专利名称：炉底辊石墨碳套及其浸渍处理方法和专用设备的制作方法
技术领域：
本发明属于特殊高温耐火材料，特别涉及的是用于硅钢片热处理炉中用的型炉底辊石墨碳套及其浸渍处理方法和专用设备。
背景技术：
硅钢片热处理均热炉炉底托辊，从制作材料方面划分，有金属辊、陶资辊和石墨辊。金属辊用耐热钢制造，其最大的问题是易变形和易结瘤，使硅钢片不易整平和易将硅钢片硌伤，因而大大降低硅钢片的质量，所以，金属辊在硅钢片热处理炉均热区已被淘汰。陶瓷辊除了也易发生上述结瘤现象外，而且一旦结瘤就无法通过磨辊(停止硅钢片的运动让托辊自转)而消除。这是因为在陶瓷辊上的“瘤子”小石墨辊由于其优良的耐热性、自润滑性和适当的硬度而被广泛使用。但是石墨辊致命的弱点是抗氧化性能差，特别是在920℃以上的高温区使用寿命极短，影响生产的正常进行，生产成本也难以承受，故提高石墨辊的抗氧化性能就是解决问题的关键所在。本厂于1994年申请并授权的ZL94110738.8炉底辊石墨碳套及其浸渍处理方法和专用设备和ZL94241025.4两项专利。依该技术生产的炉底辊石墨碳套在硅钢片热处理中低温区效果良好，早已全部替代进口。
浸渍处理石墨碳套之所以能高其抗氧性能是因为金属氧化物、非金属氧化物、铬酸本身不被氧化或不易氧化，它们能很好地填充气孔，阻塞气体通过，如此就能有效地防止了气体对石墨基体的侵蚀，从而达到提高石墨碳套抗氧化性能的目的，进而大大提高了石墨碳套的使用寿命。但是经过上述处理的石墨碳套仍不能在920℃以上的温度下使用，不能满足提高硅钢片档次的需要，这是因为上述无机化合物有的在如此高的温度下，本身就和基体石墨发生化学反应，如铬酐。另外利用ZL94110738.8发明生产的炉底辊墨碳套坯体，气孔率高且气孔的大小和分布不均匀，在使用的过程中容易造成硅钢片的结瘤，降低硅钢片的商业价值。特别是随着硅钢片在炉内线速度的进一步提高，上述技术生产的石墨炉底辊的耐磨性能已难以适应新的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种在上述现有技术的基础上开发出克服现有产品的不足，获得高质量的既耐高温、抗结瘤，又耐磨的炉底辊石墨碳套及其浸渍处理方法和专用设备。
本发明的目的是这样实现的具体说明如下一种炉底辊石墨碳套，由煅烧焦粉、结合剂、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、机加工成型、化学浸渍处理、高温处理一系列工序完成，其特征在于所述的原料组成按重量百分比为以煅烧焦粉为主料，不同粒度的含量各为0.5mm以下的为40-70％，0.5-0.8mm的为20-55％，0.8-1mm的为0.5-5％，所述结合剂沥青为18-23％，所述的附加焦料为针状焦，含量为20-30％。
上述炉底辊石墨碳套，其特征在于所述的原料的组成按重量百分比为锻烧焦0-0.5mm的为57％，0.5-0.8mm的为22％，0.8-1mm的为1％，中温沥青作结合剂为20％，针状焦为30％。
上述炉底辊石墨碳套的浸渍处理方法是，选用分析纯磷酸二氢铝或磷酸二氢镁或它们的组合，溶于纯净水制成45-60％质量百分比浓度的溶液，再将炉底辊石墨碳套置于浸渍罐中，抽真空到-0.095MPa，将配好的上述溶液注入罐中，再加压到0.6MPa并保压2-3小时，然后从浸渍罐中取出石墨碳套，再经过常温至250℃的烘干处理，即完成磷酸盐的化学浸渍处理工艺。
上述炉底辊石墨碳套专用处理设备由配电柜、循环水塔、真空泵、真空电阻炉组成，其特点是真空电阻炉体由炉壁层、炉膛、产品架、加热元件、管道、测试表构成；炉壁层由炉壳及炉胆封闭组成，其炉壳侧壁与炉胆之间依次设轻质保温层、保温砖层、加热元件层；炉壳底与炉胆之间向上依次设保温砖托底层；炉盖与炉壁层上口之间由紧盖螺丝封闭；炉盖上分别设出气阀、真空表、垂直热电隅、压力表以及与循环水塔连通的水泵及水管；水平热电隅分别设在炉壁层侧壁中；炉膛中的炉胆内壁之间设产品架，产品炉底辊石墨碳套下端置于产品底座上，其上部固定在产品架上。
本发明的优点是很明显的上述原料和比例生产的毛坯，关键质量指标如下
从上调整原料配比后生产的炉底辊石墨碳套毛坯，体积密度大，电阻率降低、气孔小且分布均匀，特别是铁钙元素的降低，大大提高石墨碳套的抗氧化性能；化学处理所选浸渍剂为金属磷酸盐，如磷酸二氢铝、磷酸二氢镁等；金属磷酸盐在高温下转化成一系到的偏磷酸盐、焦磷酸盐等，它们在堵塞石墨碳套基体气孔的同时还能在基体气孔内壁形成一层粘性保护膜，将O2-H2O等反应气体与基体石墨隔开，从而达到抗氧化性能的目的，使石墨碳套的使用温度提高到1050℃。经磷酸盐处理的石墨碳套的硬度比用铬酸处理的高，因而耐磨性能大大提高，满足了硅钢片热处理炉高温度区段的需要；上述炉底辊石墨碳套的配方、铁含量降至200ppm以下、钙含量降至250ppm以下、所选浸渍剂金属磷酸盐以及浸渍后的高温处理工艺是本发明的发明点。
附图1为本发明专用设备剖面示意图。
图中1是配电柜，2是紧盖螺丝，3是出气阀，4是真空表，5是垂直热电隔，6是压力表，7是出气阀，8是炉盖，9是保护气体阀，10是水泵，11是真空阀，12是循环水塔，13是真空泵，14是产品架，15是产品，16是炉胆，17是保温砖，18是产品底座，19是保温砖托底，20是管道，21是炉腿，22是轻质保温层，23是炉壳，24是加热元件，25是水平热电隔，26是电源线，27是坑壁，28是地平，29是炉膛，30为风扇。
由附图可看出真空电阻炉是由配电柜1、循环水塔12、真空泵13、真空电阻炉体组成，其特点是真空电阻炉体由炉壁层、炉膛、产品架、发热元件、管道、各种测试表构成；炉壁层由炉壳23及炉胆16封闭组成，其炉壳23侧壁与炉胆16之间依次设轻质保温层22、保温砖层17、加热元件层24；炉壳23底壁与炉胆16底部之间设保温砖托底层19；炉盖8与炉壳23和炉胆16上端封口端之间由紧盖螺丝2封闭；炉盖上分别设出气阀3、真空表4、垂直热电隅5、压力表6；循环水塔12连通的水泵10由进水管与炉盖8内水腔右端连通，炉盖8内水腔左端与出水管连通，出水管连又与循环水塔12连通，形成回路；水平热电隅25分别设在炉壁层侧壁中；管道20下端穿过炉壁层底部与炉膛29相通，其上端通过真空阀11与真空泵13连通控制气流，保护气体通过保护气体阀9进出炉膛29；炉膛29中的炉胆16内壁设产品架14，产品炉底辊石墨碳套下端置于产品底座18上，其上部固定在产品架14上。炉整体由炉腿21支撑。固定在炉盖上方的电机的轴伸入炉膛29中，且端部设风扇30，起调整炉膛29中温度的作用。
具体实施例方式炉底辊石墨碳套的生产流程是(1)首先生产出炉底辊石墨碳套按配方将原料捏合均匀后在2500吨挤压机上挤压成型；再经焙烧、浸渍、再焙烧、再浸渍、再焙烧后，经2600-2800℃石墨化即得炉底辊石墨碳套毛坯，按图纸要求机加工成型；(2)化学处理浸渍及高温处理①将分析纯金属磷酸盐按40％-60％浓度溶于纯净水；②将加工好的炉底辊石墨碳套放进专用的浸渍处理罐中；③作先真空(真空度达-0.095Mpa)；④后加压(压力达0.6Mpa)浸渍处理；⑤再经风干；⑥烘干(常温-250℃)；⑦高温处理(常温-950℃)及⑧抛光开槽即为成品炉底辊石墨碳套。其中高温处理过程为将浸渍了金属磷酸盐并经烘干后的炉底辊石墨碳套装入真空电阻炉中，在氮气或氩气保护下从常温开始分阶段逐步升温到950℃，保温2-3小时，然后自然降温到常温出炉。
毛坯加工原材料配方及实施例
实施例1将按上述原材料配方生产的坯体加工成炉底辊石墨碳套，放入浸渍罐中，抽真空到-0.095Mpa，然后注入质量百分比浓度50％的磷酸二氢铝溶液，加压到0.6Mpa，保压2小时后取出，经风干及230℃烘干，再经950℃高温处理，打磨开槽即成品底辊石墨碳套。
实施例2坯体与实施例1相同，浸渍、风干、烘干及高温处理工艺也相同，将浸渍溶液改为质量百分比浓度为50％的磷酸二氢镁溶液。
实施例3坯体与实施例1相同，浸渍、风干、烘干及高温处理工艺也相同，将浸渍溶液改为质量百分比浓度50％磷酸二氢铝溶液与质量百分比浓度50％的磷酸二氢镁溶液的混合液。
实施例4上述炉底石墨碳套的原料组成最佳配比按重量百分比为煅烧焦0-0.5mm的57％，0.5-0.8mm的22％，0.8-1mm的1％，中温沥青作结合剂，占20％，30％的针状焦按上述三种粒度组成混入。
进一步说明本发明效果以下是本发的实施例和比较例的对比结果及说明(实炉使用，气氛N2-N2-N2O，温度1050℃)
从上表可以看出，不浸渍和浸渍了铬酸的石墨碳套在1050℃的温度下根本不能使用，特别是浸渍了铬酸石墨碳套，不仅没有提高其抗氧化性能反而加速了氧化，而浸渍了磷酸盐的石墨碳套，使用寿命大大延长，可维持一个正常检修周期，达到使用要求。
权利要求
1.一种炉底辊石墨碳套，由煅烧焦粉、结合剂、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、机加工成型、化学处理、高温处理工序而成，其特征在于所述的原料组成按重量百分比为以煅烧焦粉为主料，不同粒度的含量各为0.5mm以下的为40-70％，0.5-0.8mm的占20-55％，0.8-1mm的占0.5-5％，所述结合剂沥青占18-23％，上述的附加焦料为针状焦，其含量占20-30％。
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的组成按重量百分比为锻烧焦0-0.5mm的57％，0.5-0.8mm的22％，0.8-1mm的1％，中温沥青作结合剂占20％，针状焦占30％。
3.一种根据权利要求1所述的炉底辊石墨碳套的浸渍处理方法，其特征在于选用分析纯磷酸二氢铝，溶于纯净水制成45-60％质量百分比浓度的溶液，再将炉底辊石墨碳套置于浸渍罐中，抽真空到-0.095Mpa，将配好的上述溶液注入罐中，再加压到0.6Mpa并保压2-3小时，然后从浸渍罐中取出石墨碳套，再经过常温至250℃的烘干处理，即完成磷酸盐的化学浸渍处理工艺。
4.根据权利要求3所述的炉底辊石墨碳套的浸渍处理方法，其特征在于选用分析纯磷酸二氢镁，溶于纯净水制成45-60％质量百分比浓度的溶液，再将炉底辊石墨碳套置于浸渍罐中，抽真空到-0.095Mpa，将配好的上述溶液注入罐中，再加压到0.6Mpa并保压2-3小时，然后从浸渍罐中取出石墨碳套，再经过常温至250℃的烘干处理，即完成磷酸盐的化学浸渍处理工艺。
5.根据权利要求3所述的炉底辊石墨碳套的浸渍处理方法，其特征在于选用分析纯磷酸二氢铝和磷酸二氢镁的组合物，溶于纯净水制成45-60％质量百分比浓度的溶液，再将炉底辊石墨碳套置于浸渍罐中，抽真空到-0.095Mpa，将配好的上述溶液注入罐中，再加压到0.6Mpa并保压2-3小时，然后从浸渍罐中取出石墨碳套，再经过常温至250℃的烘干处理，即完成磷酸盐的化学浸渍处理工艺。
6.一种根据权利要求1所述炉底辊石墨碳套的专用设备，是由配电柜、循环水塔、真空泵、真空电阻炉体组成，其特征在于真空电阻炉的炉壁炉底层由炉壳及炉胆封闭组成，其炉壳侧壁与炉胆侧壁之腔内依次设轻质保温层、保温砖层、加热元件层；炉壳底与炉胆底之间设保温砖托底层；炉盖与炉壁和炉胆固定连接后的上端口之间由紧盖螺丝封闭对接；各水平热电隅和重直热电隅一端分别插入炉壳侧壁中及炉盖内的保温材料中，其另一端均与配电柜中电路电联结。
7.根据权利要求6所述炉底辊石墨碳套的处理专用设备，其特征在于真空电阻炉中，炉盖上分别设有气阀、真空表、压力表。
8.根据权利要求6所述炉底辊石墨碳套的处理专用设备，其特征在于真空电阻炉中的炉膛中的炉胆内壁之间设产品架，产品炉底辊石墨碳套下端置于产品底座上，其上部固定在产品架上。
9.根据权利要求6所述炉底辊石墨碳套的处理专用设备，其特征在于循环水塔通过水泵、水管、炉盖水腔、、回水管连通循环水塔，构成循环。
10.根据权利要求6所述炉底辊石墨碳套的处理专用设备，其特征在于真空泵通过气体管道与炉膛相通，保护气体可通过保护气体阀加入或排出；炉盖上的电机轴伸入炉膛中的下端上装吊扇。
全文摘要
本发明炉底辊石墨碳套由煅烧焦粉、结合剂、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、机加工成型、化学处理、高温处理工序而成；该配方生产的毛坯，体积密度大，电阻率降低、气孔小且分布均匀，特别是铁钙元素的降低，大大提高石墨碳套的抗氧化性能。化学处理阶段所选浸渍剂为金属磷酸盐，如磷酸二氢铝、磷酸二氢镁等；金属磷酸盐在高温下转化成一系到的偏磷酸盐、焦磷酸盐等，它们在堵塞石墨碳套基体气孔的同时还能在基体气孔内壁形成一层粘性保护膜，将O
文档编号C21D9/56GK1583668SQ20041002426
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月10日 优先权日2004年6月10日
发明者郝尚宝, 任庆祥, 孙启振, 李海涛, 林月珍, 李同庆, 纪国胜, 孙志文, 郭法军, 费传庆 申请人:山东八三特种耐火材料厂