ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ Российский патент 2009 года по МПК H05B7/14 F27B3/10 

Изобретение относится к электропроводящему составу для стыкового соединения расходуемых углеродсодержащих электродов, используемых в дуговых электрических печах.

В процессе работы электродуговой печи необходимую для плавки шихты энергию подводят через графитизированные электроды, соединенные в колонны, выполненные в виде набора электродов, соединенных между собой с помощью ниппелей. По мере расходования электрода электродные колонны периодически удлиняют путем свинчивания заранее подготовленных новых электродов и ниппелей к ним. Для предотвращения развинчивания резьбового соединения часто применяют клеевые составы или штифты.

Из патента GB 1409334 известна электропроводящая клеевая композиция на основе эпоксидного, фуранового или фенолформальдегидного полимера с отвердителем.

Из патента US 4208149 известна клеевая композиция на базе полиуретана, способная испаряться при достижении температур ≈200°С.

Из патента RU 2107413 известно использование в качестве клеевого состава фенольных синтетических смол с низким молекулярным весом, точка плавления которых перемещается в область температур выше 60°С после добавления в качестве катализатора полимеризации некоторого количества гексамина (гексаметилентетрамина (CH₂)₆N₄).

В патенте ЕР 0260529 раскрывается электропроводящий состав, наиболее близкий к предложенному, содержащий частицы пека и других углеродных материалов - графита, кокса, углерода в смеси с вспенивающим агентом, в качестве которого применяют серу, нитрированное отфильтрованное масло или 2,4-динитроанолин или их смесь.

К недостаткам известных материалов относится большое удельное сопротивление образующегося переходного слоя - контакта при температуре выше 900°С.

Задачей изобретения является повышение электропроводности резьбовых соединений расходуемых электродов для дуговых печей при температуре их эксплуатации до 2000°С.

Поставленная задача решается электропроводящим составом для стыкового резьбового соединения расходуемых углеродсодержащих электродов, используемых в дуговых электрических печах, содержащим графит, в соответствии с которым он дополнительно содержит жидкое стекло, а в качестве графита - интеркалированный графит с размером частиц 100-400 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Интеркалированный графит 40-60 Жидкое стекло остальное

Сущность изобретения состоит в следующем.

При нагревании резьбового соединения с использованием заявленного состава происходит интенсивное расширение интеркалированного графита, электропроводящий состав расширяется и уплотняет резьбовое соединение углеродных стержней (заполняются все пустоты, раковины, поры и т.п.), таким образом получается практически монолитное соединение с равномерной электропроводностью.

Размер частиц интеркалированного графита, используемого в заявленном составе, оказывает следующее влияние:

- при размере частиц менее 100 мкм происходит недостаточное уплотнение расширенного материала и, как следствие этого, снижение электропроводности соединения;

- при размере частиц более 400 мкм нарушается равномерность распределения пасты в резьбовом соединение и снижение электропроводности.

Соотношение компонентов в заявленном составе является оптимальным, так как при содержании интеркалированного графита менее 40% происходит заметное снижение электропроводности, а при более 60% консистенция состава не позволяет качественно нанести состав на соединяемые элементы.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Для получения состава брали интеркалированный (окисленный) графит по ТУ 5728-006-12267785-96 и жидкое стекло по ГОСТ 13078-81.

Указанный состав перемешивали в смесителе Z-образного типа без подогрева до получения однородной массы (20-30 минут).

На одном графитовом электроде диаметром 120 мм нарезали наружную резьбу с шагом 6,35 мм, на втором электроде - внутреннюю с тем же шагом.

Резьбовое пространство соединенных электродов промазывали приготовленным составом. Изготовленное резьбовое соединение помещали в муфельную печь, где моделировали разогрев электродов в процессе эксплуатации до температуры 1500°С.

К концам электродов подводили электрические контакты, которые позволяли определять сопротивление графитового резьбового соединения при различных температурах.

При достижении температуры эксплуатации графитовых электродов выше 250°С в массе электропроводящего состава происходит разложение интеркалированного графита со значительным увеличением его объема, что приводит к уплотнению резьбового соединения и, как следствие, к увеличению электропроводности образца. Дальнейшее повышение температуры до 1500°С существенно не влияет на электропроводность резьбового соединения, которое, практически, не отличается от электропроводности массива графитового стержня.

В таблице 1 приведены три примера электропроводящего состава.

В таблице 2 приведены результаты испытаний.

Таблица 1 Компоненты состава Содержание компонентов в составе, мас.% Состав 1 Состав 2 Состав 3 Интеркалированный графит с величиной частиц, мкм 100 40 - 60 400 - 50   Жидкое стекло 60 50 40

Таблица 2 Температура, °С Удельное сопротивление образца, мкОм·см Электрод графитовый монолитный Резьбовое соединение Образец 1¹ Образец 2² Образец 3³ Образец 4⁴ 25 750 1248 936 952 911 100 743 1210 902 917 901 150 738 1179 886 897 883 200 730 1164 864 881 861 250 715 1115 803 844 810 300 706 1087 769 775 771 400 648 1007 704 709 700 600 611 986 652 659 645 800 581 957 601 611 593 1000 568 917 584 582 571 1500 510 892 525 527 515 ¹ без электропроводящего состава ² состав 1 (см. таблицу 1) ³ состав 2 ⁴ состав 3

Таким образом, предложенные составы электропроводящих материалов обеспечивают прочное бездефектное резьбовое графит-графитовое соединение при минимальных потерях электроэнергии в месте контакта соединяемых материалов.

Изобретение относится к электропроводящему составу для стыкового соединения расходуемых углеродсодержащих электродов, используемых в дуговых электрических печах. Состав содержит, мас.%: интеркалированный графит с размером частиц 100-400 мкм - 40-60 и жидкое стекло - остальное. Изобретение позволяет повысить электропроводность углерод-углеродных резьбовых соединений расходуемых электродов для дуговых печей при температуре эксплуатации до 2000°С и выше, уменьшить контактное сопротивление в месте соединения, а также снизить удельный расход электродов в процессе плавки. 2 табл.

Электропроводящий состав для стыкового резьбового соединения расходуемых углеродсодержащих электродов, используемых в дуговых электрических печах, содержащий графит, отличающийся тем, что он дополнительно содержит жидкое стекло, а в качестве графита - интеркалированный графит с размером частиц 100-400 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Интеркалированный графит 40-60 Жидкое стекло Остальное