Защитное покрытие графитового электрода дуговой электропечи Советский патент 1983 года по МПК H05B7/85 

(54) ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ ГРАФИТОВОГО ЭЛЕКТРОДА ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ

1

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано при подготовке или изготовлении электродов и выплавке металлов и сплавов в электродуговых сталеплавильных печах.

Известно огнеупорное покрытие электродов, электродуговых печей; содержащее,: магнезит , жидкое стекло 38-42, мел 22-28 1J.

Однако данное покрытие характеризуется недостаточной термической стойкостью и прочностью сцепления с электродом, что приводит к отслаиванию и разрушению покрытия .в период работь печей. Защитная роль покрытия сводится к формированию слоя материала с компонентами, обладающими огнеупорными свойствами, при этом отсутствует химическая защита углерода. Кроме того, при высоких температурах компоненты Покрытия взаимодействуют с углеродом, окисляя его, что приводит к снижению механической прочности покрытия и его отслоению от электрода.

Наиболее близким к предлагаемому является защитное покрытие, содержащее жидкие углеводороды и мелкодисперсный порошок. В этом покрытии в качестве порошка используют алюминиевую пудру .

Недостатком указанного покрытия является то, что алюминий после испарейия керосина на поверхности электрода не образу5 ет с углеродом термодинамически прочных соединений, а окислы алюминия, формируемые на поверхности электрода при работе дуговой печи, плохо защищают углерод от окисления, так как на границе углерод элек 0 трода-окисел алюминия идет диффузионное окисление углерода электрода с образованием окиси углерода, что приводит к отслоению корочки окиси алюминия, .разрушению покрытия и поверхности электрода.

15 Цель изобретения - повыщение стойкости графитовых электродов в агрессивной газовой смеси.

Указанная цель достигается тем, что покрытие, содержащее жидкие углеводороды и мелкодисперсный порошок, в качестве указанного порошка содержит порошок сплава металла с карбидобразующими материалами при следующем соотношении ингредиентов, вес.°/о:

Мелкодисперсный

порошок5-50

Жидкие углеводороды50-95 .

Целесообразно использовать порошок дисперсностью 0,01 -1,0 мм при содержании карбидобразующих материалов 30-95 вес.%.

Жидкие углеводороды (керосин, бензин, олифа и др.) хорошо смачивают поверхность грас|)ИтоБых электродов, что обеспечивает проникновение в поры графитового электрода мелкодисперсного порошка кремнистого и (или) кальциевого сплава. При нагревании графитового электрода с жидкими углеводородами в порах электрода без доступа кислорода происходит пиролиз жидких углеводородов с образованием сажистого углерода. В порах и на поверхности графитового электрода кальций и кремний мелкодисперсного порошка сплава являются карбидобразующими элементами и при образовании сажистого углерода взаимодействуют с углеродом, что приводит к формированию карбидов кремния и (или) кальция в порах и на поверхности электрода. Карбиды кремния и (или) кальция обладают высокой термодинамической дрочностью при работе электродов в агрессивных газовых смесях (воздух, кислород, галогенсодержащие смеси, азотсодержаш,ие смеси и др.). Температура разложения и плавления карбидов кремния и кальция значительно выше температуры нагрева поверхности электрода при работе в сталеплавильных агретатах, что обеспечивает высокую прочность и стойкость покрытия, содержащего в процессе работы карбиды кальция и (или) кремния. Механическая прочность покрытия и его хорошее сцепление с поверхностью электрода достигается образованием химического соединения карбидов с поверхностью электродов и пор при работе электродов в сталеплавильных агрегатах.

При содержании кремнистого и (или) кальциевого сплава в покрытии менее 5 вес. количество кремния и (или) кальция недостаточно для образования плотного покрытия из карбидов кремния и (или) кальция, что снижает механическую прочность, стойкость и защитные функции покрытия электрода.

При содержании кремнистого и (или) кальциевого сплава в покрытии более 50 вес.°/о вязкость покрытия резко увеличивается, проникновение порошка сплава с жидкими углеводородами в поры электрода снижается, .покрытие формируется только на поверхности электрода, снижается механическая прочность покрытия, происходит его отслоение от электрода и снижается стойкость электрода.

При дисперсности порошка менее 0,01 мм технология изготовления порошка указанных размеров затруднена, требуются специальные методы получения порошков, например газофазное, плазмохимические осаждения и другие, применение которых экономически нецелесообразно вследствие их высокой себестоимости, а положительный эффект от применения предлагаемого защитного покрытия не оправдывается затратами на его изготовление.

При дисперсности порошка более 1,0 мм

проникновение кремнистого и (или) кальциевого сплава в поры графитового электрода затруднено, защитное покрытие формируется только по поверхности электрода, что снижает механическую прочность и сцепляемость защитного покрытия с электродом, вследствие чего снижается стойкость графитовых электродов.

При содержании кремния в кремнистом и (или) кальциявкальциевом сплавах менее

30 вес.% количество вводимого кремния и (или) кальция в покрытии недостаточно для формирования карбидов кремния и кальция, на поверхности электрода формируются различные фазы, которые по своим защитным свойствам значительно хуже карбидов кремния и кальция.

При содержании кремния и (или) кальция в сплаве более 95 вес.% стоимость затрат на изготовление защитного покрытия не оправдывается повышением стойкости электрода. Сплавы с высоким содержанием кремния и кальция дорогостоящие и применять их для формирования защитных покрытий неэффективно. В качестве конкретных материалов в составе предлагаемого покрытия предусматривается применять сплавы крем0 ния и кальция с железом следующих марок СК25, СКЗО (ГОСТ 4762-71) стоимостью 42 коп/кг, ФС-65, ФС-75 (ГОСТ 1415- 78) и другие сплавы с дополнительным легированием чистым .кремнием и кальцием. Размол указанных сплавов осуществля5 ется на мельницах бегунах и импульсных измельчителях до порошка фракций 0,01 - 1,5 мм. В качестве жидких углеводородов предусмотрено применять авиационный бензин марки Б70 (ГОСТ 1012-54) стоимостью 9 коп/л, А66, 72, 76, АиЭЗ и другие стоимостью 13-21 коп/л (ГОСТ 2084-67), уайт-спирт (ГОСТ 3134-52), керосин тракторный (ГОСТ 1842-52), керосин осветительный (ГОСТ 4753-79) и другие. Указанные углеводороды хорощо сма5 чивают графитизированные электроды, обеспечивают проникновение кремнистого и (или) кальциевого порошка в поры электрода. Защитное покрытие предусматривается наносить кистью, распылителем в струе газа и окунанием электродов в раствор с по следующим его вращением при многократном повторении нанесения покрытия. Нагрев поверхности электродов для формирования карбидов осуществляют индукционным методом, электрической или плазменной дугой, инфракрасным и другими видами излучения. Пример. Проверку предлагаемого защитного покрытия проводят на графитизированных электродах марки ЭГОА (ГОСТ 4426- 71) диаметром 400 мм, применяемых для выплавки сталей различных марок в электродуговых печах типа ДСП-25. Стойкость электродов проверяют по расходу электродов на одну тонну выплавляемого металла. Фактический расход графитизированных электродов ЭГОА отечественного производства без защитного покрытия составляет 7.2 кг/т.

При применении защитного покрытия известного состава расход электродов снижается на 0,2 кг/т, что не обеспечивает экономического эффекта от применения вследствие существенных затрат на создание покрытия. Предлагаемое защитное покрытие изготавливают из кремнистых и кремнекальциевых сплавов марки СК-30 ГОСТ 4762- 71 и ФС-75 ГОСТ-1415-78 с дополнительным легированием при сплавлении чистыми по составу кремнием, кальцием или железом для выбора оптимальных пределов составов. Кремнистые и кремнекальциевые сплавы дробят и измей5.ьчают на бегунах и импульсных измельчителях до мелкодисперсного порошка размером 0,01:1,5 мм и вводят его в жидкие углеводороды, в качестве которых применяют авиационный бензин марки Б70 (ГОСТ 1012-54). Состав защитного покрытия контролируют по весу вводимого кремниевого или кремнекальциевого сплава. Защитное покрытие наносят кистью и пульверизаторами (мелкодисперсную 0,01 - 0,08 мм фракцию порощка). Защитное покрытие сушат и нагревают в струе газа при 1000-1250°С без доступа кислорода до формирования слоя сажистого угл ерода и карбидов кргемния и кальция на поверхности электрода. После формирования карбидов кремния и кальция электроды нагревают до 1300-1800°С для карбидизации слоя защитного покрытия, что обеспечивает упрочнение слоя покрытия и его высокую механическую и термическую стойкость. Затем, после охлаждения, электрод устанавливают в электропечь и проводят испытания при стандартных режимах проведения плавки.

Расход графитизированных электродов при предлагаемом покрытии снижается до 6,4 кг/т, что- составляет 0,6 кг/т экономии электродно о материала по сравнению с расходом при известном покрытии.

Экономический эффект составляет 0,5- 1,2 руб/т.

Формула изобретения

. Защитное покрытие графитового электрода дуговой электропечи, содержащее жидкие углеводороды и мелкодисперсный порошок, отличающееся тем, что, с целью повышения стойкости электрода в агрессивной газовой смеси, в качестве указанного порошка использован порошок сплава металла с карбидобразующими материалами при следующем соотношении ингредиентов, вес.% Мелкодисперсный порошок дисперсностью 0,01 -1,0мм5-50

Жидкие углеводороды50-95

2. Покрытие по п. 1,. отличающееся тем, что порошок содержит 30-95% карбидобразующих материалов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 354615, кл. Н 05 В 7/08, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 300522, кл.. Н 05 В 7/06, 1970.