Способ регенерации графитовых электродов плавильных печей

 

Изобретение относится к металлургии и может найти применение в электропечах с графитированными или угольными электродами. Цель изобретения - сокращение энергозатрат, снижение расхода электродов, упрощение процесса. Регенерация электрода осуществляется нанесением защитного пироуглеродного покрытия путем обдува поверхности электрода, нагретого до температуры 1000-2000°С углеводородными газами в реакторе. Для нагрева электрода используется тепло проведения плавки в печи. Обработку электрода ведут при коэффициенте заполнения реактора электродом 0,25-0,6. i СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 8 А1 (19) (И) (504 Н 05 В 7 085

ВСГ/ Г!: . 17 ! la ., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

БЙЬ i<)tt . ЦА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4007154/31-02 (22) 06.01.86 (46) 15.03.88. Бюл. )) 10 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В,М. Александров, Б.А. Кулаков, В.К. Дубровин, В.А. Шадрин и 3.Х. Шакиров (53) 669.187 ° 2:533.9(088.8) (5e) Мармер Э.Н. Углеграфитовые материалы. Справочник. М.: Металлургия, 1973, с. 81.

Черные металлы, 1972, Ф 14, с. 19, 20.

Фиалкав А.С. Углеграфитовые материалы. М.: Металлургия, 1979, с. 134, 135. (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ГРАФИТОВЫХ

ЭЛЕКТРОДОВ ПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ (57) Изобретение относится к металлургии и мотет найти применение в электропечах с графитированными илн угольными электродами. Цель изобретения — сокращение энергозатрат, снижение расхода электродов, упрощение процесса. Регенерация электрода осуществляется нанесением защитного пироуглеродного покрытия путем обдува поверхности электрода, нагретого до температуры 1000-2000 С углеводородными газами в реакторе. Для нагрева электрода используется тепло проведения плавки в печи. Обработку электро- а да ведут при коэффициенте заполнения реактора электродом 0,25-0,6.

1381738

Изобретение относится к металлургии и может найти применение в электропечах с графитированными или угольными электродами, например в плазменных печах постоянного тока.

Целью изобретения является сокращение энергозатрат, снижение расхода электродов, упрощение процесса.

Сцособ регенерации графитовых электродов осуществляется следующим образом.

Нагрев электродов печи осуществля10

Коэффициент заполнения реактора электродами, т.е. отношение объема обрабатываемого электрода к объему ется непосредственно в печи при ее работе. Сразу после окончания плавки 15 и выпуска металла иэ печи электроды поднимаются, свод печи вместе с электродами отводится в сторону. Затем каждый электрод без выема из свода и из электрододержателей печи опускает- 20 ся в специальный реактор, и его начинают обрабатывать углеводородным газом, например метаном, пропаном и т.п. В печах постоянного тока, например ПСП-0,6/0,7-Hl, углеводородный газ подается через отверстие в электроде, а в случае использования цельного электрода подача газа производится через дно реактора. Углеводородный газ, омывая горячие электроды, 30 разлагается на водо;од и пироуглерод.

Водород и остатки неразложившегося газа сгорают при выходе из реактора, а пироуглерод откладывается в порах, трещинах и углублениях, образовавших- 35 ся на электроде после плавки, заполняет их и после этого дополнительно создает на поверхности электрода плотное пироуглеродное покрытие. Это обеспечивает восстановление (регене- 40 рацию) разрушенной во время плавки поверхности электрода. Последующую плавку уже ведут электродом, имеющим ровную и плотную поверхность, а также размеры, близкие к исходным. После 45 обработки углеводородным газом электроды с помощью подъемного механизма печи вынимают из реактора и они готовы к проведению следующей плавки. Такои процесс повторяется после К оА 50 плавки металла.

Реактор цилиндрического типа может быть выполнен из специальных жаропрочных сплавов, графита и других огнеупорных материалов. 55 реактора, выбирается в пределах 0,250,6.

При коэффициенте заполнения менее

0,25 реакционный газ в большей мере расходуется на превращение в объеме, например на процессы сажеобразования, и тем самым снижается выход отложений пироуглерода. Невозможность увеличения коэффициента заполнения электрода более 0,6 диктуется необходимостью зазора между внутренней стенкой реактора и поверхностью электрода, обеспечивающего омывание всей наружной поверхности электрода газом, а также удобством установки электрода в реактор.

Предлагаемый удельный расход углеводородного газа 0,6-9,5 м /ч.м при коэффициенте заполнения реактора электродом 0,25-0,6 является оптимальным и обеспечивает необходимую скорость газа в реакторе для протекания процесса во внешней кинетической области, когда диффузионное торможение реакции в объеме реактора отсутствует и скорость процесса отложения пироуглерода становится максимально возможной для данной температуры процесса. Это позволяет нанести необходимое количество пироуглерода на рабочую поверхность электрода за короткий промежуток времени, пока рабочая поверхность электрода не остыла ниже 1000 С, когда скорость отложения пироуглерода резко снижается.

Чем больше коэффициент заполнения реактора, тем при меньшем расходе газа достигается протекание процесса во внешней кинетической области, и наоборот.

С повышением температуры в связи с увеличением скорости самой химической реакции внешняя кинетическая область процесса достигается при большей скорости газа, т.е. при его большем расходе.

Поэтому при температуре рабочего о конца электрода 2000 С и минимальном коэффициенте заполнения реактора

0,25 удельный расход углеводородного газа должен быть максимальным

3 2о

9,5 м /ч и, а при температуре 1000 С и максимальном коэффициенте заполнения реактора 0,6 удельный расход газа минимальный 0,6 м /ч м

В указанных условиях проведения процесса регенерации понижение удельз ного расхода ниже 0,6 м /ч.м приво1381738 дит к резкому снижению скорости реакции из-эа возрастающего диффузионного торможения в объеме реактора и увеличению времени обработки. Увеличение же удельного. расхода выше

9,5 м /ч.м не приводит к заметному росту количества осажденного пироуглерода, т.е. эффективность процесса не повышается.

Для промышленного ведения процесса температура обрабатываемой поверхности электрода должна быть не менее о

1000 С, так как при более низких температурах скорость отложения пиро- 15 углерода очень мала и не обеспечивает отложений необходимого количества пироуглерода. Кроме того, при темпео ратурах ниже 1000 С снижается и качество пироуглеродного покрытия, умень- 20 шаются его плотность, прочность и стойкость к окислению.

При температурах вьш е 2000 С усиливаются процессы сажеобразования в объеме реактора, что снижает выход 25 пироуглерода, уменьшает коэффициент использования газа. Образующаяся в большом количестве сажа также негативно сказывается на качестве пироуглеродного покрытия, нарушая его сплошность. Сажа хорошо адсорбирует водород, который затем может перейти в металл.

Данные параметры обеспечивают осаждение на электроде необходимого количества пироуглерода за 10-50 мин, т.е. непосредственно в перерывах между плавками, не вынимая электрод из плавильного агрегата и за счет тепла проведенной плавки.

Опробование способа было осуществлено при регенерации графитовых электродов печи постоянного тока

ПСП-0,6/0,7-HI емкостью 600 кг, используемой для выплавки стали Х18Н9Т. 45

Исходный электрод выполнен из графита марки ЭГ-1, его наружный диаметр составлял 100 мм, высота 500 мм, а диаметр внутреннего отверстия, через который подавали азот, был равен

25 мм. Плотность тока при плавке составляла 45-60 а/см, продолжительг ность плавки 70-85 мин. После окончания каждой плавки и выпуска металла из печи графитовый электрод помещали в стальной реактор из стали ЭИ-572

55 диаметром 200 мм и через отверстие в электроде подавали газ пропан при его удельном расхода 0,6-9,5 мэ/ч на I м обрабатываемой поверхности в течение 10-50 мин. Температура рабочего конца -электрода перед обработо кой составляла 2000 С в конце обраd ботки — не менее IOOO С.

Электрод, обрабатываемой по предлагаемому способу, проработал в печи без замены 6-7 плавок.

Электрод с восстановленной поверхностью по известному способу выдерживал 5-6 плавок.

Стойкость электрода без обработки его йоверхности составила 2-3 плавки.

Предложенный способ значительно упрощает проведение процесса регенерации графитовых электродов за счет сокращения промежуточных операций: снятия и установки электрода на печи, транспортировки электрода, нагрева электрода в специальной нагревательной печи.

К тому же при проведении промежуточных операций происходит окисление электрода, его разложение, что приводит к дополнительному расходу графита.

Утилизация тепла плавки для регенерации электродов при использовании данного способа приводит к снижению энергозатрат на обработку. Удельное снижение энергозатрат составляет не менее 3,2 10 Дж на кг массы электь рода. Полностью отпадает необходи.мость в нагревательных устройствах, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ регенерации графитовых электродов плавильных печей, включающий нанесение защитного пироуглеродного покрытия путем обдува углеводородными газами в реакторе электрода, нагретого до 1000-2000 С„ о т-" л и ч а ю шийся тем, что, с цельш сокращения энергозатрат, снижения расхода электродов, упрощения процесса, нагрев электродов для регенерации осуществляют непосредственно в плавильной печи, а обдув углеводородными газами в реакторах производят сразу после окончания плавки с удельным расходом газа 0,6-9,5 м /ч

% на I м обрабатываемой поверхности электрода при коэффициенте заполнения реактора электродом 0,25-0,6.