[实用新型]艾奇逊型石墨化炉高强度匣钵坩埚

说明书

提供一种艾奇逊型石墨化炉高强度匣钵坩埚，具有一体化成型、上大下小、四棱台形状、圆角Ⅰ过渡的方形匣钵坩埚本体和坩埚盖；坩埚本体底板壁厚δ1处处均匀相等、侧壁壁厚δ2底部大于上部；圆角Ⅰ壁厚从顶点向两侧递减；坩埚槽槽底与侧壁圆角Ⅱ过渡。本实用新型在改善外热型艾奇逊型石墨化炉石墨化提纯坩埚立装装炉生产时产能低、电耗大现状基础上，提升了坩埚本身耐钢丝绳反复吊装摩擦的机械强度，延长了坩埚使用寿命；消除了原先因应力集中导致裂缝出现的影响；降低了坩埚生产的脱模难度，更具多重现实意义和推广价值。

技术领域

本实用新型属基于艾奇逊型石墨化炉石墨负极提纯用石墨坩埚技术领域，具体涉及一种艾奇逊型石墨化炉高强度匣钵坩埚。

背景技术

随着锂电池石墨负极需求的不断增长，负极石墨提纯产业迅速扩大，目前，市场上完成负极材料提纯的石墨化炉主要分为两类，一类是内热式设计的串接炉，另一类是外热式设计的艾奇逊型石墨化炉。其中，外热式艾奇逊型石墨化炉较内热式的串接炉，由于设备构成简单、操作方便、因此长期以来一直是碳素工业石墨化生产企业主要采用的炉型热工设备。然而，如何提高外热式艾奇逊型石墨化炉的热效率，减少因过剩电阻料填充所产生的不必要的电能消耗，并提升单炉提纯产量，是困扰企业使用该炉型生产的难题。现有技术下，使用艾奇逊型石墨化炉进行负极材料提纯所用的填料坩埚直径为φ500mm或600mm,高1100mm的圆柱形坩埚(如图1所示)，并采用两层立装装炉(如图2、图3所示)，单炉装料量为35-40吨，而受圆柱坩埚的圆切外形影响，相邻坩埚之间预留较多圆切空间，且必须用电阻料填充，而电阻料的填充不仅增加了更多电能消耗，且限制了该炉型的单炉产能比。为此，授权公告号为CN203269577U的石墨化炉提出采用外形为长方体，截面为正方形，内槽呈圆柱体的新型坩埚填料(如图4所示)，但该外方内圆式石墨坩埚在实际应用时，受坩埚本体四角厚壁处热阻远大于四边薄壁处热阻影响，非常不利于保证石墨负极材料提纯品质的均一性；此外，一些采用分体式方形石墨坩埚，以及多孔状方形石墨坩埚的设计，又存在因制孔或分体可拆卸结构本身，导致的坩埚整体机械强度降低，不利于整体吊装出炉，实际重复利用率并不如预期理想，以及密封性欠佳的弊端。为此，为规避外热式艾奇逊型石墨化炉前述类型坩埚的技术缺陷，我公司于2017年10月18日提交了申请号为ZL2017213395291,名称为《用于艾奇逊型石墨化炉的匣钵坩埚》的技术方案。但该匣钵坩埚技术方案虽具有提升产能比、保证石墨负极材料提纯品质更为均一的优势。但是，在生产过程中尤其是用钢丝绳吊装出炉的过程中，以及企业在生产过程中发现，在以下方面仍有待改进和完善：1、由于坩埚本体1为直棱柱结构，对于该类方形坩埚的生产企业来说，存在脱模不易的弊端；2、方形坩埚本体1在用钢丝绳对其反复吊装进出炉的过程中，棱边圆角104所受外力压强最大，若坩埚本体1的壁厚在圆角104处仍均匀相等，则该处最易变形并出现裂缝，坩埚耐用度以及寿命有待改善；3坩埚槽103槽底与内侧壁为直角过渡，直接导致该处应力集中，从弹性力学考虑是影响物体产生疲劳裂纹的主要因素，亦影响坩埚本体使用寿命和整体机械强度；对此，现提出如下改进技术方案。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：提供一种艾奇逊型石墨化炉高强度匣钵坩埚，通过一体成型、通过特殊尺寸控制的上大下小、上薄下厚、方便脱模、带圆角Ⅰ、圆角Ⅱ过渡的方形匣钵坩埚；保证其所生产的锂电池石墨负极产品均一性的前提下适当增加方形匣钵坩埚的Ⅰ壁厚；并在坩埚槽槽底改进为圆角Ⅱ过渡的形状、结构改进；解决现有技术下艾奇逊型石墨匣钵坩埚用钢丝绳反复吊装出炉时圆角Ⅰ过渡处机械强度薄弱导致坩埚使用寿衰减的技术问题；并通过圆角Ⅱ过渡解决坩埚槽槽底原先因应力集中易导致坩埚出现疲劳裂纹的技术问题；通过特殊尺寸控制的上大下小、上薄下厚的匣钵结构坩埚，解决一体成型的坩埚本体坩埚生产企业快速脱模的技术问题。综合上述改进，提升单炉产能20-25％；并同时保证用其生产的锂电池石墨负极产品的均一性，为生产企业以及应用企业均带来可观的产能、产值、耐用、易生产等实际收益。