专利名称：含硼石墨及其它的制备方法
技术领域：
本发明涉及核石墨制造生产工艺技术领域，更具体地讲是一种含硼石墨及它的生产工艺。
背景技术：
核反应堆使用含硼石墨在核反应过程中起到吸收核反应产生中子的作用，其硼含量及其均匀性是发挥这一作用的关键。含硼石墨除应具备一般性核石墨关于体积密度、电阻率、强度、灰份、热膨胀系数、导热系数等石墨材料技术指标要求外，特别对硼含量及其分布均匀性有特殊的严格的要求。生产一般性人造石墨材料，需要进行经过2500℃以上的高温石墨化过程，而这一温度大大高于硼的逸出温度，因此采用一般工艺技术难以保证成品的硼含量指标标准。
我国从上世纪60年代开始研制生产核石墨。核石墨的研制生产，国内一直没有进行含硼石墨开发研制，2002年中国原子能研究院，引用和借鉴前苏联的含硼石墨技术条件，制订了国内含硼石墨理化性能指标，根据这一指标体系，按照CEFR01207ZHC01-JT《中国实验快堆流体系统与相关部件的清洗技术条件》、GB7427-78《碳素材料取样方法》、GB1429-85《石墨材料灰份含量测定方法》等标准要求，研制并生产了核石墨用含硼石墨。通过本发明的生产工艺技术改进，确保含硼石墨的硼含量指标经过复杂的生产工艺过程，达到标准要求并使其分布均匀。硼含量指标检测按化学分析法(GB9255-88)或等离子体发射光谱法检测达到标准要求。产品验收根据核安全法规HAF0403的规定采取源地验证验收方式。
发明内容
本发明的目的是提供一种含硼石墨。
本发明的另一目的是提供一种含硼石墨的生产工艺。
本发明提供的含硼石墨含量及理化性能如下
含硼石墨理化性能参考指标
含硼石墨表面质量为产品表面不沾有金属、非金属和油质杂物，产品表面无氧化皮。
麻面缺陷在不大于1/3长度范围内允许存在一处。
允许有宽度小于0.1mm，长度小于40mm裂纹一处。
孔洞缺陷，允许有4mm×4mm×4mm的孔洞(或等体积)三处。
只允许棱边有5mm×5mm×10mm掉块一处。
产品端面不允许有裂纹存在。
上述缺陷不能在一块产品上同时存在两种。
表面粗糙度为Ra3.2。
含硼石墨加工形位公差圆柱直线度不大于1mm/1000mm。
垂直度不大于0.08mm。
圆度不大于0.05mm。
两端面平面度不大于0.06mm。
长度公差不大于±1mm。
直径公差不大于±0.3mm。
本发明是这样实施的含硼石墨的生产工艺如下(请参见附图1)人造石墨粒与中温沥青作为本发明的原料，它们的技术要求为
人造石墨粒技术要求为
粘结剂沥青采用中温沥青，其技术要求如下
注沥青必须经过脱水、沉淀除去机械夹杂物后方可使用。
人造石墨粒经破碎、磨粉后各粒级人造石墨粒度为
干料粒度组成为
将不同粒级人造石墨粒按干料粒度组成要求进行配料，配好的干料投入混捏锅进行干混。干混结束后按比例加入中温沥青(软化点80-90℃)开始湿混。人造石墨粒与中混沥青的比例为(重量百分比)人造石墨粒(2-0mm)71％±1％，中混沥青29±1％。
在干混过程中分次加入碳化硼，碳化硼总添加量为糊料总量的6.1％。干混使碳化硼均匀地分布在人造石墨粒中，通常碳化硼添加结束后继续干混10-15分钟。
设定每锅糊料总量，混捏工艺参数控制在
混捏结束后的糊料经圆筒式凉料机冷却到指定温度(料温度)105-120℃。凉好的糊料分二批加入料缸。
压型工艺参数
成型后进行焙烧，在装炉之前对填充料和炉体设备进行检查后，进行装炉作业。填充料为冶金焦，它的粒度为6-0mm，水分≯3％，使用温度≯60℃。
焙烧点火温度为350℃，此前为预热阶段。未点火而炉室温度超过指定温度即350℃时则不限；如实际温度低于指定温度，则点火后按≯40℃/班升温，直至追上指定温度。
升温过程中，由于停煤气、停电等原因使温度下降，恢复时可按该阶段三倍速度上升至原来温度，由于其他原因升温未达到规定计划温度，可进行带温升温，要求为＜1000℃，每班带温10℃；＞1000℃，每班带温20℃。
冷却、出炉停火、揭盖后，炉室自然冷却，并逐步抓覆料，以保证出炉时产品温度不大于400℃(坯品表面不发红)。
产品应分层、分料箱放在清理场地进行清理，产品表面及端面必须清理干净。
培烧坯须经外形检查和敲击判别，并按要求进行标识、堆放。
焙烧坯取样分析焙烧结束后，对焙烧坯进行取样分析。
取样数量≮2支，如有废品可选取废品取样分析。
取样位置在取样坯品的上部、中部、下部分别取样分析。
理化指标体积密度≮1.60g/cm2，硼含量(重量比)≮4％，抗压强度≮30MPa。
密度、强度达不到上述指标，需进行浸渍、二次焙烧处理。
焙烧结束后进行低温石墨化，炉芯温度不高于2000℃，终温不低于1800℃。
石墨化炉料技术要求
上述炉料装入石墨化炉通电加热使炉温逐渐上升，炉芯温度达到1900℃，炉芯温度达到要求为停电标准。冷却总冷却时间为400-500小时，坯品温度小于400℃即可出炉进行理化性能分析。
经分析产品理化性能指标为
经检验合格的坯品用机械加工成一定大小的含硼石墨
图1含硼石墨的生产工艺图具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，但不限制本发明。
1.确定糊料总重量为1800kg。按此糊料总重量，准备碳化硼110kg(占糊料总重量的6.1％)。
2.称取人造石墨粒1200kg，干料粒度组成为
装入混捏机中，开机进行干混。干混过程中分批添加碳化硼总共110kg。干混时间为45分钟。
3.干混结束后，一次加入中温沥青490kg，开始湿混，湿混时间为50分钟。
4.将湿混结束后的糊料倒入凉料机开始凉料，糊料温度达到105-120℃后结束凉料。
5.将凉好的糊料加入压机料缸。
6.将糊料挤压成直径175mm，长度不等的坯料，称为生坯。
7.将生坯装如焙烧炉，并采用6-0mm的冶金焦作为填充料，开始加热焙烧。焙烧温度到达1250℃后继续保温20小时后停止加热。
8.冷却出炉后的焙烧坯需清理检查，并取样分析体积密度、抗压强度、硼含量。
9.将合格的焙烧坯装入石墨化炉，开始加热石墨化。石墨化温度控制在炉芯温度不超过2000℃，终温不低于1800℃。
10.冷却处炉后的石墨化坯需清理检查，并取样按含硼石墨的各项理化性能指标进行分析检测，达到要求后移交加工工序。
11.按含硼石墨的表面质量要求及加工形位公差要求进行加工。
12.经过以上各步，获得合格的含硼石墨。
权利要求
1.一种石墨以重量百分比计含有≥4％硼的含硼石墨，并具有如下理化性质
2.根据权利要求1所述的含硼石墨，其特征在于含硼石墨中硼含量(以重量百分比计)为≥4％，它均匀分布在石墨中。
3.如权利要求1所述的含硼石墨的生产工艺为人造石墨经中破碎、磨粉、按干料粒度配料，配好的干料投入混捏进行干混并分次加入碳化硼干混后按比例加入中温沥青进行湿混，湿混后凉料、压型，压型后进行焙烧，合格焙烧坯进行石墨化，石墨化后经冷却机加工成品。
4.根据权利要求3所述的生产工艺，其特征在于以百分重量计人造石墨粒∶中温沥青＝71％±1％∶29％±1％。
5.根据权利要求3所述的生产工艺，其特征在于人造石墨粒径中碎磨粉后各粒级人造石墨粒度为
干料粒度组成为
6.根据权利要求3所述的生产工艺，其特征在于在添加碳化硼时分次加入与石墨粉进行干混。
7.根据权利要求2所述的含硼石墨，其特征在于粘结剂沥青采用中温沥青，它的软化点为
8.根据权利要求3所述的含硼石墨生产工艺，其特征在于石墨化时炉芯温度小于2000℃，大于1800℃。
全文摘要
本发明公开了一种含硼石墨及其制备方法。本发明采用石墨化焦作为原料分批加入碳化硼干混，加入中温沥青湿混，并经压型、焙烧、浸渍、石墨化等多道工艺获得含有≥4％硼并均匀分布的含硼石墨，经分析测试符合标准。
文档编号C04B35/536GK1789201SQ20041009318
公开日2006年6月21日 申请日期2004年12月17日 优先权日2004年12月17日
发明者杨光, 施旭, 凌才贤, 邓华强, 周慧, 刘会忠 申请人:吉林炭素集团上海碳素厂