CN111483171A - 一种等静压石墨筒料成型模具及等静压筒形石墨加工方法 - Google Patents

一种等静压石墨筒料成型模具及等静压筒形石墨加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种等静压石墨筒料成型模具及等静压筒形石墨加工方法，涉及等静压石墨加工技术领域，本发明包括一种等静压石墨筒料成型模具和一种等静压筒形石墨加工方法，所述模具包括模具钢桶、胶袋、内部芯桶、底座、支撑环以及抽真空管，所述内部芯桶的直径小于模具钢桶和胶袋的直径，所述胶袋和内部芯桶安装在所述底座上，所述底座套装在模具钢桶下端底部，所述胶袋敷设在内部芯桶和模具钢桶之间的间隙内，所述抽真空管与胶袋的内部连通，所述支撑环密封安装在胶袋的内侧开口处封口进行抽真空；所述方法包括多个步骤，本发明具有能够批量生产出大直径的筒料,优化生坯内部无结构缺陷、质性好，各向同性度高等优点。

Description

一种等静压石墨筒料成型模具及等静压筒形石墨加工方法
技术领域
本发明属于等静压石墨加工技术领域，具体涉及一种等静压石墨筒料成型模具及等静压筒形石墨加工方法。
背景技术
在光伏产业中的直拉单晶炉是生产直拉单晶的主要技术装备，随着直拉单晶体直径越来越大，用户使用圆形静压石墨加工大直径环形石墨组件时，其选用石墨材料直径也越来越大。其内部切割下来的内部无用“掏芯料”石墨也越来越多，“掏芯料”在石墨热场生产成本中占比多能达到50～60%，这给下游石墨用户带来很大成本压力。为适应市场需求、国内外有实力的等静压石墨厂家纷纷研制等静压筒形石墨,以下简称“筒料”,产品并将其推向市场，其经济效益非常可观。
随着国内太阳能光伏行业的迅猛发展，其对等静压石墨热场石墨的需求量日益增大。同时随着直拉单晶体直径越来越大，单晶体直径从26英寸逐渐向28英寸、32英寸过度，直拉单晶炉石墨热场用高端圆形等静压石墨材料直径也从850mm逐渐向910mm、930 mm过度。筒料自身特征优势愈来愈明显。筒料取代大规格圆形等静压石墨在直拉单晶炉石墨热场上的应用已是技术发展进步的必然。但作为等静压高端石墨，筒料生产其等静压成型、焙烧、石墨化等工序工艺难度极高，由于受限于工艺技术装备、异形体模具开发、人员技术等各方面的原因，国内目前还无法批量生产此类高性能的产品。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术等静压石墨筒料工艺难度大、难以批量生产的问题，提供一种等静压石墨筒料成型模具及等静压筒形石墨加工方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种等静压石墨筒料成型模具，包括模具钢桶、胶袋、内部芯桶、底座、支撑环以及抽真空管，所述内部芯桶的直径小于模具钢桶和胶袋的直径，所述胶袋和内部芯桶安装在所述底座上，所述底座套装在模具钢桶下端底部，所述胶袋敷设在内部芯桶和模具钢桶之间的间隙内，所述抽真空管与胶袋的内部连通，所述支撑环密封安装在胶袋的内侧开口处封口进行抽真空。
一种生产等静压筒形石墨的加工方法，包括如下步骤，
选用沥青焦作为原料，进行一次磨粉处理；
选用改质沥青作粘结剂对磨粉处理过后的粉粒进行混捏、冷却、破碎；
将所述破碎处理后的物料进行二次磨粉处理；
将二次磨粉处理后的粉料填装到所述模具的胶袋内，使用支撑环进行胶袋密封后，操作抽真空管进行抽真空作业；
对所述填装密封后的模具施加等静压成型，使胶袋内的粉料成型为生坯体；
将所述生坯体进行装烧罐加填充料进行一次焙烧；
以低QI的中温沥青做浸渍剂，采用热进冷出的方式对一次焙烧后的焙烧品进行浸渍；
对浸渍后的焙烧品进行裸烧方式二次焙烧；
通过外协利用艾奇逊石墨化炉对经过二次焙烧处理的焙烧品进行石墨化处理。
作为优选，所述一次磨粉处理采用日本立式磨粉机进行，所述磨粉的粉粒度为15~20微米。
作为优选，所述一次磨粉混捏处理步骤中，使用改质沥青作为粘结剂。
作为优选，所述一次磨粉混捏操作采用日本电加热强力混捏锅进行。
作为优选，所述一次磨粉混捏出的糊料不扎片，直接采用日本水介质冷却锅进行。
作为优选，所述二次磨粉处理步骤中，粉粒度为40~45微米，最大颗粒≤310微米。
作为优选，所述施加等静压成型的压力为130~150MPa。
作为优选，所述一次焙烧和二次焙烧均采用车底式炉进行。
作为优选，所述施加等静压成型采用Φ1250mm冷等静压机进行。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、现有技术的等静压石墨筒料工艺难度大、难以批量生产,采用本发明方案的模具以及等静压筒形石墨加工方法,能够批量生产出大直径的筒料, 该模具加工出来的生坯内部无结构缺陷、质性好，各向同性度高。
2、本发明模具及方法生产的筒料减少了圆形石墨件加工件“掏芯料”的成本损失，进一步提升企业盈利能力，满足终端市场客户更高的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明模具的整体结构图；
图2是本发明的加工方法流程示意图；
图中标记：1-模具钢桶，2-胶袋，3-内部芯桶，4-粉料，5-底座，6-支撑环，7-抽真空管。S1-S9代表各个流程步骤。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：说明书中的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个原件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种等静压石墨筒料成型模具，包括模具钢桶、胶袋、内部芯桶、底座、支撑环以及抽真空管，所述内部芯桶的直径小于模具钢桶和胶袋的直径，所述胶袋和内部芯桶安装在所述底座上，所述底座套装在模具钢桶下端底部，所述胶袋敷设在内部芯桶和模具钢桶之间的间隙内，所述抽真空管与胶袋的内部连通，所述支撑环密封安装在胶袋的内侧开口处封口进行抽真空。
一种生产等静压筒形石墨的加工方法，包括如下步骤，
选用沥青焦作为原料，进行一次磨粉处理；
选用改质沥青作粘结剂对磨粉处理过后的粉粒进行混捏、冷却、破碎；
将所述破碎处理后的物料进行二次磨粉处理；
将二次磨粉处理后的粉料填装到所述模具的胶袋内，使用支撑环进行胶袋密封后，操作抽真空管进行抽真空作业；
对所述填装密封后的模具施加等静压成型，使胶袋内的粉料成型为生坯体；
将所述生坯体进行装烧罐加填充料进行一次焙烧；
以低QI的中温沥青做浸渍剂，采用热进冷出的方式对一次焙烧后的焙烧品进行浸渍；
对浸渍后的焙烧品进行裸烧方式二次焙烧；
通过外协利用艾奇逊石墨化炉对经过二次焙烧处理的焙烧品进行石墨化处理。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本发明较佳实施例提供的一种等静压石墨筒料成型模具，包括模具钢桶1、胶袋2、内部芯桶3、底座5、支撑环6以及抽真空管7，所述内部芯桶3的直径小于模具钢桶1和胶袋2的直径，所述胶袋2和内部芯桶3安装在所述底座5上，所述底座5套装在模具钢桶1下端底部，所述胶袋2敷设在内部芯桶3和模具钢桶1之间的间隙内，所述抽真空管7与胶袋2的内部连通，所述支撑环6密封安装在胶袋2的内侧开口处封口进行抽真空。
一种生产等静压筒形石墨的加工方法，包括如下步骤，
选用沥青焦作为原料，进行一次磨粉处理；
选用改质沥青作粘结剂对磨粉处理过后的粉粒进行混捏、冷却、破碎；
将所述破碎处理后的物料进行二次磨粉处理；
将二次磨粉处理后的粉料填装到所述模具的胶袋内，使用支撑环进行胶袋密封后，操作抽真空管进行抽真空作业；
对所述填装密封后的模具施加等静压成型，使胶袋内的粉料成型为生坯体；
将所述生坯体进行装烧罐加填充料进行一次焙烧；
以低QI的中温沥青做浸渍剂，采用热进冷出的方式对一次焙烧后的焙烧品进行浸渍；
对浸渍后的焙烧品进行裸烧方式二次焙烧；
通过外协利用艾奇逊石墨化炉对经过二次焙烧处理的焙烧品进行石墨化处理。
本实施例的工作原理如下：现有技术的等静压石墨筒料工艺难度大、难以批量生产,采用本发明方案的模具以及等静压筒形石墨加工方法,能够批量生产出大直径的筒料,该模具加工出来的生坯内部无结构缺陷、质性好，各向同性度高。本发明模具及方法生产的筒料减少了圆形石墨件加工件“掏芯料”的成本损失。
如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种等静压石墨筒料成型模具，其特征在于：包括模具钢桶(1)、胶袋(2)、内部芯桶(3)、底座(5)、支撑环(6)以及抽真空管(7)，所述内部芯桶(3)的直径小于模具钢桶(1)和胶袋(2)的直径，所述胶袋(2)和内部芯桶(3)安装在所述底座(5)上，所述底座（5）套装在模具钢桶(1)下端底部，所述胶袋(2)敷设在内部芯桶(3)和模具钢桶(1)之间的间隙内，所述抽真空管(7)与胶袋(2)的内部连通，所述支撑环（6）密封安装在胶袋（2）的内侧开口处封口进行抽真空。
2.一种使用如权利要求1所述模具生产等静压筒形石墨的加工方法，其特征在于，包括如下步骤，
选用沥青焦作为原料，进行一次磨粉处理；
选用改质沥青作粘结剂对磨粉处理过后的粉粒进行混捏、冷却、破碎；
将所述破碎处理后的物料进行二次磨粉处理；
将二次磨粉处理后的粉料（4）填装到所述模具的胶袋(2)内，使用支撑环(6) 进行胶袋（2）密封后，操作抽真空管(7)进行抽真空作业；
对所述填装密封后的模具施加等静压成型，使胶袋(2)内的粉料（4）成型为生坯体；
将所述生坯体进行装烧罐加填充料进行一次焙烧；
以低QI的中温沥青做浸渍剂，采用热进冷出的方式对一次焙烧后的焙烧品进行浸渍；
对浸渍后的焙烧品进行裸烧方式二次焙烧；
通过外协利用艾奇逊石墨化炉对经过二次焙烧处理的焙烧品进行石墨化处理。
3.如权利要求2所述的等静压筒形石墨的加工方法，其特征在于，所述一次磨粉处理采用日本立式磨粉机进行，所述磨粉的粉粒度为15~20微米。
4.如权利要求2所述的等静压筒形石墨的加工方法，其特征在于，所述一次磨粉混捏处理步骤中，使用改质沥青作为粘结剂。
5.如权利要求2所述的等静压筒形石墨的加工方法，其特征在于，所述一次磨粉混捏操作采用日本电加热强力混捏锅进行。
6.如权利要求2所述的等静压筒形石墨的加工方法，其特征在于，所述一次磨粉混捏出的糊料不扎片，直接采用日本水介质冷却锅进行。
7.如权利要求2所述的等静压筒形石墨的加工方法，其特征在于，所述二次磨粉处理步骤中，粉粒度为40~45微米，最大颗粒≤310微米。
8.如权利要求2所述的等静压筒形石墨的加工方法，其特征在于，所述施加等静压成型的压力为130~150MPa。
9.如权利要求2所述的等静压筒形石墨的加工方法，其特征在于，所述一次焙烧和二次焙烧均采用车底式炉进行。
10.如权利要求2所述的等静压筒形石墨的加工方法，其特征在于，所述施加等静压成型采用Φ1250mm冷等静压机进行。
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