Способ получения углеродосодержащих заготовок

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДОСОДЕРЖАЩИХ ЗАГОТОВОК, включающий установку формовочных заготовок вертикально в камерную печь на подовый слой пересьтки, заполнение пространства между заготовками пересыпкой, засътку защитного слоя над заготовками , обжиг, многократно чередующиеся пропитки заготовок связующим с обжигами , отличающийся тем, что, с целью-повышения плотности заготовок и сокращения продолжительности процесса, перед установкой заготовок в печь на боковой или торцовой их поверхностях выполняют метку , смещенную к линии их пересечения , заготовки устанавливают меткой вверх к стене или углу печи, и после пропиткизаготовки устанавливают меткой вниз и в сторону, противоположную от стены или угла после каждой последующей пропитки «Л положение заготовок меняют на противоположное .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (I l I

Pi С 01 В 31/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРственный нОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3682547/23-26 (22) 30. 12.83 (46) 1 ° 06.85. Бюл. Н- 22 (72) А.N.Ñóäàâñêèé (53) 661.666. 1(088.8) (56) 1. Колодин Э.А. и др. Производство обожженных анодов алюминиевых электролиэеров. M. Металлургия", 1980, с. 72-74.

2. Чалых Е.Ф. Технология.и оборудование электродных и электроугольных предприятий. M., "Металлургия, 1972, с ° 183 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДОСОДЕРЖАЩИХ ЗАГОТОВОК, включающий ус-. тановку формовочных заготовок вертикально в камерную печь на подовый слой пересыпки, заполнение пространt ства между заготовками пересыпкой, засыпку защитного слоя над заготовка-! ми, обжиг, многократно чередующйеся пропитки заготовок связующим с обжигами, о. т л и ч а ю шийся тем, что, с целью. повышения плотности заготовок и сокращения продолжительности процесса, перед установкой заготовок в печь на боковой или торцовой их поверхностях выполняют метку, смещенную к линии их пересечения, заготовки устанавливают меткой вверх к стене или углу печи, и после пропитки-заготовки устанавливают меткой вниз и в сторону, противоположную от стены или угла печи,и после каждой последующей пропитки положение заготовок меняют на противоположное.

116 М63

Изобретение относится к технологии углерода, в частности к получению плотного графита, применяемого в виде электродов, тиглей, анодов и т.п. изделий. 5

Известен способ получения углеродсодержащих заготовок прямоугольного сечения (аноды электролизеров) в многокамерных печах открытого типа, укладываемых горизонтальными рядами.

Перед загрузкой на подине насыпается слой пересыпочного материала. Последующие ряды укладывают на нижние прямо без пересыпки. Пространство между заготовками и стенками запол- 15 няют слоем засыпки. Защитный слой, предохраняющий от потерь тепла и окисления, засыпают толщиной 500

600 мм 11 ).

Недостаток этого способа получения 20 заготовок состоит в деформации при горизонтальной укладке обжигаемых блоков при нагреве заготовбк цилиндрического сечения большой длины и с относительно высоким содержанием 25 связующего — электроды, тигли.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения углеродсодержащих заготовок; вкпючающий ,установку формованных заготовок вер- 30 тикально на подовый слой пересыпки, заполнение зазоров пересыпкой, образование защитного слоя над заго.,товками в камерных печах, пропитку углеводородным связующим, обжиг пропитанных заготовок ..и последующие циклы пропитка — обжиг в количестве, зависящем от требуемой плотности (2 ).

Недостатки известного способа получения углеродосодержащих заготовок заключаются в низкой плотности обожженных после пропитки углеводородным связующим заготовок из-за малых значений выхода коксового ос-, татка, которые не превышают 35Х, и в длительности процесса уплотнения, так как необходимо проведение повторных циклов пропитка — обжиг. Так для повьппения объемного веса с 1,7 до 1,9 г/см требуется провести три цикла, общей длительностью 40 сут и более.

Цель изобретения — повышение плотности заготовок и сокращение продол- жительности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый способ получения углеродосодержащих заготовок включает выполнение метки йа боковой или торцовой поверхности, смещенной к линии их пересечения, установку формованных заготовок вертикально меткой вверх к стенке или углу печи на подовый слой пересыпки, заполнение пространства между заготовками пересыпкой, засыпку защитного слоя над заготовками, обжиг, многократно чередующиеся пропитки заготовок связующим с обжигами, при каждом последующем, обжиге после пропитки положение заготовок меняется на противоположное, т.е. при повторном обжиге заготовки устанавливаются меткой вниз и в сторону противоположную от стены или угла печи.

При обжиге заготовок в результате расплавления связующего происходит частичное вытекание jего из пор и перемещение связующего от верхнего торца к нижнему под действием гравитации н, следовательно,.потеря плотности в объеме заготовки у верхнего торца. Кроме того, нз-за градиента температур на заготовке происходит выброс связующего от более нагретой части заготовки к менее нагретой под действием термического расширения и давления летучих, так как на более нагретой части заготовки, обращенной к стене камеры, происходит коксование и окисление поверхности заготовки, препятствующей выходу связующего в этой части на поверхность и, следовательно, уменьшение плотности на менее нагретой стороне заготовки. При втором обжиге заготовку устанавливают верхним торцом вниз и меткой, обращенной в сторону, лежащую против греющей стенки, что приводит к увеличению плотности в части объема заготовок, получивших меньшую плотность при первом обжиге, увеличив общую плотность заготовок. Для максимального эффекта уплотнения следует при каждом последующем обжиге менять положение заготовок на противоположное.

На фиг. 1 показана схема пакетировки формованных заготовок при первом обжиге, на фиг. 2 — схема пакетировки пропитанных заготовок при втором обжиге.

В камере с греющими стенками 1 и углами 2 в пересыпке 3 установле1161 ны вертикально цилиндрические заготовки 4 или прямоугольные заготовки

5. На торцах заготовок выполняются метки 6, смещенные к линии пересечения поверхностей. Для заготовок прошивного формования метка может выполняться на боковой поверхности, также смещенной к линии пересечения поверхности. На фиг. 2 заготовки установлены в положение, противополож- 1п ное фиг. 1, метки показаны штриховыми линиями (линиями невидимого контура).

При обжиге формованных заготовок (фиг ° 1) тепло подводится от греющих стенок 1 и углов 2 через пересылку 3 к части образующей поверхности цилиндрических заготовок 4 и к стороне (к сторонам — в углу) прямоугольных заготовок 5, обозначенных метками 6. Наибольшая плотность получается на нижнем торце заготовок за счет гравитационного перехода расплавленного связующего вниз и высокого коксового. остатка в объеме у образую-21 щей или стороны, обращенной к грею— щей стенке или углу — за счет окисления и уменьшения выброса связующего через эакоксованные в начале обжига поры.

При обжиге пропитанных заготовок (фиг. 2) положение их меняют на противоположное (см. метки 6 штриховыми линиями), чем обеспечивается повышение плотности заготовок. При приме, нении нескольких циклов уплотнения заготовки устанавливают на третьем обжиге в положение по фиг. 1, при четвертом обжиге — в положение по фиг. 2, и т.д.

Пример 1. Сравнение способов пакетировки проводилось на коксопековых заготовках диаметром

260 мм и высотой 400 мм. В качестве шихты применяют смесь нефтяного кокса (ГОСТ 228962-70) крупностью

45 менее 2,3 мм с каменноугольным пеком характеризуемым температурой размягчения 80 С (ГОСТ 10200-73). Смешение шихты производят в лопастном о

50 смесителе при 150 С и составе массы — 78X кокса и 227 пека. Заготовки формуют на гидравлическом прессе при удельном давлении 60 МПа и температуре 75 С. Объемный вес формо- .

55 ванных заготовок 1,77 г/см . При формовании на верхнем торце выдавливают метку, смещенную к линии пере463 4 сечения поверхности. Формовлнные заготовки устанавливают вертикальHo в камерную печь обжига, с размером кассеты 980х1400х2000 мм.Установку производят в три ряда, в слое пересыпочного материала крупHocòью 0 54,0 мм (качестве пересыпки используют пековый кокс, ГОСТ 3213-71, отходы печей графитации). При установке заготовки ориентируют меткой на торце вверх и к греющей стенке (углу) камеры печи обжига. Формованные заготовки обжигают в течение

192 ч, нагревая до 800 С со средней скоростью 4 град/ч. После первого обжига заготовки пропитывают каменноугольным пеком в обогреваемом автоклаве при 200 С. Пропитанные заготовки получают по технологии, включающей вакуумирование при остаточном давлении около 100 мм рт.ст ° с выдержкой 60 мин; избыточное давление около 0,5 ИПа в течение 810 ч. Общая продолжительность процесса пропитки 48 ч.

Перед вторым обжигом пропитанные заготовки устанавливают меткой вниз и в сторону, лежащую против греющей стенки или угла, и пакетируют в той же камере печи обжига в пересыпке крупностью 5-10 мм. Обжиг пропйтанных заготовок производят в течение 84 ч, нагревая до 800 С со средней скоростью 10 град/ч.

После второго обжига заготовки уплотняют еще двумя циклами уплотнения пропитка пеком — обжиг по той же технологии. При этом перед каждым последующим обжигом положение заготовок в камере меняют на противоположное, т.е. перед третьим обжигом заготовки устанавливают меткой с ориентацией для первого обжига и перед четвертым обжигом — для второго. Общая продолжительность трех циклов уплотения 500 ч.

После четвертого обжига заготовки графитируют в промьппленной печи графитации при 2800 С 8 ч и выходе на максимальную температуру в течение

40 ч. Пакетирование производят в пековом коксе (ГОСТ 3213-71) крупностью: керн — 5-10 мм, иэоляция—

0,5-5 мм.

Технологию оценивают плотностью графита и длительностью процесса уплотнения. Для сравнения полученных заготовок определяют зависящее от

1161463

Пористость, Х

Общая продолжительСпособ пакетиЧисло бъемный

Уд. эл. сопроПредел прочности циклов уплотнения тивление, Ом мм ровки по сжа - из; тие гиб раэ рыв ность примеру циклов ч

1,97 11,3 804 266 152

1,94 12,4 740 255 135

500

8,2

360

8,2

3 (прототип) 3

i,93 13, 1 726 244 125

8,8

540 плотности (объемного веса) свойства графита: пористость, предел прочности при сжатии, изгибе и растяжении, удельное электросопротивление.

Пример 2. Отличен от примефа 1 тем, что проводят не три, а два цикла уплотнения. Общая продол:,жительность циклов уплотнения 360 ч.

Пример 3 (прототип). Отличен от примера 1 тем, что три цикла уплотнения-Ффоводят без ориентации (без меток) торцов заготовок по вертикали (вверх, вниз) и по отношению к греющей стенке или углу. Продолжительность цикла 540 ч.

Данные для сравнения сведены в таблице.

Использование данного способа получения углеродосодержащих заготовок позволяет повысить плотность графита с 1,93 до 1,97 г/см, т.е. на

27. При этом закономерно повышается качество графита — примерно на 10207. При незначительном повышении плотности и других качеств графита достигается заметное сокращение длительности процесса уплотнения — на

307, в примере — на 180 ч.

Предлагаемый способ получения углеродосодержащих заготовок применим

15 на электродных заводах без изменения действующего оборудования и технологических режимов.

ВНИИПИ Заказ 3907/26

Тираж 462 Подписное

Филиал ППП "Патент", 1.Ужгород, ул.Проектная, 4