Способ защиты графитизированного электрода

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (n)1 001516 t ф г .Г (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено06.11.81 (?1) 3350824/24-07

Р М К з с присоединением заявки ¹

Н 05 В 7/08

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (Щ УДК 621,365 °.22 (088.8) Опубликовано 2802.83. Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 2802.83 т

Ю

П.И. Иващенко, A.Ï. Васильев, Н „ В-...Теребой ;-т-:- .;.

И,С. Мокшаев, A.A. Воловик и Ю.f,Аделъййфн, / (72) Авторы изобретения

1 ,2 у

Ъ<

Р

t (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ГРАФИТИЗИРОВАННОГО

ЭЛЕКТРОДА

Изобретение относится к электро термии и может быть использовано при подготовке электродов для выплавки металла в электродуговых и плазменнодуговых печах.

Известен способ защиты угольных и графитизированных электродов дуговых сталеплавильных печей от-сгорания в процессе плавки, заключающийся в том, что поверхность электродов пропитывают под давлением водным раствором борной кислоты с.последующей термообработкой до образования пленки борного ангидрида. Перед пропиткой поверхности электродов обрабатывают вакуумом (11.

Недостаток этого способа — низкая стойкость защитного покрытия стекловидной пленки борного ангидрида при высоких температурах в активной газовой атмосфере.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ защиты графитизированного электрода дуговых и плазменных печей, при котором предварительно его вакуумируют, пропитывают поверхность электрода .водным раствором солей металлов и подвергают термообработке (23.

Недостаток этого способа — низкая стойкость при высоких температурах и окислительной атмосфере в плавильной печи защитного покрытия стекловидной пленки, содержащей борный ангидрид и КВ34, а также снижение механических свойств выплавленного металла (ударной вязкости) вследствие проникновения при плавке в жидкий металл микропримесей цветных металлов (висмута 1.

Цель изобретения — повышение стой» кости электрода при работе в окислительной атмосфере, 15 Д я достижения указанной цели в качестве солей используют соли карбидообразующих металлов, пропитку производят на глубину 0,01-0,1 диаметра электрода, а термообработку проводят последовательно в две стадии при 80-150 и 900-1500 С.

Причем перед предварительным вакуумированием электрод нагревают до

200-800 С.

Растворимые в воде соли карбидообразующих металлов после пропитки и сушки осаждаются в порах электрода.

Нагрев электрода до температуры карбидообразования обеспечивает формиЗО рование на поверхности пор электро1001516 да карбидов металлов, при этом газообразные продукты реакции удаляются ,.из пор вследствие большой подвижности молекул и атомов газа. Сформированный карбидный слой на поверхности пор электрода защищает углерод электрода от воздействия окислительной атмосферы плавильного агрегата, так как карбиды металлов термодинамически более устойчивы к окислению, чем углерод, поэтому стойкость графитовых электродов повышается.

Глубина пропитки электрода определяет защитные свойства покрытия и его стойкость при эксплуатации.

Нагрев электрода до 200-800 С перед вакуумированием обеспечивает повышение пористости приповерхност-! ного слоя электрода вследствие десорбции воды, удаления легкоиспаряемых веществ с поверхности пор электрода, а также частичной возгонки графитизированного материала электрода, Это позволяет повысить проникновение солей карбидообразующих металлов на большую глубину от поверхности электрода и устранить воздействие легкоиспаряемых веществ на процесс карбидообразования при термообработке электродов. После пропитки электроды обрабатывают последовательно в две стадии при двух температурных уровнях 80-150 .и 900-1500 С, обеспечивающих сушку в первом случае,и карбидообразование во втором. Процесс карбидизации электрода проводится в течение 1,0-2,5 ч при 1300-1500 С, что обеспечивает упрочнение карбидов металла, повышение их термодинамичебкой и механической прочности.

При пропитке электрода водным раствором солей карбидообразующих металлов на глубину менее 0,01 диаМетра электрода толщина поверхност) ного слоя электрода, содержащего карбиды металлов, недостаточна для защиты электродов в условиях плавки металла в окислительный период при повышенных содержаниях кислорода и окислов в газбвой атмосфере плавильного агрегата. Стойкость электродов остается низкой и затраты на создание защитного покрытия не перекрываются, положительным эффектом от экономии графитизированных электродов.

При пропитке электрода водным раствором солей карбидообразующих металлов на глубину более 0,1 диаметра электрода карбиды металлов поверхностного слоя оказывают существенное влияние на процесс горения плазменной или электрической дуги в правильном агрегате. Это приводит к снижению стабильности горения дуги и увеличению длительности плавки, что экономически нецелесообразно.

При 80-150 С проводится сушка водного раствора в порах электрода.

При менее 80 С длительность времени сушки увеличивается значительно, .так как процесс удаления воды идет за счет десорбции с поверхности пор

5 электрода При более 150 С происходит интенсивное парообразование и унос солей карбидообразующих металлов с поверхности электрода за счет потока пара из пор электрода, расположенных в более глубоких его слоях.

При менее 900 С процесс карбидообразования замедлен, идет насыщение поверхности пор электрода карбидообразующими металлами за счет их диффузии в углероде, а не хими l5 ческого взаимодействия и перестройки

1структуры поверхности пор электрода.

Нагрев до более 1500 С при карбидообразовании и карбидизации электрода не приводит к дополнительному увеличению стойкости электрода, но затруднено в техническом исполнении. Нагрев электродов до менее 200 С перед предварительным вакуумированием не обеспечивает увеличение пористос»

1 ти поверхностного слоя электрода и глубины проникновения раствора солей

1 при пропитке вследствие низких ско. ростей десорбции газообразных веществ . и возгонки с поверхности электрода.

Нагрев электродов до более 800ОС

,перед предварительным вакуумирова1 нием нецелесообразен, так как при этой температуре уже достигается глубина проникновения 0,1 размера сечения (диаметра) электрода и даль35 нейший нагрев только увеличит глубину проникновения без повышения защитных свойств покрытия солями карбидообразующих металлов.

В качестве. растворимых в воде

4р солей карбидообразующих металлов предусматривается испольэовать следующие вещества: BaI 2 -иодистый барий (растворимость 246 г на 100 г воды при 70 ОС воды ), Ва (С Н эО g) > Н20

45 уксуснокислый барий (растворимость

88,4 г на 100 г воды при 24ОС), ВаС12 2Н О вЂ” хлористый барий (растворимость 38,4 г на. 100 r воды при

20 С воды), ВаСгОф — хромокислый барий (высокая растворимость), C (C H 0 ) Н 2 - уксуснокислый хром (растворимость высокая), Сг С1 ° 10Н20 - хлористый хром (высокая растворимость), TiC1 — треххлористый титан (растворимость высокая), Т1 (С 04 ) 2- 2Н20 — щавелевокислый .титан; ЕгОС1 g. 8H O — цирконий хлористый (высокая растворимость) и другие растворимые в воде соли.

60 Растворы карбидообразующих солей ,в воде перед пропиткой или электро дов под вакуумом целесообразно подо,гревать до температур, при которых осуществляется пропитка электродов

65 (40-60 С).

1001516

Формула изобретения

Составитель В. Пономарев

Редактор И. Ковальчук Техред Е.баритончик Корректор И. Шулла, Заказ 1455/77 Тираж 843 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Нагрев самих электродов до 200800 С перед вакуумированием прово дят пропусканием высокотемператур;ного газа над поверхностью электро- да, теплопередачей от нагретых стенок автоклава, высокочастотнЫМ полем и другими методами с использованием энергии излучения.

П р И.м е р. Проверку способа защиты проводят на графитизированных электродах марки ЭГОА (ГОСТ 4426-71) диаметром 400 мм, применяемых для выплавки сталей в электродуговых печах типа ДСП-25.:.

В предлагаемом спОсобе защиты электродов в качестве защитного ве- 5 щества покрытия, растворимого в воде, используют хлористый барий (ВаС1 2Н20), (растворимость которого при 20 С воды составляет 38 r на 100 г воды) и щавелевокислый титан Ti> (С О ) 2H20, растворимость которого очень высокая при

20 С т. е. без образования осадка в применяемом диапазоне концентраций. 25

Перед пропиткой графитизированный электрод помещают в вакуумную камеру с нагревателями, расположенными на внутренней стенке,и. нагревают поверхность электрода до 400ОС, за тем включают насос и откачивают газ . до давления 5 ° 10 мм рт. ст. После, вакуумирования электрод охлаждают до 50 С и вводят водный раствор хло- ристого бария с содержанием 8-10Ъ

BaCl . Давление раствора увеличивают до 1,8 атм и в течение 20 мин выдерживают электрод под давлением, при этом глубина проникновения составляет 8 мм (0,02 относительно диаметра электрода). Затем после 40 выпуска водного раствора из камеры, электрод нагревают в потоке нагретого газа (азота) до 150 С для сушки электрода и после включают нагреватели и увеличивают температуру 45 поверхности электрода до 1250ОС для проведения карбидообразования. Выдержка при этой температуре в течение 1,5 ч позволяет достичь высокой механической прочности корочки ,серого цвета на поверхности электрода, которая. в основном состоит из карбидов бария, обладающего высокой термодинамической прочностью. Элек--.

I трод охлаждают и испытания проводят в электродуговой печи при стандартных, режимах плавки.

Стойкость графитизированных элек- . тродов устанавливают по расходу электродов на 1 т выплавленной стали.

Базовый уровень расхода графитизированных электродов ЭГОА отечественного производства без защиты составляет 7,2 кг/т. Расход электрода при защите по известному способу. составляет 6,9 кг/т. Снижение расхода электродов всего на 0,3 кг/т не-обеспечивает получение экономического эффекта от его использования ввиду наличия определенных затрат на осуществление..

По предлагаемому способу защиты расход электродов снизился минимум до 6,5 кг/т, что ниже, чем без защи-. ты на 0,7 кг/т и на 0,4 кг/т по сравнению с защитой по известному способу, Ожидаемый экономический эффект составит 0,4-0,9 руб на 1 т выплавленной стали.

1. Способ защиты графитизированного электрода дуговых и плазменных печей, при котором предварительно

его вакуумируют, пропитывают поверхность электрода водным раствором .солей металлов и подвергают термообработке, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости электрода в окислительной атмосфере, в качестве солей используют соли карбидообразующих металлов, пропн » ку производят на глубину 0,01-0,1 диаметра электрода, а термообрабатку проводят последовательно,.в две стадии при 80-150ОС и 900-1500 С.

2 ° Способ по и. 1, отличаюшийся тем, что перед предварительным вакуумированием электрод нагревают до 200-800 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

Р 165850, кл, Н 05 В 7/06, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 445997, кл. Н.05 В 7/08, 1973.