СПОСОБ ЗАГРУЗКИ УГЛЕРОДНЫХ ЗАГОТОВОК В ПЕЧАХ ПРЯМОЙ ГРАФИТАЦИИ Российский патент 2008 года по МПК C01B31/04 

Изобретение относится к производству углеграфитовых материалов, а конкретно к способам загрузки углеродных обожженных заготовок, укладываемых в керне продольно вдоль оси печи, в печах прямой графитации.

Известен способ загрузки углеродных заготовок в печах графитации (а.с. СССР №1764283, кл. МПК 5 С01В 31/04, приор. 15.05.1990 г., «Способ пакетировки длинномерных углеродных заготовок в печах графитации» В.П.Перевезенцев и др.), включающий укладку заготовок слоями последовательно друг за другом параллельно оси печи, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности значений удельного электросопротивления (УЭС) по длине заготовки, заготовки укладывают со смещением каждого последующего слоя заготовок по отношению к предыдущему на 0,3-0,5 длины заготовки вдоль продольной оси печи и с расстоянием между слоями заготовок 0,3-1,0 расстояния между торцами соседних последовательно распложенных одна за другой заготовок.

К недостаткам данного способа загрузки следует отнести то, что не удается добиться достаточного выравнивания УЭС, получаемых после процесса графитации заготовок. Это связано с технологическими особенностями изготовления заготовок, проявляющимися в различии структурной однородности в теле заготовки и, особенно, по торцам. Кроме того, из описания изобретения следует, что пространство между торцами заготовок заполняют гранулированной углеродной пересыпкой. Использование углеродной пересыпки в виде гранул способствует возрастанию переходного сопротивления между торцами заготовок до 70-80 мк·Ом·м (в то время как УЭС заготовок составляет 30-40 мк·Ом·м), что приводит к перегреву зоны контакта при последующей графитации, возникновению «факелов» и, соответственно, брака в виде обгаров и трещин.

Целью настоящего изобретения является разработка способа загрузки углеродных заготовок в печах прямой графитации, обеспечивающего снижение брака по трещинам готовой продукции.

Эта задача решена тем, что в известном способе загрузки углеродных заготовок в печах графитации, включающем укладку заготовок слоями последовательно друг за другом параллельно оси печи, заготовки укладывают таким образом, что торцы заготовок с высоким удельным электрическим сопротивлением примыкают к торцам заготовок с низким удельным электрическим сопротивлением, при этом высокое удельное электрическое сопротивление превышает низкое в 1,5÷2,5 раза. Одновременно при загрузке углеродных заготовок между ними предполагается использовать кольцевые прокладки, выполненные путем прессования из отходов терморасширенного уплотненного графита и стеарина при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отходы терморасширенного уплотненного графита85÷90стеарин15÷10

Упорядочение соединений торцов путем совмещения в зоне контакта торцов с высоким и низким удельным электрическим сопротивлением позволяет уменьшить суммарное удельное электрическое сопротивление в зоне контакта, не допуская при этом совпадения торцов с высоким значением удельного электрического сопротивления. При превышении верхнего предела соотношения (высокое удельное электрическое сопротивление относится к низкому более чем в 2,5 раза) возрастает суммарное удельное электрическое сопротивление соединения. Это приводит к значительному перегреву в зоне соединения и, соответственно, повышению вероятности факелообразования, увеличению количества брака в виде обгаров и трещин. Снижение нижнего предела соотношения (менее 1,5) практически не влияет на дальнейшее уменьшение брака по трещинам. Применение терморасширенного уплотненного графита (получаемого терморасширением естественного графита) в качестве основного материала прокладок позволяет снизить их удельное электрическое сопротивление и, соответственно, УЭС переходного контакта до 20-25 мк·Ом·м. В то же время, применение отходов основного производства позволяет более полно использовать сырье и материалы. В качестве связующего при прессовании прокладок применялся широко распространенный в действующем производстве стеарин.

При содержании отходов терморасширенного уплотненного графита менее 85% и увеличении содержания стеарина более 15% возрастает УЭС прокладки и брак по трещинам. При увеличении содержания отходов терморасширенного уплотненного графита более 90% и уменьшении количества стеарина (менее 10%) значительного повышения УЭС прокладок не наблюдалось, в то же время происходило ухудшение их механической прочности.

Оптимальность выбранных пределов подтверждается результатами испытаний, представленных в таблицах 1-3.

В соответствии с описанным выше способом было загружено в печь прямой графитации 70 заготовок ⊘610 мм длиной 2400 мм (опытные заготовки). Одновременно в ту же печь, но в другую секцию, было загружено 70 заготовок ⊘610 мм длиной 2400 мм по описанию способа-прототипа (контрольные заготовки). Относительная ошибка результатов измерений составила 5-8%.

При обосновании оптимальных пределов соотношения торцов УЭС заготовок (таблица 1) состав прокладок был оптимален и составил, мас.%: отходы терморасширенного уплотненного графита - 87,5%, стеарин - 12,5%.

При обосновании состава прокладок (таблица 2, 3) соотношение УЭС торцов заготовок было оптимальным и составило 2,0.

Таблица 1Влияние соотношения удельного электрического сопротивления (УЭС) торцов заготовок на брак по трещинам готовой продукцииСоотношение УЭС торцовКонтролируемые параметрыБрак по трещинами, %УЭС, мк·Ом·мТорец с высоким УЭСТорец с низким УЭС1,236302,21,551322,52,070353,02,595383,52,7108404,5Контрольный - прототип110458,5

Таблица 2Влияние содержания отходов терморасширенного уплотненного графита в прокладке при содержании стеарина 12,5% и соотношении УЭС торцов заготовок 2,0 на брак по трещинам готовой продукцииСодержание отходов, мас.%Брак по трещинам,%822,1852,487,52.6902,9924,0Контрольный - прототип7,7

Таблица 3Влияние содержания стеарина в прокладке при содержании отходов терморасширенного уплотненного графита 87,5% и соотношении УЭС торцов заготовок 2,0 на брак по трещинам готовой продукцииСодержание стеарина, мас.%,Брак во трещинам, %8,02,1102,412,52,6152,9174,0Контрольный - прототип7,7

Полученные результаты дают основание заявлять, что разработанный способ загрузки углеродных заготовок в печах прямой графитации позволяет снизить брак по трещинам в 2,4÷3,4 раза.

Изобретение может быть использовано в производстве углеграфитовых материалов. Углеродные заготовки в печах прямой графитации укладывают слоями последовательно друг за другом параллельно оси печи таким образом, что торцы заготовок с высоким удельным электрическим сопротивлением примыкают к торцам заготовок с низким удельным электрическим сопротивлением. Высокое удельное электрическое сопротивление превышает низкое в 1,5-2,5 раза. Между заготовками располагают кольцевые прокладки, выполненные путем прессования из отходов терморасширенного уплотненного графита и стеарина. Изобретение позволяет снизить брак по трещинам готовой продукции, 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ загрузки углеродных заготовок в печах прямой графитации, включающий укладку заготовок слоями последовательно друг за другом параллельно оси печи, отличающийся тем, что заготовки укладывают таким образом, что торцы заготовок с высоким удельным электрическим сопротивлением примыкают к торцам заготовок с низким удельным электрическим сопротивлением, при этом высокое удельное электрическое сопротивление превышает низкое в 1,5÷2,5 раза.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что между заготовками располагают кольцевые прокладки, выполненные путем прессования из отходов терморасширенного уплотненного графита и стеарина при следующем соотношении компонентов, мас.%:

отходы терморасширенного уплотненного графита85÷90стеарин15÷10