Паста для соединения металлического стержня и углеродсодержащего блока

 

Использование: паста для соединения металлических и углеродсодержащих материалов в алюминиевом электролизере. Сущность: паста содержит, мас.%: графит 26,7 - 32,4; кокс 21,6 - 25,3; пек порошкообразный 18,0 - 20,0; жидкое стекло 23,8 - 25,5 и кремнефторид натрия 2,5 - 4,2. Данный состав готовят в мешалках без подогрева. Кремнефторид натрия является отвердителем жидкого стекла. Графит и кокс обеспечивают электропроводность. Пек в начальный момент выполняет роль наполнителя, а после разогрева при пуске электролизера превращается в жидкотекучую массу. 1 табл.

Изобретение относится к производству алюминия и может быть использовано в других отраслях промышленности, где применяются углеродсодержащие материалы.

Цель изобретения упрощение технологии и улучшение условий труда.

Цель достигается тем, что предлагаемый состав, включающий графит, кокс и связующее, дополнительно содержит пек порошкообразный и кремнефтористый натрий, а в качестве связующего жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас. Графит 26,7-32,4 Кокс 21,6-25,3 Пек порошко- образный 18,0-20,0 Жидкое стекло 23,8-25,5 Кремнефтористый натрий 2,5-4,2 Указанный состав перемешивают в мешалках без подогрева. Для соединения металлического стержня с угольным блоком пространство между ними заполняют указанным способом и уплотняют с помощью трамбовок. Уплотненный состав затвердевает в течение 4-6 ч в зависимости от количества кремнефтористого натрия, который является отвердителем жидкого стекла. В связи с тем, что состав должен быть электропроводным, основная масса наполнителя состоит из электропроводных материалов графита и кокса.

Важным компонентом предлагаемого состава является порошкообразный пек, который в начальный момент выполняет роль наполнителя. В последующем в период пуска электролизера в процессе разогрева порошкообразный пек превращается в жидкотекучую массу. С повышением температуры происходит коксование пека. В этот момент также происходит линейное расширение металлического стержня, которое на порядок выше, чем у углеродсодержащего блока. Пек выполняет роль компенсатора этой разности линейных расширений соединяемых материалов за счет того, что размягченный пек проникает в пористую структуру кокса, а также за счет усадки пека после полного его коксования.

Таким образом кокс, пропитанный пеком с последующим его коксованием, образует единую монолитную структуру без увеличения в объеме с высокой электропроводностью.

Для соединения металлического стержня (блюмса) с углеродсодержащим блоком использовали следующий состав смеси, мас. Графит 30,7 Кокc 22,6 Пек порошко- образный 19,0 Жидкое стекло 24,5 Кремнефтористый натрий 3,5 Испытания проводились на модели соединяемых изделий металлического стержня из стального проката и углеродсодержащего блока в масштабе 1:10 к промышленному образцу в сечении. При проведении опытов выбрана скорость затвердевания самотвердеющей пасты 5 ч, которой соответствует соотношение жидкого стекла 24,5% и кремнефтористого натрия 3,5% Первоначально готовят смесь жидкого стекла с кремнефтористым натрием в указанной пропорции. Затем в смеситель добавляют графит, кокс и пек порошкообразный. После тщательного перемешивания и получения однородной массы смесь готова к употреблению.

В углеродсодержащий блок установили металлический стержень и в зазоры между стенкой блока и металлическим стержнем заполнили приготовленной смесью и уплотнили трамбовками. Полное затвердевание происходит в течение 5 ч, после чего по-довая секция готова к последующим операциям монтажа. При этом блюмс при переворачивании в рабочее положение не выпадает из паза. На поверхности блока и в месте соединения с блюмсом никаких дефектов не обнаружено.

По другим показателям получены следующие данные: падение напряжения в контакте блюмс-блок после затвердевания 352 мВ; то же после нагрева до 900^оС 18 мВ; механическая прочность на сдвиг 1,215 кг/см².

Результаты опыта приведены в таблице, состав которого соответствует N 3. В той же таблице приведены результаты опытов, определяющих граничные значения составов в заявленных пределах (составы N 2 и 4), а также запредельные их значения (составы N 1 и 5).

При определении граничных значений испытываемых составов учитывали два основных фактора: падение напряжения в контакте блюмс-блок и механическую прочность при сдвиге металлического стержня относительно блока.

С увеличением содержания пека и уменьшением соответственно содержания графита увеличивается механическая прочность на сдвиг, но в то же время увеличивается падение напряжения. И наоборот, при уменьшении содержания пека и увеличении содержания графита снижается падение напряжения, но также снижается и механическая прочность на сдвиг.

Для удержания блюмса в подовой секции необходимо, чтобы механическая прочность была не ниже 0,9 кг/см².

Такому нижнему предельному значению соответствует состав N 2. Верхнему предельному значению соответствует состав N 4. При увеличении содержания пека свыше 20% резко увеличивается падение напряжения в контакте.

Таким образом предложенный состав пасты в заявленных пределах обеспечивает достижение достаточно надежной механической прочности, препятствующей выпадению металлического стержня из углеродсодержащего блока без дефектов в теле последнего, а также допускает минимальные потери электроэнергии в контакте соединяемых изделий. Кроме того предложенный состав упрощает технологию соединения этих изделий, так как не требует предварительного нагрева, а также улучшает условия труда, так как при выполнении данной операции без нагрева не происходит выделения в рабочую зону вредных летучих компонентов.

Формула изобретения

ПАСТА ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СТЕРЖНЯ И УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО БЛОКА преимущественно в алюминиевом электролизере, содержащая графит, кокс и связующее, отличающаяся тем, что, с целью упрощения технологии и улучшения условий труда, она дополнительно содержит порошкообразный пек и кремнефтористый натрий, а в качестве связующего жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.

Графит 26,7 32,4 Кокс 21,6 25,3 Порошкообразный пек 18,0 20,0
Жидкое стекло 23,8 25,5
Кремнефтористый натрий 2,5 4,2

РИСУНКИ

Рисунок 1