УГЛЕРОДНАЯ МАССА ДЛЯ САМООБЖИГАЮЩИХСЯ ЭЛЕКТРОДОВ Российский патент 2005 года по МПК C01B31/02 C25B11/12 

Изобретение относится к электротермическим процессам, а именно к электрометаллургии ферросплавов, цветных металлов и сплавов, к электротермии фосфора, карбида кальция и др., и предназначено для использования его при изготовлении непрерывных самообжигающихся электродов рудовосстановительных электропечей.

Известно, что углеродистая электродная масса для самообжигающихся электродов включает термоантрацит, прокаленный металлургический кокс и связующее, предпочтительно, каменноугольный пек [Гасик М.И. Электроды рудовосстановительных электропечей. - М.: Металлургия, 1984, с.74-75].

Недостатком известной углеродистой массы является низкая тепло- и электропроводность, что в дальнейшем сказывается на качестве электродов и технико-экономических показателях процесса выплавки.

Наиболее близкой по технической сущности и результату, что достигается, является углеродистая масса для получения самообжигающихся электродов, состоящая из термоантрацита 10-40%, кокса 10-40%, карбида кремния 25 - 50%, каменноугольного пека 18-28% [Авторское свидетельство СССР №783366, кл. С 25 В 11/12, 30.11.80].

Однако синтезированный карбид кремния, специально вводимый в состав массы, не обеспечивает высокие показатели массы по удельному электросопротивлению и теплопроводности.

В основу изобретения поставлена задача создания углеродной массы для самообжигающихся электродов, в которой совокупность ингредиентов и их количественное содержание позволят повысить электро- и теплопроводность самообжигающихся электродов за счет повышения их склонности к графитации.

Поставленная задача решается тем, что углеродная масса для самообжигающихся электродов рудовосстановительных электропечей, включающая термоантрацит и каменноугольный пек, согласно изобретению дополнительно содержит железококс при следующем соотношении компонентов, мас.%:

термоантрацит 23-57

железококс 25-55

каменноугольный пек остальное

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и техническим результатом, которого можно достичь, состоит в том, что введение в состав углеродной массы для самообжигающихся электродов железококса повышает склонность электрода к графитации за счет физико-химических свойств и, в первую очередь, за счет содержания в его составе металлов, окислов, карбидов и оксикарбидов бора, алюминия, кремния и железа.

Железококс представляет собой продукт углетермического окускования измельченной руды, магнетита, гематита, колошниковой пыли, окалины и его наличие приводит к пассивирующему влиянию на реакционную способность углеродных материалов по отношению к кислороду и реакционным печным газам, выделяющимся на колошнике печи. Они каталитически воздействуют на процесс графитации, увеличивают тепло- и электропроводность самообжигающегося электрода, положительно влияют на характер изменения структуры и пористого строения его рабочего конца.

Установлено, что содержание железококса менее 25% и более 55% приводит к снижению электро- и теплопроводности электрода и понижает его склонность к графитации. Кроме того, увеличение содержания железококса свыше 55% приводит к уменьшению содержания термоантрацита, что, в свою очередь, снижает термическую стойкость электрода.

Приготовление углеродной массы происходит по известной технологии. Твердые углеродные компоненты прокаливают при 1200-1300°С, после чего они подвергаются дроблению с последующим рассевом на барабанных ситах или грохотах. Подготовленные материалы дозируют по видам сырья и гранулометрическому составу в соответствии с данной рецептурой массы, а затем вместе со связующим подают в смеситель, где осуществляется их перемешивание в течение 3-5 мин при 130-180°С, после чего масса формуется в брикеты, которые потом используются для изготовления самообжигающихся электродов.

Содержание компонентов в составе углеродных масс приведено в таблице 1.

Таблица 1

КомпонентыКоличество компонентов, мас.% прототипзаявляемая масса  12345Термоантрацит302023405764Каменноугольный кокс28-----Карбид кремния22-----Железококс-5755402521Каменноугольный пек202322201815

Образцы углеродной массы для самообжигающихся электродов, изготовленные по прототипу и примерам 1-5, испытали. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2ПоказателиСостав углеродной массы прототип12345Теплопроводность, Вт/м-град2,22,64,64,84,22,9Удельное электросопротивление, Ом·мм²/м96,796,195,183,987,696,4

В результате испытаний установлено, что образцы углеродной массы для самообжигающихся электродов, изготовленные из предлагаемого состава (варианты 2-4), обладают более высокой электро- и теплопроводностью по сравнению с известными массами. Следовательно, и электроды, изготовленные из предлагаемой массы, будут также обладать более высокой электро- и теплопроводностью.

Кроме того, проведенные рентгеноконструктивные, теплофизические и электрические исследования показали, что графитация самообжигающегося электрода, изготовленного из предлагаемой углеродной массы, начинается при 1600-1700°С, т.е. на 150-250°С раньше, чем при использовании известной массы, при этом удельный расход электроэнергии снижается на 0,4%.

Изобретение предназначено для электродной промышленности и металлургии. Твердые углеродистые материалы прокаливают при 1200-1300°С, дробят, рассеивают, дозируют, смешивают со связующим 3-5 мин при 140-180°С. Соотношение компонентов, мас.%: термоантрацит - 23-57; железококс - 25-55; каменноугольный пек - остальное. Из расплавленной электродной массы формуют брикеты. Самообжигающиеся электроды, полученные из массы по изобретению, имеют следующие характеристики: удельное электросопротивление - (83,9-96,4) Ом·мм²/м, теплопроводность - (2,6-4,8) Вт/м·град. 2 табл.

Углеродная масса для самообжигающихся электродов, включающая термоантрацит и каменноугольный пек, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит железококс, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Термоантрацит 23-57

Железококс 25-55

Каменноугольный пек Остальное.