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浸渍阶段是碳素生产中的一个重要工序,产品通过浸渍,可以提高制品的体积密度和抗折强度,改善制品的性能。影响浸渍的因数很多,除设备性能及待浸品的质量特性外主要有浸渍剂特性、预热温度和时间、加压压力及保压时间、浸渍剂的预热温度及浸渍罐的加热温度等几个方面,下面分别讨论。
浸渍剂的特性
浸渍剂的特性指标很多,影响产量的指标主要有浸渍剂的黏度、QI含量、结焦值。南通江东炭素股份有限公司浸渍电极采用普通中温沥青。浸渍接头,理论而言,应该用QI含量较低的专用浸渍剂,国外炭素公司大多采用专用浸渍剂,但我们国家还没有大规模使用,主要原因是国产专用浸渍剂结焦值低,加之国产接头一焙体积密度也低,最终导致成品体积密度较低,成品性能不良。为了研究国产专用浸渍沥青及中温沥青对接头的浸渍效果,专门做了一个实验,一浸用不同的沥青浸渍,二、三浸均用国产专用浸渍沥青浸渍,其他所有工艺均相同,试验结果如表1所示。
表1不同批次生产的289mm接头的体积密度g/cm
批次
一浸沥青
一焙体积密度
成品体积密度
A批
中温沥青
B批
专用浸渍沥青
从表1可以看出,一浸采用中温沥青浸渍的产品成品性能均比一浸采用国产专用浸渍沥青浸渍的成品性能好。主要原因是目前国产专用浸渍沥青质量波动大,结焦值低。根据实际情况,大规模使用与预期效果相差较大。因此从2004年下半年开始,本公司接头浸渍又恢复使用中温沥青,现接头质量稳定。
预热温度及预热时间
产品预热温度是一项重要的浸渍工艺参数,对浸渍质量和生产成本都有影响。预热温度不足将影响沥青对焙烧品孔隙的渗透,预热温度应保证焙烧品在规定时间内达到要求温度(芯部温度)而又不致引起产品氧化。但在生产实践中,预热室上下方向及长度方向存在温差,造成一锅不同筐位预热温度不同,因而预热的温度尤其重要。在保证产品不被氧化的前提下,适当提高预热温度,有利于保证每筐的预热温度达到工艺条件。预热的理想状态是制品中心温度与表面温度基本一致,但在现有条件下,这个状态还没法用仪器测量出来,生产中在保证工艺预热时间的前提下,采用红外测试仪测量出预热炉产品的表面温度来验证工艺的
准确性。
实践中通常0450mm及以下规格电极表面温度平均达0320°C——340°C,500mm及以上规格表面温度达0330C——350C就认为预热良好,可以进入浸渍罐浸渍,能保证浸渍质量。
表2是几种规格产品出预热炉5min内测量的10个点的温度及温度平均值
规格
/
测
温
占
八、、
平均值
mm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0231
343
343
345
348
324
325
325
328
328
0350
346
354
343
344
324
330
326
332
332
337
0450
335
347
352
348
319
328
327
336
329
0600
353
346
367
375
331
344
338
354
341
353
还有一个与预热温度同等重要的是预热时间。保证足够的预热时间,可以使预热产品中心温度与表面温度达到平衡,内外温度保持基本一致。通常情况下预热时间越长越好,但时间太长,影响生产产量及生产成本。在保证质量的前提下,制定一个适宜的预热时间很重要,一般而言,规格小预热时间短,规格大预热时间长。
真空度及保持时间
抽真空的目的是排出产品开口孔隙内的气体,以利于浸渍剂的渗透。真空度的高低及真空排气时间的长短意味着气体的排出量,并将影响浸渍增重率。一般真空度越高越好。越高越利于沥青的浸入。生产实践中浸渍抽真空时,一定看真空度是否达到要求,二要达到要求后的维持时间
加压压力及保压时间
浸渍加压压力的大小是由设备能力决定的,加压压力越高,浸渍效果越好,但压力高对设备的损伤比较大,在生产过程中压力在一个可能的范围内变化。保压时间越长,影响产量的产量,这要求在保证浸渍质量的前提下,对不同规格的制品制定一个合适的保压时间,通常小规格制品保压时间短,大规格制品保压时间长。根据产品规格的差别,保压时间在2—4小时之间。生产实际中还要求了解的是加压过程中,制品的吃压时间,吃压时间越长,浸渍效果越好。要使制品的吃压时间长,必须保证产品有良好的预热和抽真空质量。
浸渍剂的预热温度及浸渍剂罐的加热温度
浸渍剂的预热温度和浸渍罐的加热温度均与浸渍剂的黏度有关。预热温度和
加热温度应保证浸渍剂的流动性处于良好状态并且浸渍剂在浸渍时不会大量分解与排出挥发分。一般生产中预热温度和加热温度在同一温度范围内,通常为180~190。若温度低,黏度不好,不利于浸渍剂渗透进产品的孔隙中,若温度过高,产品的增重率反而下降,影响浸渍质量。
影响浸渍质量的因素还很多,其他如设备性能、制品本身的性能等很多因素也影响浸渍质量。在生产实践中,还存在一些影响浸渍质量的细节问题,值得重视。
电极在浸渍预热前,一定不能受潮。电极表面的水分在预热炉预热时,在电极表层蒸发,而在电极较冷的内芯冷凝,水分不容易完全散发。在生产实践中,电极在受潮后浸渍增重率不高,并且在后续工序中产生裂纹废品。因此,一焙产品在贮存、运输中应防止受潮。
预热好的电极从预热炉进入浸渍罐时,电极在空气中散热很快,根据红外测试仪测量数据显示预热电极出炉后表面温度每分钟下降10°C以上。装罐时,电极应尽快进入浸渍罐。如耽误的时间超过20〜30min,应考虑重新预热。
沥青的加入要迅速。沥青在加入过程中有轻质的物质挥发,真空系统必须同时工作,尽可能在沥青达到较高的液位后,停止真空系统工作,才能较好地保证抽真空效果和沥青的快速加入。真空系统停止以后,使浸渍罐在较短的时间内达到预定的压力,才能减少沥青在电极表面孔隙停留时间,减少表面沥青焦化。
应采用沥青泵加压和排出沥青。用空气加压和排出沥青,沥青被空气氧化,生成类似QI物质,影响产品的石墨化。同时用沥青泵排出沥青,在浸渍罐密封圈发生泄漏等异常情况下,还可以及时将沥青抽回浸渍剂贮槽。
用导热油加热炉作为系统的保温设备。导热油加热炉能在较低的运行压力,获得300C左右的工作温度。可进行稳定的加热和精确的温度调节,克服了烟气保温前后温度的不一致、烟气灰尘易堵塞,蒸汽保温温度低等缺点。导热油保温温度高,防止预热好的电极在浸渍罐内抽真空时温度散失过多,温度过低。同时为以后采用高软化点的浸渍专用沥青保温提供保证。浸渍剂贮槽的保温温度应根据沥青能够顺利快速加入浸渍罐而定,温度过高应采取冷却措施。
影响浸渍质量的因素是多方面的,在生产过程中要严格按浸渍工艺规程进行操作,避开不利的因素,保证产品质量。
2013年3月12日星期二