等静压石墨是国际上近50年来发展起来的新产品,与当今高科技紧密相联。不仅在民用上大有作为,在国防尖端上占有重要地位,属新型材料,令人瞩目。它是制造单晶炉、金属连铸石墨结晶器、电火花加工用石墨电极等不可替代的材料,更是制造火箭喷嘴、石墨反应堆的减速材料和反射材料的绝好材料。
一、使用范围
1、直接式单晶硅炉用石墨材料:
半导体单晶炉采用石墨材料制造钳锅、加热器、隔热屏以及配件。配套石墨件规格为下表:
单晶规格(寸) |
坩埚尺寸(寸) |
最大石墨件尺寸(mm) |
2-3 |
8 | 330 |
3-4 |
10 |
250 |
4-5 |
12 | 400 |
5-6 |
18 | 500 |
8 | 22 | 700 |
2、有色冶金连铸用石墨结晶器:
为了缩短生产工艺流程,降底成本,提高质量,减少劳动强度和对环境的污染,20多年来金属材料生产逐渐向连铸方向发展。
至今铜、铝材基本实现了连生产,结晶器用高纯石墨,钢材连铸产量已达到80%以上(但结晶器大部分未用石墨)。
等静压石墨主要用于大型铜材生产线。自1985年开始,我国从奥地利、法国、瑞士、日本等国先后引进30多条生产线,而国内自行设计制造的生产线已达到100多条,均采用石墨结晶器。
据统计2006年我国铜材产量已达到360多万吨,其中大部分采用连铸。按每吨铜材需要石墨量为2.5kg计,则年需石墨量为486T,按加工成品率70%计,年需石墨毛坯量为2700T。近年来又有较快发展,预测年石墨需要量近期为4000T左右。
3、电火花加工用石墨:
电火花加工是当今模具行业的一次革命,它不仅简化了传统工艺手段,而且使制造异形模具成为可能。 等静压石墨因具有各向同性,是制造电火花石墨电极的最佳材料。
4、单晶硅生产石英坩埚模具用石墨材料:
石英坩埚是直拉单晶硅的容器,而制造石英坩埚用石墨坩埚作为成型材料。
5、其他方面:
除上述几个主要用途之外,等静压石墨在硬质合金(真空炉发热器、烧结板等)、采矿(制造钻头模具)、化工(换热器及防腐件)、冶金(钳锅)、机械(机械密封)、宇航(喷嘴等)、石墨反应堆(减速材及反射材)等领域被广泛使用。
二、制作工艺及设备
1、煅后石油焦、沥青焦进车间后,在颚式破碎中进行初碎,用斗式提升机提到备料二楼储料斗内。
2、采用4R磨粉机(改进型)进行磨粉,合格料粉自动进入备料三楼储料斗中。
3、在备料二楼设置2台电子称,自动配料后,进入一楼混合机(煤、沥青亦从二楼加入)。
4、采用煤油加热的1000L电热强力混合机内进行混合。
5、混合机出料后,用皮带将物料送至φ400mm的热轧机内进行轧辊。
6、轧辊后的料片进自动冷却器进行料片冷却,然后经斗提机进入二楼储料斗。
7、采用4R磨粉机进行磨粉,然后在输入到二楼料仓,待压制。
上述各工序采用流水密闭作业,部分暴露部分采用强制通风,防止污染。
8、压粉在机械压机中进行预压成型。
9、采用等静压机压成型。
10、培烧在环式培烧炉内进行,热煤气加热,在炉顶部装出炉。该炉子属于环保型,挥发部分可充分燃烧,降低能耗。采用30m高烟囱,年产能4000T。
11、采用卧式浸渍缸,沥青加压式,热煤油加热。浸渍液软化点可根据需要改变。
12、石墨化采用新型节能石墨化炉,电耗在3.5KW/kg以内,年产能3000T。