СПОСОБ ОБЖИГА ПРЕССОВАННОЙ ЭЛЕКТРОДНОЙ ЗАГОТОВКИ Российский патент 2006 года по МПК C01B31/00 

Изобретение относится к технологии изготовления обожженных и графитированных углеродных материалов, применяемых в электрометаллургических производствах, машиностроении, химической промышленности, электрорадиотехнике.

Известен способ обжига прессованной электродной заготовки в однокамерных электрических печах периодического действия с применением углеродистой засыпки [1]. Недостатком этого способа является низкая производительность и высокий расход углеродистых материалов, применяемых для засыпки электродной заготовки.

Известен способ обжига электродной заготовки в многокамерных кольцевых печах непрерывного действия или в туннельных печах непрерывного действия [2]. Этот способ также требует применения углеродистой засыпки для предотвращения деформации электродной заготовки и ее окисления. Применение углеродистой засыпки увеличивает расход тепла на обжиг электродной заготовки и приводит к неравномерности ее нагрева вследствие неравномерной толщины засыпки по отношению к различным частям заготовки. Это вынуждает снижать темп нагрева, увеличивает время обжига и расход энергии на обжиг электродной заготовки.

Близким по достигаемому результату является известный способ обжига прессованной углеродной заготовки, включающий ее термообработку в обжиговой камере в защитной атмосфере путем нагрева газовым теплоносителем, который получают при неполном сжигании газообразного топлива [3].

Недостатком этого способа является повышенный расход дорогостоящего газообразного топлива, что удорожает стоимость получаемой заготовки.

Наиболее близким по технической сущности является обжиг с применением контейнера, А.С. СССР №1786361, с целью повышения выхода годных при обжиге длинномерных заготовок [4]. Недостатком такого обжига является неизбежность окислительного разрушения (обгара) обжигаемых углеродных заготовок при длительном - 96 ч - воздействии температуры 950±50°С.

Технической задачей изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа, повышение качества обжигаемых электродных заготовок.

Решение технической задачи изобретения достигается тем, что в известном способе обжига прессованной электродной заготовки, включающем ее термообработку в обжиговой камере в защитной атмосфере путем нагрева газовым теплоносителем, прессованную заготовку после первичного обжига и пропитки пековым импрегнантом обжигают в металлическом контейнере, нагреваемом газообразным теплоносителем с температурой 750°С, причем защитная атмосфера в контейнере создается газообразными углеводородными продуктами термического разложения пекового импрегнанта и в контейнере поддерживается избыточное давление образующихся газов за счет оснащения контейнера песочным затвором и клапанами.

Дополнительно решение данной технической задачи достигается тем, что первичный обжиг прессованной электродной заготовки проводится в металлическом контейнере, в котором пространство между стенками контейнера и заготовкой заполнено углеродистой засыпкой.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлена обжиговая камера с помещенными в нее металлическими контейнерами с электродными заготовками.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Прессованную электродную заготовку после первичного обжига пропитывают пековым импрегнантом, помещают в стальные контейнеры, оснащенные простейшими устройствами для выпуска образующихся газообразных продуктов термического разложения импрегнанта - песочным затвором и клапанами. Заготовку в контейнере помещают в обжиговую камеру и нагревают газообразным теплоносителем, который получают путем полного сжигания газового топлива. Контейнер нагревают равномерно со всех сторон до конечной температуры не выше 750°С, достаточной для полного коксования пекового импрегнанта [5] и обеспечивающей длительную эксплуатацию стальных контейнеров. Обжигаемая заготовка защищается при этом от окисления выделяемыми углеводородными газообразными продуктами термического разложения импрегнанта, создающими в объеме контейнера избыточное давление по отношению к давлению в обжиговой камере. При нагреве пропитанных заготовок до 750°С выделение газообразных углеводородных газов из импрегнанта происходит в температурном диапазоне от 200°С (начало термического разложения органического импрегнанта) до 750°С. Таким образом, в температурном интервале, опасном с точки зрения возможности окисления углеродистого материала заготовки, она надежно защищена защитной углеводородной атмосферой летучих веществ, выделяющихся из импрегнанта. Равномерный нагрев всей поверхности контейнера до 750°С позволяет избежать перепада температуры по длине и сечению, опасному для сохранности заготовки при обжиге, а приближение теплоносителя к обжигаемой заготовке позволяет устранить перепад между температурой теплоносителя и заготовки в 300-400°С, как это отмечается при обычном обжиге [1]. Получаемые при таком обжиге электродные заготовки имеют чистую поверхность, что не достигается при обжиге заготовки в углеродистой засыпке.

Дополнительные преимущества применения изобретения достигаются в случае проведения первой стадии обжига электродной заготовки в металлическом контейнере, когда пространство между стальной стенкой контейнера и телом заготовки заполняют углеродистой засыпкой, которая предотвращает деформацию заготовки. Защитная атмосфера в контейнере при этом создается за счет выделяющихся из необожженной («зеленой») электродной заготовки углеводородных летучих веществ. При этом обеспечивается равномерный нагрев заготовки и сокращается расход топлива на обжиг.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Прессованные заготовки электродов после первичного обжига, осуществленной в обжиговой камере в углеродистой засыпке, пропитывали пековым импрегнантом. Пропитанные заготовки помещали в металлические контейнеры и обжигали в многокамерной кольцевой печи путем нагрева контейнеров газообразным теплоносителем до температуры 750°С с общей продолжительностью нагрева - 120 часов. Контрольную группу заготовок, обработанных до вторичного обжига по тому же режиму, что и опытные, обжигали по способу-прототипу - в углеродистой засыпке путем нагрева газовым теплоносителем с температурой 1200°С при общей продолжительностью нагрева - 360 часов.

Всего по предложенному способу и по способу-прототипу обожгли по 240 штук заготовок. После обжига на заготовках опытной и промышленной партиях заготовок дефектов, связанных с обжигом, не обнаружено. Показатели качества материала заготовок представлены в таблице 1.

Таблица 1Способ обжигаПоказатели качестваУдельное электросопротивление УЭС, Ом· мм²/мОбъемная плотность, г/см³В контейнерах (предлагаемый способ)42-481,68-1,72В засыпке (способ-прототип)40-491,67-1,73

Приведенные в таблице 1 данные показывают, что качество материала заготовок, обожженных по предложенному способу, не отличается от качества заготовок, обожженных по способу-прототипу.

Проведение первичного обжига прессованных электродных заготовок в металлических контейнерах, в которых пространство между стенками контейнера и заготовки заполнено углеродистой засыпкой, в соответствии с изобретением позволило существенно сократить энергозатраты на обжиг и расход углеродистой засыпки.

Таким образом, применение изобретения позволяет существенно сократить энергозатраты на обжиг электродной заготовки без ухудшения ее качества.

Источники информации

1. Чалых Е.Ф. Обжиг электродов. М., Металлургия, 1981, с.62-79.

2. Янко Э.А. Аноды алюминиевых электролизеров. М., Издательский дом «Руда и металлы», 2001, с.377-388.

3. Судавский А.М., Платонов К.А., Федосеев С.Д. Обжиг углеродных заготовок дымовыми газами. В сб. «Конструкционные материалы на основе графита», № 8. М., Металлургия, 1974, с.46-50.

4. Циркин И.И., Агранян А.Г., Калинин Э.В., Лутков А.И. «Контейнер для обжига углеродных заготовок». А.С. СССР № 1786361.

5. Сюняев З.И. Производство, облагораживание и применение нефтяного кокса. М., Химия, 1973.

Изобретение может быть использовано в электрометаллургических производствах, машиностроении, химической промышленности, электрорадиотехнике. Прессованную электродную заготовку после первичного обжига пропитывают пековым импрегнантом, а затем обжигают в металлическом контейнере, нагреваемом газообразным теплоносителем с температурой 750°С. В контейнере создается защитная атмосфера за счет газообразных углеводородных продуктов термического разложения пекового импрегнанта и поддерживается избыточное давление образующейся газовой фазы путем оснащения контейнера песочным затвором и газовыми клапанами. Первичный обжиг электродной заготовки можно осуществлять в стальном контейнере, нагреваемом газообразным теплоносителем. Пространство между стенкой контейнера и телом заготовки заполняют углеродистой засыпкой, предохраняющей заготовку от деформации. Изобретение позволяет сократить энергозатраты, уменьшить расход теплоносителя и длительность процесса обжига, повысить качество заготовок за счет равномерности их прогрева. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ обжига прессованной электродной заготовки, включающий ее термообработку в два этапа, пропитку заготовки после первого этапа обжига пековым импрегнантом и обжиг на втором этапе в защитной атмосфере в металлическом контейнере, установленном в обжиговой камере, путем нагрева газовым теплоносителем, отличающийся тем, что защитная атмосфера создается газообразными углеводородными продуктами термического разложения пекового импрегнанта с поддержанием их избыточного давления в металлическом контейнере по отношению к давлению в обжиговой камере за счет оснащения металлического контейнера песочным затвором и клапанами, при этом металлический контейнер нагревают до температуры 750°С.2. Способ обжига прессованной электродной заготовки по п.1, отличающийся тем, что первый этап обжига проводят в металлическом контейнере, в котором пространство между стенками контейнера и заготовкой заполнено электродной пересыпкой.