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 石墨坩堝與石墨棒的制作過程

經(jīng)烘干后石墨坩堝|石墨匣缽應按半成品標準規(guī)定進行檢驗。合格品進入涂釉工序涂刷釉料，釉層干固后才能裝窯和燒成。燒成的目的，是為了增強坩堝的密度和機械強度，提高產(chǎn)品質量。

     1．燒成原理

     石墨坩堝|石墨匣缽在燒成過程中，坯體的組織結構發(fā)生一系列變化，發(fā)生變化的主要是可塑性的耐火粘土。有關坩堝燒成的基本過程，可分以下四個階段來說明：

     (1)預熱烘烤階段。窯爐溫度在100~300℃，是石墨坩堝|石墨匣缽坯體排除殘余水分的過程。窯項天窗應開啟，升溫時速度應緩慢，特別是當石墨坩堝|石墨匣缽中殘余水分超過3%時，應嚴格控制溫度，沓則易發(fā)生坩堝裂紋和炸罐事故。

     (2)低溫燒成階段，400-600℃。系坩堝燒結的低溫階段。隨著窯溫的升高，坩堝中的結合水開始分解和排除。粘土中的主體成份A1203和Si02，一度形成游離狀態(tài)：坩堝外表釉層尚未熔化，升溫速度仍應緩慢進行，如若升溫速度過快和不均勻，同樣也易發(fā)生炸罐和塌垛事故。

     (3)中溫燒成階段：700-900℃。這時，粘土中非晶形A1203，可能部分轉化成y型結晶Al203在窯溫逐步升高的情況下，以游離狀態(tài)而存在的Al203和Si0'，便結合成堅硬的硅酸鹽的固化物（又稱百化過程），把坩堝中的石墨，熟料連接固化為整體。在中溫燒結過程中，石墨坩堝|石墨匣缽的外表釉層隨著溫度的升高逐漸溶化，形成一層玻璃狀的釉膜，封閉或覆蓋于坩堝表層，保護著坩堝不受氧化。這期間升溫速度應快’窯中火焰以還原焰為佳。

     (4)高溫燒成階段：此階段溫度為iooo-1200cc。此時坩堝中的粘土經(jīng)中溫燒結形成固化后，逐步向莫來石轉化，如3A1203+2Si07：3Al203'2Si0,（莫來石）。這期間升溫速度應比中溫時加快（俗稱放大火過程），窯中火焰應控制為中性焰或還原焰。坩堝在高溫燒結過程中，釉層巳完全熔化，形成玻璃狀釉膜，封閉于坩堝外表。若燒結溫度超出釉料最高溫度限度，易流脫造成坩堝的氧化。因此，在高溫燒結過程中’應注意觀察石墨坩堝|石墨匣缽釉層熔化狀況，避免由于過燒而達不到燒結的目的。莫來石(3A1203'2Si02)，系一種理化性能穩(wěn)定的高級耐火礦物。密度、硬度、耐火度以及荷重軟化點都很高，熱膨脹系數(shù)小。在坩堝的組織結構中，起著重要的固結硬化及承荷作用。由此可知，在坩堝燒結過程中，由于可塑性耐火粘土的熱效應作用把石墨、熟料固結為具有一定的機械強度的整體。因此，燒結溫度的高低，操作過程中的溫度控制，對石墨坩堝|石墨匣缽產(chǎn)品的質量和使用壽命，有著重要的影響。

    壓型石墨管，石墨棒是采用石墨粉（天然石墨或人造石墨）和各類型粘接劑，按一定比例混合后，經(jīng)混捏、壓型（熱擠壓或冷模壓）或高溫熱處理而成。利用這種方法可以制成管材、板材、管件閥門、泵等。又可作為耐磨材料，作軸承套、機械密封環(huán)、氣缸活塞環(huán)等同浸漬石墨相比，其特點有：

     ①制造方法相應簡化，原料可以利用石墨制品生產(chǎn)中的碎塊石墨，因而成本可降低；

     ②具有良好的化學穩(wěn)定性、導熱性、導電性、耐熱性、熱穩(wěn)定性，且機械強度較高；

     ③導熱系數(shù)比浸漬石墨低，線脹系數(shù)大；

     ④孔隙率小，組織結構均勻，抗?jié)B透性好；

     ⑤經(jīng)壓型制成成品后，外形密實光潔，除連接端頭外，不必再進行機加工。

     目前屬于壓型不透性石墨管的有：各類合成樹脂石墨壓型管；300℃中溫處理石墨壓型管和樹脂浸漬的不透性石墨管等。

     （一）合成樹脂石墨巨型管

     合成樹脂石墨壓型管是由人造石墨粉和合成樹脂按一定比例配制、混合、經(jīng)擠壓而成。采用的合成樹脂，常用的有酚醛樹臘、呋喃樹脂、聚氯乙烯和聚丙烯等。

     由于合成樹脂壓型石墨材料密實無孔，故不需再進行樹脂浸漬或表面機加工。它具有良好的化學穩(wěn)定性和物理機械性能。它的機械加工性能良好，可以車、鋸、刨、鉆和用膠結劑粘結。聚氯乙烯聚丙烯石墨壓型管還可以焊接、壓型等熱加工。

     由合成樹脂配制的石墨壓型管，可以加工制造成各種有關設備，造價低、生產(chǎn)周期短，已廣泛使用于各個丁，業(yè)部門。

     1．生產(chǎn)裝置及工藝條件

     (1)擠壓裝置和成型原理石墨壓型管的主要設備是臥式液壓機，它的機械結構、工

     作原理與電極生產(chǎn)用的水壓機基本相似。機身設有料缸、機頭成型腔。成型腔內(nèi)裝有固

     定管芯的定芯盤。在管芯外面裝有定型管子的電加熱機嘴、套管、料缸和機頭。可用蒸

     汽間接加熱，也可用電熱控制。

     (2)合成樹脂石墨壓型管配比合成樹脂石墨壓型營配比組成見表5-34。

     (3)擠壓聚合工藝條件

     ①物料混合將一定比例的石墨粉稱量后，加入到z型混合機中’加熱保持溫度

     40-60℃lOmin，后將預熱的酚醛樹脂，混捏均勻30-50min，物料在70-85℃出料，打成料柱，待擠管時用。

     呋喃系的糠酮、糠醇石墨壓型管的混料條件與酚醛樹脂不同，是在加入稱量好的石

     墨粉后，加入一定量樹脂，在攪拌的情況下，慢慢加入固化劑攪勻，攪拌30-35min，溫升至40度