CN110451967A - 一种高温容器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种高温容器及其制备方法，包括坩埚、底板、侧板、边柱、中柱、盖板以及封板，底板、侧板、盖板和封板连接形成匣盒，底板与侧板通过边柱连接，侧板通过中柱连接，盖板、侧板和封板通过直接嵌合连接，坩埚镶嵌在匣盒上形成一个密闭腔。本发明高温容器中的匣盒与坩埚相互嵌合，形成内部密闭的空腔，空腔中进行填充物料，可以有效的改善保温新能，利用坩埚外部热量，使生产产能得到50%~75%的提升，物料石墨化后效果也得到明显提升。其制备方法采用间歇性加料，连续性的生产方式，这样确保了产品质量的一致性，其中采用短管道连接传输物料，可有效改善环保问题，并且边震动边成型能够提高压制后块体均一性，提高生产效率及成型品质。

Description

一种高温容器及其制备方法
技术领域
本发明属于石墨化加工领域，具体涉及一种高温容器及其制备方法。
背景技术
现有的石墨化生产，一般直接将待制品填充到坩埚中，再接入电极两端，坩埚外层填充好保温料以减少热量的损失，再通过坩埚体发热，热量传至待制品，以达到待制品石墨化目的。这样的情况下，保温效果不佳，坩埚外部热量也没有得到充分、有效利用，且坩埚大小、结构限制了生产产能。
因此，有必要提供一种解决上述问题的高温容器及其制备方法。
发明内容
基于此，有必要针对保温效果不佳，坩埚外部热量也没有得到充分、有效利用，且坩埚大小、结构限制了生产产能的问题，提供一种解决此问题的高温容器。
另外有必要提供一种高温容器的制备方法。
本发明提供了一种高温容器，包括坩埚、底板、侧板、边柱、中柱、盖板以及封板，所述底板、所述侧板、所述盖板和所述封板连接形成匣盒，所述底板与所述侧板通过所述边柱连接，所述侧板通过所述中柱连接，所述盖板、所述侧板和所述封板通过直接嵌合连接，所述坩埚镶嵌在所述匣盒上形成一个密闭腔。
在其中一个实施例中，所述匣盒设有4个所述坩埚，若干所述匣盒通过坩埚串联连接。
在其中一个实施例中，所述匣盒还包括垫板和中垫板，所述垫板夹设于所述底板和所述坩埚之间，所述中垫板夹设于两个所述坩埚之间。
在其中一个实施例中，所述封板包括第一封板和第二封板，所述第一封板的一侧与所述盖板连接，所述第二封板的一侧与所述底板连接，所述第一封板和所述第二封板相互连接，且均与所述坩埚嵌合连接。
在其中一个实施例中，所述中柱的相对的两个侧壁上各设有第一凹槽，所述第一凹槽与所述侧板相连。
在其中一个实施例中，所述边柱的相邻的两个侧壁上各设有第二凹槽，所述第二凹槽与所述底板相连，另一个所述第二凹槽与所述侧板相连。
在其中一个实施例中，所述盖板的侧壁上设有第三凹槽，所述第三凹槽与所述侧板相连。
本发明还提供了一种高温容器的制备方法包括:
S1，按重量份计算，选取经煅后烧制的石油焦细料8~10份、经煅后烧制的石油焦骨料6~7份以及中温煤系沥青4~5份作为高温容器的原料；
S2，将上述的原料投入搅拌罐中，边加热边搅拌混合，罐体温度设定为120℃~150℃，混合搅拌时间控制在20min~30min；
S3，将上述混合好的原料经输送泵与管道输送至震动压型一体机模具腔内，待冷却至50℃~80℃时进行压制，形成压制品；
S4，上述搅拌罐带有限位开关，当混合料下降到设定高度时，输送泵停止运转，继而进行S2；
S5，上述压制品经100M隧道窑烧制96h~120h，窑炉各温区升温速度为20℃/h ~50℃/h，高温区温度达到1100℃~1250℃后停止升温；
S6，上述经窑烧制的压制品自然冷却至室温后，按照要求进行机加工；
S7，与坩埚进行组装，形成所述高温容器。
在其中一个实施例中，S1中的所述石油焦细料的粒径为0.15mm~3mm，所述石油焦骨料的粒径为3mm~6mm。
在其中一个实施例中，S2中的加热为连续性、间接性加热，其热源为工序余热。
本发明一种高温容器及其制备方法的有益效果是：
1. 匣盒与坩埚相互嵌合，形成内部密闭的空腔，空腔中进行填充物料，可以有效的改善保温性能，利用坩埚外部热量，并且使生产产能得到50%~75%的提升，物料石墨化后效果也得到明显提升。
2. 高温容器的生产工艺相比传统压制工艺也做了较大的改善，间歇性加料，连续性的生产方式，确保了产品质量的一致性。
3. 高温容器的生产工艺中用短管道连接传输物料，可有效改善环保问题；采用边震动边成型能够提高压制后块体均一性，提高生产效率及成型品质。
附图说明
图1为本发明高温容器的立体图；
图2为图1高温容器的正视图；
图3为图1高温容器的左视图；
图4为图1高温容器的仰视图；
图5为图1高温容器的内部结构示意图；
图6为匣盒的立体图；
图7为图6垫板的立体图；
图8为图6中垫板的立体图；
图9为图6第一封板的立体图；
图10为图6第二封板的立体图；
图11为图6中柱的立体图；
图12为图6边柱的立体图；
图13为图6盖板的立体图；
图14为图6底板/侧边的立体图。
如附图所示：坩埚10、匣盒20、底板21、侧板22、边柱23、第一凹槽231、中柱24、第二凹槽241、盖板25、第三凹槽251、封板26、第一封板261、第二封板262、垫板27、中垫板28。
具体实施方式
以下实施例仅表达了本发明为了加深对本发明高温容器及其制备方法的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1~4所示的高温容器，包括坩埚10、底板21、侧板22、边柱23、中柱24、盖板25以及封板26，底板21、侧板22、盖板25和封板26连接形成匣盒20，底板21与侧板22通过边柱23连接，侧板22通过中柱24连接，盖板25、侧板22和封板26通过直接嵌合连接，坩埚10镶嵌在匣盒20上形成一个密闭腔。
石墨匣盒20包括底板21、侧板22、盖板25和封板26，底板21与侧板22通过边柱23连接，侧板22与侧板22通过中柱24连接，盖板25与侧板22直接嵌合连接，最后封板26将坩埚10封装于匣盒20内部，匣盒20和坩埚10共同连接形成密闭腔，密闭腔用于填充物料，其中，底板21和边柱23构成匣盒20底部，底板21宽度决定匣盒20宽度；侧板22和底板21尺寸以坩埚10直径为准，且稍大于坩埚10；封板26保证坩埚10中心在匣盒20中心位置而不偏移。
这样，本发明高温容器的匣盒20与坩埚10相互嵌合，形成内部密闭的空腔，有效改善了保温性能，空腔中进行填充物料，可以有效的利用坩埚10外部热量，并且使生产产能得到50%~75%的提升，物料石墨化后效果也得到明显提升。
具体的，匣盒20设有4个坩埚10，若干匣盒20通过坩埚10串联连接。
一个匣盒20内设有四个坩埚10，两个坩埚10为一列，即坩埚10与匣盒20内形成两行两列的方式排布，坩埚10开口的一端朝外，两个坩埚10闭口的一端相互连接，设置匣盒20内部，每个匣盒20以串联的方式依次首尾相接，再接入电极两端，匣盒20以串联的方式连接，进而形成两行多列的坩埚10串联相互连接，每一行串联连接的坩埚10接入一个电极两端。
这样，一个匣盒20设置4个坩埚10，由于坩埚10的开口朝外有利于废料的排出，设置4个坩埚10，使坩埚10的开口均朝外，并且优选的，适应匣盒20的承重能力，设为含有两行坩埚10，匣盒20以串联的方式连接，能有效地节省能源。
如图5~8所示，匣盒20还包括垫板27和中垫板28，垫板27夹设于底板21和坩埚10之间，中垫板28夹设于两个坩埚10之间。
垫板27置于下层坩埚10底部，用于固定及支撑下层坩埚10；中垫板28置于上下层坩埚10之间，用于固定及支撑上层坩埚10，支撑各个坩埚10的垫板27或中垫板28各为两个。
这样，垫板27和中垫板28可以保证坩埚10不发生偏移，提高高温容器的结构稳定性，可以使外部物料受到的热量均匀。
如图1、图2、图5、图6、图9和图10所示，封板26包括第一封板261和第二封板262，第一封板261的一侧与盖板25连接，第二封板262的一侧与底板21连接，第一封板261和第二封板262相互连接，且均与坩埚10嵌合连接。
第一封板261用于固定上层的坩埚10，与盖板25和侧板22直接嵌合连接；第二封板262用于固定下层的坩埚10，与底板21和侧板22直接嵌合连接，第一封板261与第二封板262各有两块，分别设于高温容器相对的两侧，并且如图7和图8所示，第一封板261和第二封板262均由两块小封板26形成，第一封板261和第二封板262封板26将坩埚10固定在匣盒20中心的位置，保证其不发生偏移，使坩埚10外部的物料可以均匀填充。
这样，封板26使坩埚10中心在匣盒20中心位置而不偏移，保证外部的物料在匣盒20内部受热均匀，有效提高产品的质量。
如图11所示，中柱24的相对的两个侧壁上各设有第一凹槽231，第一凹槽231与侧板22相连。
中柱24的两个凹槽用于与侧板22连接，两个凹槽将两块侧板22连接起来，中柱24的设置还用于加强高温容器的匣盒20的结构强度，并且中柱24提供足够的连接力，将侧板22与侧板22稳固的连接起来。
这样，中柱24不但使侧板22与侧板22稳固的连接起来，还可以加强高温容器的匣盒20的结构强度，使其有足够的稳定性用以支撑坩埚10。
如图12所示，边柱23的相邻的两个侧壁上各设有第二凹槽241，第二凹槽241与底板21相连，另一个第二凹槽241与侧板22相连。
边柱23的两个凹槽用于与底板21和侧板22相连，两个凹槽设于边柱23的相邻的两个侧壁上，使底板21和侧板22成90度设置，其中，边柱23和底板21形成匣盒20的底部，边柱23的设置则用于加强底部的结构强度。
这样，边柱23使侧板22和底板21固定连接，还可以用于加强底部的结构强度，使其有足够的稳定性用以支撑整个高温容器。
如图13所示，盖板25的侧壁上设有第三凹槽251，第三凹槽251与侧板22相连。
盖板25的其中一个侧壁上设有两个第三凹槽251，第三凹槽251用于将盖板25与侧板22固定连接，盖板25构成高温容器的顶部，盖上盖板25后，高温容器形成一个密闭腔。
这样，盖板25的两个凹槽用于将盖板25与侧板22固定连接，而盖板25的设置，使高温容器形成一个密闭腔，密闭腔可以填充物料，坩埚10外部的热量得到了有效的利用，可以使生产产能得到50~75%的提升，物料石墨化后效果也得到明显提升。
如图1~6和图13~14所示，其中，需要进一步说明的是，底板21又分为三块小底板，每块小底板的侧边设有凸起，其凸起用于将各个小底板拼装成底板21，而每块底板21均分成三块小底板的目的在于使匣盒20的拼装更加的简便和容易；侧板22也分为三块小侧板，每块小侧板的侧边设有凸起，其凸起用于将各个小侧板拼装成侧板22，而每块侧板22均分成三块小侧板的目的在于使匣盒20的拼装更加的简便和容易；盖板25也分为三块小盖板，每块小盖板的侧边设有凸起，其凸起用于将各个小盖板拼装成盖板25，而每块盖板25均分成三块小盖板的目的在于使匣盒20的拼装更加的简便和容易。
本发明高温容器的制备方法，包括以下步骤:
S1，按重量份计算，选取经煅后烧制的石油焦细料8~10份、经煅后烧制的石油焦骨料6~7份以及中温煤系沥青4~5份作为高温容器的原料；
S2，将上述的原料投入搅拌罐中，边加热边搅拌混合，罐体温度设定为120℃~150℃，混合搅拌时间控制在20min~30min；
S3，将上述混合好的原料经输送泵与管道输送至震动压型一体机模具腔内，待冷却至50℃~80℃时进行压制，形成压制品；
S4，上述搅拌罐带有限位开关，当混合料下降到设定高度时，输送泵停止运转，继而进行S2；
S5，上述压制品经100M隧道窑烧制96h~120h，窑炉各温区升温速度为20℃/h ~50℃/h，高温区温度达到1100℃~1250℃后停止升温；
S6，上述经窑烧制的压制品自然冷却至室温后，按照要求进行机加工；
S7，与坩埚进行组装，形成高温容器。
在原料的选取中，各原料为供应商直接分级好的锻后石油焦；将原料按比例配好后，全部物料投入搅拌罐中，设置好加热温度和加热时间；混合均匀后经输送泵与管道输送至一体机模具腔中冷却至一定的温度后进行压制；压制成型后进过隧道窑烧制；烧制后进行冷却，待到冷却后进行机加工，将机加工形成的各部件与干过进行组装，最后形成高温容器。
其中，需要说明的是，S2的罐体温度设定为120℃~150℃，具体的，S2的罐体温度设定为130℃，混合搅拌时间控制为20min~30min，最佳地，混合搅拌时间控制为30min，足够的搅拌时间确保中温沥青充分熔化并与焦混合均匀，S3混合均匀的原料输送至震动压型一体机模具腔内冷却至50℃~80℃即开始压制，具体地，S3混合均匀的原料在模具腔内冷却至60℃即开始压制，此温度段可有效防止压制的块体龟裂问题，而且边震动边成型能够提高压制后块体均一性和稳定性，提高生产效率及成型品质，以及利用短距管道连接，可有效降低环保风险，S4中的搅拌罐带有限位开关，混合料下降到一定高度进行投料时，输送泵停止运转后再投料，确保物料比例一致性，S5中的温度达1100℃~1250℃，具体地，S5中的温度达1200℃后停止加热，此阶段高挥发性物质充分排出，增强沥青的粘结性能，使压制品强度更大。
这样，高温容器的生产工艺相比传统压制工艺也做了较大的改善，间歇性加料，连续性的生产方式，确保了产品质量的一致性。
需要进一步说明的是，S1中的石油焦细料的粒径为0.15mm~3mm，石油焦骨料的粒径为3mm~6mm。
S1采用供应商直接分级好的锻后石油焦。
这样，可明显降低生产成本。
需要进一步说明的是，S2中的加热为连续性、间接性加热，其热源为工序余热。
S2中的搅拌罐外围为加热盘管，热源通过电磁阀控制，使用隧道窑余热或者高压蒸汽。
这样，利用热源为工序余热，可有效降低生产成本。
以下列举一些具体实施例，但需注意，下列实施例并没有穷举所有可能的情况。并且下述实施例中所用的材料如无特殊说明，均可从商业途径得到。
表1（以下各原料按重量份计）
组数 原料 石油焦细料 石油焦骨料 中温煤系沥青
1 10 6 5
2 10 7 4
3 9 6 5
4 9 7 4
5 8 6 5
6 8 7 4
实施例一，按表1的1~6组选取石油焦细料、石油焦骨料和中温煤系沥青，将其作为高温容器的原料；将上述的原料投入搅拌罐中，边加热边搅拌混合，罐体温度设定为120℃，混合搅拌时间控制在25min；将上述混合好的原料经输送泵与管道输送至震动压型一体机模具腔内，待冷却至50℃时进行压制，形成压制品，压制前监控好物料温度，过低易导致成型差，块体松散；上述搅拌罐带有限位开关，当混合料下降到设定高度时，输送泵停止运转，继而进行S2；上述压制品经100M隧道窑烧制100h，窑炉各温区升温速度为20℃/h，高温区温度达到1150℃后停止升温；上述经窑烧制的压制品自然冷却至室温后，按照要求进行机加工；与坩埚进行组装，形成高温容器。
实施例二，按表1的1~6组选取石油焦细料、石油焦骨料和中温煤系沥青，将其作为高温容器的原料；将上述的原料投入搅拌罐中，边加热边搅拌混合，罐体温度设定为130℃，混合搅拌时间控制在25min；将上述混合好的原料经输送泵与管道输送至震动压型一体机模具腔内，待冷却至65℃时进行压制，形成压制品；上述搅拌罐带有限位开关，当混合料下降到设定高度时，输送泵停止运转，继而进行S2；上述压制品经100M隧道窑烧制110h，窑炉各温区升温速度为35℃/h，高温区温度达到1200℃后停止升温；上述经窑烧制的压制品自然冷却至室温后，按照要求进行机加工；与坩埚进行组装，形成高温容器。
实施例三，按表1的1~6组选取石油焦细料、石油焦骨料和中温煤系沥青，将其作为高温容器的原料；将上述的原料投入搅拌罐中，边加热边搅拌混合，罐体温度设定为120℃，混合搅拌时间控制在25min；将上述混合好的原料经输送泵与管道输送至震动压型一体机模具腔内，待冷却至80℃时进行压制，形成压制品，压制前监控好物料温度，过高易导致压制后块体龟裂；上述搅拌罐带有限位开关，当混合料下降到设定高度时，输送泵停止运转，继而进行S2；上述压制品经100M隧道窑烧制120h，窑炉各温区升温速度为50℃/h，高温区温度达到1250℃后停止升温；上述经窑烧制的压制品自然冷却至室温后，按照要求进行机加工；与坩埚进行组装，形成高温容器。
以上各步骤的设置、原料的选取和比例的设定以及各步骤中温度和时间的设置均经过发明人长期的试验和经验的积累得来，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
上述的各种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高温容器，包括坩埚、底板、侧板、边柱、中柱、盖板以及封板，其特征在于，所述底板、所述侧板、所述盖板和所述封板连接形成匣盒，所述底板与所述侧板通过所述边柱连接，所述侧板通过所述中柱连接，所述盖板、所述侧板和所述封板通过直接嵌合连接，所述坩埚镶嵌在所述匣盒上形成一个密闭腔。
2.根据权利要求1所述的高温容器，其特征在于，所述匣盒设有4个所述坩埚，若干所述匣盒通过坩埚串联连接。
3.根据权利要求1所述的高温容器，其特征在于，所述匣盒还包括垫板和中垫板，所述垫板夹设于所述底板和所述坩埚之间，所述中垫板夹设于两个所述坩埚之间。
4.根据权利要求1所述的高温容器，其特征在于，所述封板包括第一封板和第二封板，所述第一封板的一侧与所述盖板连接，所述第二封板的一侧与所述底板连接，所述第一封板和所述第二封相互连接，且均与所述坩埚嵌合连接。
5.根据权利要求1所述的高温容器，其特征在于，所述中柱的相对的两个侧壁上各设有第一凹槽，所述第一凹槽与所述侧板相连。
6.根据权利要求1所述的高温容器，其特征在于，所述边柱的相邻的两个侧壁上各设有第二凹槽，所述第二凹槽与所述底板相连，另一个所述第二凹槽与所述侧板相连。
7.根据权利要求1所述的高温容器，其特征在于，所述盖板的侧壁上设有第三凹槽，所述第三凹槽与所述侧板相连。
8.一种用于制备权利要求1的高温容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
S1，按重量份计算，选取经煅后烧制的石油焦细料8~10份、经煅后烧制的石油焦骨料6~7份以及中温煤系沥青4~5份作为高温容器的原料；
S2，将上述的原料投入搅拌罐中，边加热边搅拌混合，罐体温度设定为120℃~150℃，混合搅拌时间控制在20min~30min；
S3，将上述混合好的原料经输送泵与管道输送至震动压型一体机模具腔内，待冷却至50℃~80℃时进行压制，形成压制品；
S4，上述搅拌罐带有限位开关，当混合料下降到设定高度时，输送泵停止运转，继而进行S2；
S5，上述压制品经100M隧道窑烧制96h~120h，窑炉各温区升温速度为20℃/h ~50℃/h，高温区温度达到1100℃~1250℃后停止升温；
S6，上述经窑烧制的压制品自然冷却至室温后，按照要求进行机加工；
S7，与坩埚进行组装，形成所述高温容器。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，S1中的所述石油焦细料的粒径为0.15mm~3mm，所述石油焦骨料的粒径为3mm~6mm。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，S2中的加热为连续性、间接性加热，其热源为工序余热。
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