本发明涉及石墨焙烧
技术领域：
，具体地说，涉及一种石墨搅棒及其焙烧方法。
背景技术：
：由于石墨搅棒直径较细，一般不能进行竖装，与普通的石墨制品焙烧装炉方式类似，并且经常与其它大规格石墨制品同时焙烧，使用的焙烧曲线同样较长。现有装炉方法是，直接将石墨搅棒制品卧装在环式焙烧炉内，卧装一层铺设一层填充料，填充料仅采用冶金焦分。因此在焙烧加热时，部分填充料会出现下沉现象，而所述石墨搅棒的原料中存在沥青，在达到一定温度时就会变软，部分位置的填充料一但下沉，同样就意味着石墨搅棒也会随之下沉，从而造成焙烧后的石墨搅棒弯曲，大大影响了后期的加工使用，很难加工出客户需要的规格，此外还会出现装炉量少、装炉位置不均匀等问题。一但造成弯曲就会大量出现，使其成型工序整个流程得辛苦都会白费且造成很大经济损失。申请号为201410017514.8的中国专利提供了一种无油轴承石墨棒的制备方法，包括将棒状石墨毛坯排列密封在倒焰窑中，同时调节升温机制焙烧。该专利未公开棒状石墨毛坯具体的排列方式，可能无法避免焙烧后棒状毛坯弯折的问题。有鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明旨在提供一种石墨搅棒及其焙烧方法，采用令石墨搅棒轴线与重力方向呈一定夹角放置于焙烧炉内的方式，解决了搅棒在焙烧时弯曲和产量小、焙烧周期长的问题，同时提高了搅棒的热膨胀系数和抗折强度。为达到上述目的，本发明具体采用如下技术方案：一种石墨搅棒，所述石墨搅棒的的体积密度为1.751～1.782g/cm3，热膨胀系数为2.5×106～2.8×106/℃，抗折强度为13.28～14.92mpa。上述方案中，以近似竖直的方式放置石墨搅棒并进行焙烧，使得焙烧中制品受热均匀，具有更均匀的密度分布，并且使得制品具有良好的热膨胀系数和抗折强度。本发明的进一步方案为：所述石墨搅棒是在垂直于重力方向设置于焙烧炉内的金属格中进行焙烧的，所述石墨搅棒的轴线与金属格的轴线相平行或相交叉设置，石墨搅棒径向任一截面与金属格径向任一截面面积之比为2～3.2:9～16。上述方案中，根据焙烧炉的尺寸和石墨搅棒的尺寸设计若干金属格，所述每个金属格均垂直于重力方向设置于焙烧炉中，由于其底部铺设有填充料，使得每个金属格形成垂直于填充料平面的空间，可将石墨搅棒沿轴线方向放置于所述空间内，形成石墨搅棒在焙烧炉内的竖装，防止卧装产生的各种问题。石墨搅棒径向任一截面与金属格径向任一截面之比为范围内的一固定数值，即石墨搅棒和金属格都具有均一的径向截面面积。本发明的进一步方案为：所述石墨搅棒轴向长度与径向直径的比值为4～5:9～10。上述方案中，石墨搅棒与所述金属格对应，由于石墨搅棒与金属格间还有用于灌充填充料有空隙，而填充料在焙烧过程中起到最主要的传热作用，因此需要石墨搅棒具有一定的尺寸比例，以防止受热不充分。本发明还提供了一种石墨搅棒的焙烧方法，所述焙烧方法包括在焙烧炉底铺设填充料并夯实，之后在填充料上设置平行于重力方向金属格，令石墨搅棒的轴线与重力方向呈一定夹角放置在金属格内，再使用填充料灌充石墨搅棒与金属格间的空隙并夯实，之后按照焙烧工艺曲线进行焙烧。上述方法中，与现有技术中卧装一层石墨搅棒同时铺设一层填充料的做法不同，采用填充料铺底后，以金属格为骨架，放入石墨搅棒并使用填充料对空隙进行灌充，使得石墨搅棒实现立式装炉。所述金属格优选为不锈钢格，可以大大提高金属格反复利用的次数。根据上述方法，所述石墨搅棒的轴线与重力方向的夹角角度为0～15°，优选为0°。上述方法中，石墨搅棒与重力方向具有一定角度的夹角时，在不会导致制品弯折的前提下可以适当降低金属格的高度以及填充料的铺设厚度，进一步的，由于石墨搅棒与垂直方向存在一定角度的偏移，可以在有限空间内增加石墨搅棒的铺设数量，提高产量。当石墨搅棒的轴线平行于重力方向设置时，具有最佳的焙烧效果，使得最终石墨制品的抗折强度提高。根据上述方法，在使用填充料灌充石墨搅棒与金属格间的空隙时，随时观察并校正石墨搅棒的轴线与重力方向的角度，当填充料高度与石墨搅棒高度的比值达到2:5时停止观察和校正。上述方法中，在填充料灌充过程中，由于重力和填充料与金属格内壁碰撞产生的冲击力，可能会导致石墨搅棒轴线与重力方向的夹角角度发生变化，从而影响焙烧后的石墨搅棒的性能，因此在填充过程中对其角度进行观察和校正直至石墨搅棒稳定设于金属格中。根据上述方法，在停止观察和校正石墨搅棒的轴线与重力方向的角度后，灌充填充料每上升一定高度进行一次夯实直至填充料将石墨搅棒全部覆盖，所述一定高度与搅拌棒未填充高度的比值为1～2:3～5。上述方法中，由于石墨搅棒的轴线与重力方向已经以一定的夹角设置于金属格中，为了进一步加固石墨搅棒在填充料中的放置稳定性，在剩余灌充过程中增加若干次夯实过程，以填充料高度上升的幅度作为夯实操作的节点，使得石墨搅棒稳固地设置在填充料中以实现立式装炉。根据上述方法，石墨搅棒高度与炉底填充料厚度的比值为3～4:8～10。根据上述方法，可在灌充空隙并夯实后的金属格顶部铺设填充料，并在所述填充料顶部继续增加金属格用于放置待焙烧的石墨搅棒。上述方法中，可根据焙烧炉的高度设置多层金属格，在每层金属格间铺设一定厚度的填充料，使得每层金属格及其内部设置的石墨搅棒在焙烧过程中实现稳定的立式放置。根据上述方法，所述填充料包括冶金焦分与石英砂，所述冶金焦分与石英砂的重量比为7:3。上述方法中，所述填充料的粒度为不大于5mm，其中冶金焦分作为传热使用，石英砂作为骨料起到塑形和支撑作用根据上述方法，所述焙烧工艺曲线如下所示：上述方法中，由于采用了近似竖直的方式放置石墨搅棒，可据此调整焙烧工艺曲线，在更短的时间内达成焙烧目的，并且令制品具有更好的性能。若不采用立式放置焙烧，则需要调整焙烧曲线如下所示：温度阶段(℃)升温速率(h/℃)阶段用时(h)累计用时(h)130-30035757300-3702.33087370-4101.429116410-5200.9122238520-6201100338620-7301.1100438730-8501.2100538850-9501.567605950-10502.2456501050030680由上表可知，传统工艺中采用的焙烧曲线用时更长，提高了生产的能耗。本发明提供的石墨搅棒的焙烧方法具体包括如下步骤：1.在焙烧炉底铺设填充料，所述填充料包括重量比为7:3的冶金焦分与石英砂，炉底填充料厚度与待焙烧石墨搅棒高度的比值为8～10:3～4；2.在铺设好的填充料上垂直设置若干金属格，令金属格的轴线与重力方向相平行设置；3.将待焙烧的石墨搅棒放置在金属格内，令石墨搅棒的轴线与重力方向呈一定夹角，所述夹角角度为0～15°；4.将填充料灌充进石墨搅棒与金属格间的空隙，在此过程中持续观察并校正石墨搅棒的轴线与重力方向的角度，并于填充料高度与石墨搅棒高度的比值达到2:5时停止观察和校正；5.在停止观察和校正石墨搅棒的轴线与重力方向的角度后，灌充填充料每上升一定高度进行一次夯实直至填充料将石墨搅棒全部覆盖，所述一定高度与搅拌棒未填充高度的比值为1～2:3～5；6.在步骤5中灌充空隙并夯实后的金属格顶部再铺设填充料，并在所述填充料顶部继续增加金属格用于放置待焙烧的石墨搅棒，依此类推根据实际情况设置多层可竖直放置石墨搅棒的金属格；7.按照如下焙烧工艺曲线对石墨搅棒进行焙烧，得到石墨制品：温度阶段(℃)升温速率(h/℃)阶段用时(h)累计用时(h)130～3302.67676330～4001.354130400～5001.191221500～6001.2580301600～7001.567368700～850275443850～10503.5575001050030530具体实施方式下面提供本发明石墨搅棒的焙烧方法实施例，还包括探讨本发明石墨搅棒性能参数与设置方式的对比例。实施例1本实施例中，石墨搅棒的焙烧方法包括如下步骤：1.在焙烧炉底铺设填充料，所述填充料包括重量比为7:3的冶金焦分与石英砂，炉底填充料厚度与待焙烧石墨搅棒高度的比值为10:3；2.在铺设好的填充料上垂直设置若干金属格，令金属格的轴线与重力方向相平行设置；3.将待焙烧的石墨搅棒放置在金属格内，令石墨搅棒的轴线与重力方向呈一定夹角，所述夹角角度为10°；4.将填充料灌充进石墨搅棒与金属格间的空隙，在此过程中持续观察并校正石墨搅棒的轴线与重力方向的角度，并于填充料高度与石墨搅棒高度的比值达到2:5时停止观察和校正；5.在停止观察和校正石墨搅棒的轴线与重力方向的角度后，灌充填充料每上升一定高度进行一次夯实直至填充料将石墨搅棒全部覆盖，所述一定高度与搅拌棒未填充高度的比值为2:5；6.在步骤5中灌充空隙并夯实后的金属格顶部再铺设填充料，并在所述填充料顶部继续增加金属格用于放置待焙烧的石墨搅棒，设置2层可竖直放置石墨搅棒的金属格；7.按照如下焙烧工艺曲线对石墨搅棒进行焙烧，得到石墨制品：温度阶段(℃)升温速率(h/℃)阶段用时(h)累计用时(h)130～3302.67676330～4001.354130400～5001.191221500～6001.2580301600～7001.567368700～850275443850～10503.5575001050030530本实施例制得的石墨搅棒的体积密度为1.754g/cm3，热膨胀系数为2.8×106/℃，抗折强度为13.28mpa。实施例2本实施例中，石墨搅棒的焙烧方法包括如下步骤：1.在焙烧炉底铺设填充料，所述填充料包括重量比为7:3的冶金焦分与石英砂，炉底填充料厚度与待焙烧石墨搅棒高度的比值为10:4；2.在铺设好的填充料上垂直设置若干金属格，令金属格的轴线与重力方向相平行设置；3.将待焙烧的石墨搅棒放置在金属格内，令石墨搅棒的轴线与重力方向呈一定夹角，所述夹角角度为0°，即石墨搅棒沿重力方向垂直设置于金属格内；4.将填充料灌充进石墨搅棒与金属格间的空隙，在此过程中持续观察并校正石墨搅棒的轴线与重力方向的角度，并于填充料高度与石墨搅棒高度的比值达到2:5时停止观察和校正；5.在停止观察和校正石墨搅棒的轴线与重力方向的角度后，灌充填充料每上升一定高度进行一次夯实直至填充料将石墨搅棒全部覆盖，所述一定高度与搅拌棒未填充高度的比值为1:3；6.在步骤5中灌充空隙并夯实后的金属格顶部再铺设填充料，并在所述填充料顶部继续增加金属格用于放置待焙烧的石墨搅棒，设置3层可竖直放置石墨搅棒的金属格；7.按照如下焙烧工艺曲线对石墨搅棒进行焙烧，得到石墨制品：温度阶段(℃)升温速率(h/℃)阶段用时(h)累计用时(h)130～3302.67676330～4001.354130400～5001.191221500～6001.2580301600～7001.567368700～850275443850～10503.5575001050030530本实施例制得的石墨搅棒的体积密度为1.782g/cm3，热膨胀系数为2.5×106/℃，抗折强度为14.92mpa。实施例3本实施例中，石墨搅棒的焙烧方法包括如下步骤：1.在焙烧炉底铺设填充料，所述填充料包括重量比为7:3的冶金焦分与石英砂，炉底填充料厚度与待焙烧石墨搅棒高度的比值为8:3；2.在铺设好的填充料上垂直设置若干金属格，令金属格的轴线与重力方向相平行设置；3.将待焙烧的石墨搅棒放置在金属格内，令石墨搅棒的轴线与重力方向呈一定夹角，所述夹角角度为15°；4.将填充料灌充进石墨搅棒与金属格间的空隙，在此过程中持续观察并校正石墨搅棒的轴线与重力方向的角度，并于填充料高度与石墨搅棒高度的比值达到2:5时停止观察和校正；5.在停止观察和校正石墨搅棒的轴线与重力方向的角度后，灌充填充料每上升一定高度进行一次夯实直至填充料将石墨搅棒全部覆盖，所述一定高度与搅拌棒未填充高度的比值为2:4；6.在步骤5中灌充空隙并夯实后的金属格顶部再铺设填充料，并在所述填充料顶部继续增加金属格用于放置待焙烧的石墨搅棒，设置4层可竖直放置石墨搅棒的金属格；7.按照如下焙烧工艺曲线对石墨搅棒进行焙烧，得到石墨制品：本实施例制得的石墨搅棒的体积密度为1.751g/cm3，热膨胀系数为2.6×106/℃，抗折强度为13.42mpa。实施例4本实施例中，石墨搅棒的焙烧方法包括如下步骤：1.在焙烧炉底铺设填充料，所述填充料包括重量比为7:3的冶金焦分与石英砂，炉底填充料厚度与待焙烧石墨搅棒高度的比值为10:4；2.在铺设好的填充料上垂直设置若干金属格，令金属格的轴线与重力方向相平行设置；3.将待焙烧的石墨搅棒放置在金属格内，令石墨搅棒的轴线与重力方向呈一定夹角，所述夹角角度为0°，即石墨搅棒沿重力方向垂直设置于金属格内；4.将填充料灌充进石墨搅棒与金属格间的空隙，在此过程中持续观察并校正石墨搅棒的轴线与重力方向的角度，并于填充料高度与石墨搅棒高度的比值达到2:5时停止观察和校正；5.在停止观察和校正石墨搅棒的轴线与重力方向的角度后，灌充填充料每上升一定高度进行一次夯实直至填充料将石墨搅棒全部覆盖，所述一定高度与搅拌棒未填充高度的比值为1:5；6.在步骤5中灌充空隙并夯实后的金属格顶部再铺设填充料，并在所述填充料顶部继续增加金属格用于放置待焙烧的石墨搅棒，设置3层可竖直放置石墨搅棒的金属格；7.按照如下焙烧工艺曲线对石墨搅棒进行焙烧，得到石墨制品：温度阶段(℃)升温速率(h/℃)阶段用时(h)累计用时(h)130～3302.67676330～4001.354130400～5001.191221500～6001.2580301600～7001.567368700～850275443850～10503.5575001050030530本实施例制得的石墨搅棒的体积密度为1.779g/cm3，热膨胀系数为2.5×106/℃，抗折强度为14.32mpa。对比例1在实施例2的基础上，焙烧时调整石墨搅棒放置角度与重力方向的夹角为15～30°，其他实施方式同实施例2。本实施例制得的石墨搅棒的体积密度为1.692g/cm3，热膨胀系数为3.0×106/℃，抗折强度为11.86mpa。对比例2在实施例2的基础上，焙烧时在石墨搅棒和金属格间灌充满电阻料后不进行夯实，其他实施方式同实施例2。本实施例制得的石墨搅棒的体积密度为1.631g/cm3，热膨胀系数为3.2×106/℃，抗折强度为11.31mpa。对比例3在实施例2的基础上，不使用金属格，直接将石墨搅棒直立在焙烧炉内进行焙烧，其他实施方式同实施例2。本实施例制得的石墨搅棒的体积密度为1.743g/cm3，热膨胀系数为2.8×106/℃，抗折强度为12.99mpa，良品率低于95％，产品的主要质量问题是产生了弯曲或断裂的现象。对比例4在实施例2的基础上，减少底层填充料的厚度，令炉底填充料厚度与待焙烧石墨搅棒高度的比值为1:2，其他实施方式同实施例2。本实施例制得的石墨搅棒的体积密度为1.731g/cm3，热膨胀系数为2.9×106/℃，抗折强度为12.87mpa良品率低于95％，产品的主要质量问题是产生了裂纹现象。实验例1测定实施例1～4和对比例1～4中石墨制品的体积密度，热膨胀系数和抗折强度，结果如表1所示：表1实施例1～5和对比例1～4制得的石墨制品的相关参数由表1可知，实施例1～4中调整了石墨搅棒坯料与垂直方向的角度，并根据石墨搅棒的长度调整炉底料的厚度，经立式放置焙烧后的石墨搅棒的体积密度为1.751～1.782g/cm3，热膨胀系数为2.5×106～2.8×106/℃，抗折强度为13.28～14.92mpa，其中实施例2和4的性能参数相比实施例1和3较好，究其原因，是在焙烧时调整石墨搅棒坯料与垂直方向的夹角为零度，即石墨搅棒坯料垂直于水平面焙烧，使得制品避免因为受力不均发生弯曲，同时提高了其性能，此外实施例2制得的产品性能略高于实施例4，是因为实施例2在夯实次数上多余实施例4。进一步，对比例1将石墨搅棒坯料与垂直方向的角度调整为15～30°，使得其超出本申请限定的范围，此举会令倾斜的石墨搅棒坯料在灌充填充料时发生挤压不均匀，从而降低了产品的体积密度，继而影响了热膨胀系数和抗折强度。而对比例2则不对填充料进行夯实，使得金属格内的石墨搅棒坯料在焙烧过程中因填充料空隙较大，不容易稳定其与垂直方向的角度，进而导致经焙烧的产品性能相比实施例2下降。进一步，对比例3则是去掉了金属格，使得石墨搅棒的立式焙烧缺少了辅助支撑，在灌充填充料的过程中，不容易保持与垂直方向的夹角，容易造成若干石墨搅棒相互接触，甚至在焙烧过程中保持相互接触，虽然最终产品的性能相比实施例2下降不明显，但是良品率下降。对比例4则是减少了炉底料的厚度，使得石墨搅棒在填充料中的竖立不稳定，进一步影响了热量的传递，使受热不均，最终导致产品产生裂纹等现象。上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。当前第1页12