合实施例详细说明。

实施例：

实施例1：炉底辊石墨碳套配方为：

配方一：

煅后焦粒度(mm)	0.001-0.075	0.5-1	1-2	沥青	针状焦
						所占重量(％)	55	12	2	11	20

配方二：

煅后焦粒度(mm)	0.001-0.075	0.5-1	1-2	沥青	针状焦
						所占重量(％)	50	13	1	16	20

配方三：

煅后焦粒度(mm)	0.001-0.075	0.5-1	1-2	沥青	针状焦
						所占重量(％)	45	16	0.5	14.5	24

实施例2：一种炉底辊石墨碳套浸渍处理方法为：采用95％的三氧化二铬溶于纯水中，使渗液浓度比为50％，在浸渍处理罐中处理，先使罐内真空度为0.01MPa，后注入三氧化二铬溶液后启动压缩机加压至0.4MPa，石墨碳套在渗处理罐中保压停留80分钟，然后出罐，再经150℃烘干即完成浸渍处理工艺过程。

实施例3：参照附图1、2、3及附图5详述炉底辊石墨碳套渗金属处理工艺全过程：

首先使渗处理罐1中罐壳2的一侧连通出来的两罐联通管9通过带有阀门K1的管道与储液罐18的上部连通，再让渗处理罐1的罐壳2另一侧的吸压联通管8分别通过带有阀门K6的管道与真空泵20连通，再通过带有阀门K7的管道与压缩机21连通；使渗处理罐的罐壳2的底部的三罐连通管10分别通过带有阀门K4的管道与储液罐18的底部连通，再通过带有K5的管道与搅拌罐19的底部连通，这实现了三罐底部的相互连通；然后，一方面把制做好的石碳套11固定卡在出装架12凸起15上，另一方面先关闭附图5中的所有阀门(K1....K7)，然后将浓度比为50％的三氧化二铬溶液，由进料口22加入到搅拌罐19内，启动电机23，把溶液搅拌混合均匀，然后打开阀门K5、K4、K1、K6，启动真空泵20，将混合金属液吸入到储液罐18内，然后关闭门K1，打开渗处理罐罐盖3，把已装好石墨碳套11的出装架12通过吊装环16装入渗处理罐1中，再将罐盖3和罐壳2用紧固螺丝4扣紧在一起，然后启动真空泵20使渗处理罐1的真空度达到0.01MPa，对石墨碳套11进行真空处理，然后关闭阀门K6，打开阀门K2、K4、K3，将储液罐18中的金属溶液吸入到浸渍罐1内，同时观察液面计7和玻璃管液面计17，使液面浸过出装架12的顶部，然后关闭阀门K3、K4、K1，再打开阀门K7，启动压缩机21，使浸渍罐1内的压力逐渐达到0.4MPa，对石墨碳套11的浸渍加压处理保压停留80分钟，然后打开阀门K1，将浸渍罐1中的金属溶液压入到储液罐18中待循环使用，然后打开罐盖3，将出装架12由浸渍罐1中吊装出来，在炉内150℃烘干处理，冷却后即完成了炉底辊石墨碳套的化学浸渍处理的全过程。

真空表5与压力表6是用来随时观察浸渍罐1中的真空度和压力情况的。

Claims (7)

1、一种炉底辊石墨碳套，由煅后焦粉、粘合剂、附加焦料所组成的原料，经过配料、混捏、压型、焙烧、高压浸渍、石墨化、机加工制成，其特征在于：所述的原料组成按重量百分比为：

以煅后焦粉为主料，不同粒度的含量各为：0.5mm以下的为40-60％，0.5-1mm为10-20％，1-2mm为0.1-5％；所述的粘合剂为沥青，其含量为8-18％；所述的附加焦科为针状焦，其含量为10-35％。

2、根据权利要求1所述的炉底辊石墨碳套，其特征在于所述的原料组成按重量百分比为：

煅后焦粉0.001-0.075mm粒度的为55％，0.5-1mm粒度的为12％，1-2mm粒度的为2％；沥青为11％，针状焦为20％。

3、根据权利要求1所述的炉底辊石墨碳套，特征在于其原料组成按重量百分比为：

煅后焦粉0.001-0.075mm粒度的为45％，0.5-1mm粒度的为16％，1-2mm粒度的为0.5％；沥青为14.5％，针状焦为24％。

4、一种炉底辊石墨碳套浸渍处理方法，其特征在于采用纯度90％以上的三氧化二铬为浸渍料，将三氧化二铬与纯净水溶解为浸渍液，使浸渍液浓度比为40-60％，再将炉底辊石墨碳套置于浸渍罐中，罐内先抽真空度达到0.008-0.013MPa，然后注入三氧化二铬溶液，再加压力为0.4-0.6MPa，保压80-120分钟，然后由浸渍处理罐中取出炉底辊石墨碳套，再进行室温至200℃的烘干处理即完成了浸渍三氧化二铬的浸渍工艺。

5、根据权利要求4所述的炉底辊石墨碳套的浸渍方法，其特征在于：采用95％的三氧化二铬溶于纯水中，使浸渍液浓度比为50％，在浸渍处理罐中处理，先使罐内真空度为0.01MPa，注入三氧化二铬溶液后启动压缩机加压至0.4MPa，石墨碳套在浸渍罐中保压停留80分钟，然后出罐，再经150℃烘干即完成浸渍处理工艺过程。

6、一种炉底辊石墨碳套浸渍处理设备，其特征在于：整体设备由压缩机(21)、真空罐(20)、搅拌罐(19)、浸渍罐(1)组成；浸渍罐(1)的一侧与压缩机(21)及真空罐(20)由管(8)连通，并在两个连通支管上分别设有开关K7及K6；在浸渍罐(1)的另一侧与储液罐(18)上部由带开关K1的管9连通；浸渍罐(1)的底部与储液罐(18)及搅拌罐(19)的底部由分别带有开关K4及K5的管(10)连通；浸渍罐(1)是由罐壳(2)、罐盖(3)压力表(6)、液面指示器(7)；罐壳(2)的另一侧设有一个玻璃管液面计(17)；罐盖(3)与罐壳(2)用紧固螺丝(4)扣接在一起；在浸渍罐(1)的内腔中还放置一个出装架(12)，出装架(12)是由竖直的立柱(13)和横梁(14)构成的立体框架，在出装架(12)上下对应的横梁(14)上固定有相向成对的凸起(15)，凸起(15)之间的距离及大小与石墨碳套(11)两端的长短及其凹槽(25)的大小相匹配。

7、根据权利要求6所述的炉底石墨碳套浸渍处理设备，其特征在于出装架(12)顶部横梁(14)上设有一个吊装环(16)。

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