Способ получения графитированных электродов Советский патент 1977 года по МПК C25B11/14 C01B31/04 

1

Изобретение относится к области производства электродов электродуговых печей для выплавки металлов,

Известен способ получения углеграфитоBbTX. изделий, включающий пропитку графити- 5 рованных изделий эмульсией полиэтилена при 15-25 С с применением вакуума и давления.

Недостатком этого способа является низ4. кая термостойкость пропитывающего вещества. В проивссе нагрева при 300-500 С no-i ю лиэтилен полностью разлагается с вьэделением газообразных продуктов, в результате чего эффект пропитки исчезает.

Известен также способ получения графи- тированных изделий, включающий их пропит- 15 ку полимерными смолами, такими как смеси фурилового спирта и малеинового ангидрида с этилаеллюлозой или дивинилбензол и смеси фурфурола с фенолом.

Недостатком таких пропитывающих вещес1гв является необходимость применения токсичных органических растворителей, требующих специальных условий труда, и сравнительно большая стоимость реактивов.25

Прототип ом, СП ос оба является способ noirjf чения графитированных электродов, включаю щий пропитку обожженьос электродов каменноугольным пеком и последующие обжиг и графитацию.

С целью увеличения плотности и механи-i ческой прочности операции пропитки и обжига могут повторяться.

Однако этот способ характеризует нерав-t номернсють пропитки вследствие миграции пека в мелкие поры и снижение привеса nociie первой пропитки, низкая производительность {фоцесса; сложность ведения процесса обжяга и графитации пропитанных изделий; ваяв-i чие в каменноугольном пеке жавп огёвша полициклических углеводородов.

Целью изобретения является повышение и равномерность механической прочностн по объему электродов и улучшение условий тру4да.

Это достигается тем, что повторную протпитку графитированных электродов ведут по ливинилацетатной эмульсией (ПВАЭ) с последующей сушкой и обжигом при 70О-&ОО С. Пропитку ПВАЭ проводят нри давленни 1О76 MM рт.ст, при 1-90 С в течение 206О мин, сушат при 0-20О С в течение 510 час. Выбор ПВАЭ для пропитки графитированных изделий, работающих в условиях высоких тем ператур, обусловлен тем, что при ее использовании отпадает необходимость предварител ного нагрева заготовок и самой жидкости, так как вязкость и смачивающая способность ПВАЭ не зависят от температуры, а также последующей после пропитки термообработки изделий при повышенных температурах, так как ПВАЭ самополимеризуется при нормальной температуре. Таким образом, цикл пропитки сокрашается и упрощается. ПВАЭ не токсична, может долго храниться без изменений, при употреблении не требует дополнительных мер по технике безопасности, используется для пропитки в таком виде, в котором поступает от поставщика. Вьшускается отечественной промышленностью по ГОСТ 10002-62. Обладая низкой вязкостью и большой подвижностью частиц в водной среде, ПВАЭ легко заполняет поры изделия. В процессе нагрева ПВАЭ не проходит через жидкое состояние, поэтому отсутствуе явление миграции, вследствие чего упрочнение заготовки происходит равномерно по все му объему. Способ осуществляется следующим образом. Шихту из нефтяного кокса (гранулы до 10 мм) загружают в смеситель, перемешивают 5-10 мин, подают каменоугольный пек, производят совместное перемешнвание в течение 50 мин при 135-170 С. Полученную электродную массу прессуют на прошивных прессах и обжигают со скоростью подъема температуры 2,5-3,5 град/час и выдержкой при максимальной температуре 13ОО С в течение 20 час. Обожженные заготовки пропитывают пеком в специальных обогреваемых автоклавах. Предварительно на гретые до ЗОО С заготовки загружают в автоклав и выдерживают под вакуумом 3040 мин при давлении около 100 мм рт.ст. Затем в автоклав вводят расплавленный пек и создают избыточное давление около 5 атм Время оопитки 5-8 час, температура - око ло 2ОО С. Пропитанную заготовку повторно обжигают и графитируют со скоростью 4 О град /час с максимальной температурой 2600280О°С. Графитированные заготовки пропитывают ПВАЭ. Пропитку проводят в автоклав© при давлении 10-76 мм рт.ст. при температуре 1-90 С в течение 20-60 мин. После пропитки заготовки сушат при температуре О-2ОО°С в течение 5-10 час. Затем заготовВ12 ки обжигают в восстановительной среде при температуре 700-800 С со скоростью нагрева 30-60 С (час под атмосферным давлением либо разряжением 1-10 мм рт.ст. в обычных камерных печах для обжига электродов, обогреваемых газом. Пример. 1200 кг нефтяного кокса (гранулы до 4 мм, удельное электросопротивление - 540 ом «мм /ми истинная плотность 2,06 г/см ) загружают в смеситель, перемешивают в течение 10 мин, затем вводят 400 кг каменноугольного пека (с температурой размягчения 83,5 С, выходом летучих 55,8% и содержанием нерастворимых в, толуоле веществ 30,36%) и продолжают совместное перемешивание в течении 50 мин при температуре 165 С. Полученную массу прессуют на прошивном прессе с усилием 1600 т. Отпрессованные заготовки 325 мм в количестве 5 т обжигают со скоростью 3град/час и выдержкой при максимальной температуре 13.00 с в течение 20 час. Обожженные заготовки пропитывают каменноугольным пеком (имеющим температуру размягчения 68 С, выход летучих 61%, содержание нерастворимых в толуоле веществ 25%). Параметры пропитки пеком: Температура заготовок перед загрузкой в автоклав-300 С; Время выдержки в вакууме - 3 О мин Величина вакуума - 100 мм рт.ст. Величина давления - 5 ат Температура в автоклаве - 200 С Время пропитки - 7 час. Пропитанные пеком заготовки обжигают при вышеуказанных параметрах обжига и графитируют со скорсютью 40 град/час при максимальной температуре 2700 С. Графитированные заготовки пропитывают ПВАЭ при следующих режимных параметрах: Величина вакуума -76 мм рт.ст. Выдержка - 60 мм Температура эмульсии в автоклаве Температура сушки - 200 С Время сушки- 5 час. Затем электроды обжигают при температуре 700-800 С в восстановительной среде со скоростью 30-60 град/час в кольцевой камерной печи под давлением 1 мм рт.ат. П р и м е р 2. Графитированные заготов КИ| полученные так, как описано в примере 1, пропитывают ПВАЭ при следующих условиях:Величина вакуума - 1О мм рт.ст. Выдержка- 20 мин Температура эмульсии - 20 С Температура сушки - 90 С Время сушки- 7 час. П р и м е р 3, Графитированные заготовки, полученные так, как в примере 1, пропитывают ПВАЭ при следующем режиме: Величина вакуума- 40 мм рт.ст. Выдержка- 30 мин Температура эмульсии - 50 ( Температура сушки Время сушки- 10 час. В таблице приведены сравнительные данные по плотности и механической прочности графитированных изделий, полученных по известному способу и по настоящему способу (для заготовок диаметром 325 мм). Как видно из таблицы изделия, полученные по настоящему способу, характеризуются более высокой прочностью и меньшей пористостью по объему заготовок. Прирост прочности по настоящему способу составляет 18%, а по известному - 6-10,3%.

1,62-1,63 27-26 Формула изобретения 1. Способ получения графитированных электродов, включающий пропитку обожженны электродов каменноугольным пеком, обжиг, графитацию и повторную пропитку, отличающийся тем, что, с целью повы- шения механической прочности по объему электродов и улучшения условий труда, пов1,72-1,77

1,72-1,77

1,74 23 19-22 торную пропитку графитированных электродов ведут поливинилацетатной эмульсией с последующей сушкой и обжигом при 700800 С. 2. Способ по п. 1,отличающийс я тем, что пропитку поливинилацетатной эмульсией проводят при давлении 10-76 мм рт. ст. при 1-90°С в течение 20-60 мин, сушат при 0-200°С в течение 5-1О час.