Углеродная масса для самообжигающихся электродов

 

О П И С-Ж.И Иа

Союз Советскии

Социаиистичесиик

Республик

704896 (6! ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено !2 !0,77 (21) 2533296/23-26 (5l )M. т(л. . С О! В 31/02

С 25 В 11/! 2//

И 05 В 7/085 с присоединением заявки 1@в йеудеретееииы11 кемитет

CCCP вв Мелам изабретеиий

- и втирыти1 (23) Приоритет

ОпУбликоваио 25.1?.79, Бюллетень .% 47 (53) УДК

661.666.1 (088.8) Дата опубликования описания 28.12.79

IN. И. Гасик и А. Г. Гриншйунт (72) Авторы изобретения

Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт (7! ) Заявитель (54) УГЛЕРОДНАЯ МАССА ДЛЯ САМООБЖИГАЮЩИХСЯ

ЭЛЕКТРОДОВ

20-28 (2) Изобретение относится к области электротермических процессов, а именно, к электрометаллургии ферросплавов, цветных металлов и сплавов и электротермии фосфора, карбида кальйия и др. и может быть использовано при производ-. стве непрерывных самообжигающихся электро- дов рудовосстановительных электропечей.

Известна углеродная масса для самообжигающихся электродов, включающая прокаленный антрацит, прокаленный кокс и каменноугольный пек — 24 вес.% (1).

Однако самообжи. ающиеся электроды из известной массы имеют недостаточно высокие физико-механические характеристики (по удель- ,ному электросопротивлению и прочностью на

: сжатие) .

Прототипом является известная углародная масса для самообжигающихся электродов, включающая, вес.%:

Термоантрацит 30-60

26

Каменноугольный кокс 20-45

Угольный пек (с температурой1 размягчения

65-70 С) Однако укаэанный состав углеродистой электродной массы не в полной мере удовлетворяет возрастающим требованиям ее потребителей, так как в практике эксплуатации электропечей все еще сравнительно часты случаи обрывов электродов и особенно по скоксованной части, зависящие от физико-механических свойств углеродных масс..

Исследованиями установлено, что при формировании самообжиггющегося электрода предварительно прокаленные до температуры 1100—

1200 C твердые наполнители углеродистой электродной массы, s которых практически завершены процессы усадки и термообработки, представляют собой инертный материал. Следовательно, их поведение резко отличается от поведения подвергающегося термической деструкции связующего, в результате чего не достигается достаточного взаимодействия твердых

K0MIIoHcHToB и связующего при структуировании последнего и не обеспечивается прочная их химическая связь. Это обуславливает возникновение в местах контакта связующего с твердыми углеродистыми наполнителями боль704896 ших напряжений, что, как правило, приводит

1 к образованию микротрещин в блоке самообжигающегося электрода.

Целью изобретения является повышение фи зико-механических свойств углеродной массы и самообжигающихся электродов и их удешев.

"ление.

Указанная цель достигается тем, что предложенная углеродная масса включает, вес.%: Полукокс 20-45

Каменноугольный пек (с температурой размягчения 65 — 70 С) 20-28

Термоантрацит Остальное

Отличие предложенной массы заключается

i т о0 м, что она дополнйтельно содержит полукокс в вышеуказанном соотношении компонентов.

Выбор полукокса в качестве компонента углеродной электродной массы обусловлен тем, что в полукоксе процессы первичной усадки и термообработки протекают совместно со связующим каменноугольным неком. Происхо-. дит миграцня жидкого связующего в полукоксе, совместная их усадка и пиролиз летучих веществ, что обуславливает образование утлеродного блока электрода и однородной пСевдогомогенной коксопекочой структурой с равномерным распределением в ней частичек термо антрацита. Образуются прочпь1е хйьаиеСкне связи между зернами полукокса и связующего, Это практически исключает образование микротрещин, которые имеют место»а практике эксплуатации самообогащающихся электродов при использовании в составе углеродистых электродных масс в качестве твердого наполнителя каменноугольный кокс.

При использбвании полукоксов в составе углеродистых электродных масс при обжиге электрода, наряду с иролизом связующего будут происходить процессы термического разложения летучих веществ, содержащихся в полукоксе,"в результате чего в порах угольйого блока самообжигающегося электрода будет дополнительно осаждаться свободный углерод, Это обусловит уменьшение пористости электро да, значйтельное улучшение качества, так как свободный углерод, обладая большой твердостью и высокой электро- и теплопроводностью, способствует повышению эксплуатационной стойкости электрода.

Граничные значения компонентного состава ,углеродных 1 электродных масс обуславливаются качеством исходных составляющих, а также назначениями массы; лучшими физикомеханическими свойствами обладают углеродистые массы, содержащие 30 — 60% термоантрацита.

Повышение содержания термоантрацита bo лее 60% приводит к снижению механической прочности самообжигающегося электрода, а уменыпение его доли ниже 30% обуславливает понижение термической стойкости. Оптимальное содержание полукокса в заявляемом, составе углеродистой массы составляет 20 — 45%. УменьI .шение количества полукокса ниже 20% приведет к снижению механических свойств электрода, увеличит вероятность образования микротрещин в угольном блоке электрода, не позволит добиться псевдогомогенной коксопековой структуры с равномерным распределением в ней термоантрацита, обеспечивающего:" сохран15 ность высоких термофизических свойств электрода. Увеличение количества полукокса более

4S% нецелесообразно, так как это вызовет снижение термической стойкости электрода, повышение его пористости, что при неизменном оптимальном содержании связующего приведет

20 к увеличению удельного электросопротивления и снижению теплопроводности.

Одним из основных факторов, определяющих

25 качество электрода, является оптимальное содержание связующего в составе электродных масс —.

20 — 28 вес.%. В ином случае прочностные характеристики электрода резко падают. Масса, с содержанием каменноугольного пека более. зо

28%, требует значительных затрат энергии на коксование, что приводит к разрушению электрода по скоксованной части. Уменьшение доли пека менее 20% обуславливает снижение физико- мехашиеских свойств электрода.

Приготовление углеродной электродной массы указашюго компонентного состава осуществляют следующим образом. Твердые компоненты дробят термоантрацит и полукокс (каменноугольный, нефтяной, пековый и т.д,) до4о зируют и перемешивают в обогреваемых паром шнековых подогревателях смесителя при 130—

150 С, куда они загружаются одновременно.

Затем смешанный полукокс и термоантрацит поступают в смеситель, в который одно45 временно подают соответствующее количество исходного каменноугольного пека и осуществляют тщательное их перемешивание. Для придания массе товарного вида она со смесителя поступает на формовочную машину, где формуют в брикеты и по транспортеру подают в короба, в которых и доставляют в плавильные цеха для загрузки их в электроды.

Для приготовления углеродистой электродной массы используют исходные компоненты:

Термоантрацит содержащий по ГОСТ 4794 75

Золы не более 5

Влаги 0,3

Серы не более 1,9

704896.Таблица

45

Термоаитрацит

60

Полукокс (каменноугольный) 0

32

Кокс (каменноугольный) 30

0 о

Связующее-каменноугольный пек

25

-Летучих не более 0,5

Удельным электросопро- тивлением не более 2000 см мм /м

Плотность, d ист. 1,85 г/см

Фракции, мм содержание,%

20 10

10-20 30-35

4 — 10 25-30

30-40

Полукокс, полученный при конечной температуре коксования 600 — 800 С, содержащий:

Летучих до 10%

Плотность, d ист - 1,75 — 1,86 г/см

Пористость 55 — 67%

Фракции, мм 0,07 не менее 20% — Среднетемпературный каменноугольный пек с температурой размягчения 63 — 70 С.

В табл. 1 представлены составы утлеродных масс по прототипу и по изобретению (для крайних и оптимального содержания компонентов), Изготовленную массу помещали в металли25 ческий кожух диаметром 60 мм и высотой

300 мм и обжигали в печи до 900 С со скоростью 100 С/ч с выдержкой при конечной температуре 3 ч.

В табл. 2 представлены результаты испытаний обожженных углеродных масс по ппототипу и по предложенному составу (ТУ 48 — 12 — 8 — 72) .

В результате испытаний установлено, что использование углеродистой массы по изобретению позволяет повысить ее физико-механические характеристики ло сравнению с прототипом.

Так, механическая прочность на разрыв возрастает на 13-20%, Пористость и жидкотекучесть уменьшаются на 25 — 30%.

Onðîáîâàíèå работы самообжигающегося электрода диаметром 100 мм, в который загружалась углеродистая электродная масса заявляемого состава, осуществлялось на однофазной дутовой электропечи мощностью

140 квт лри выплавке- силикомарганца. для сравнения в этой же печи работу на самообжигающихся электродах, в которые загружали массу не содержащую полукокс, опробовали по прототипу. С каждым электродом было проплавлено до 300 кг щихты, С

Как показали результаты работы самообжигающегося электрода с использованием электродной массы, содержащей полукокс, при выплавке силикомарганца наблюдался более стабильный электрический и технологический режим процесса по сравнению с работой электродов на обычной углеродистой массе.

Наряду с улучшением эксплуатационной стойкости самообжигающихся электродов лри использовании предлагаемого изобретения достигается снижение стоимости одной тонны

\ углеродистой массы на 10 — 15 р. за счет применения полукокса взамен дорогого и дефицитного кокса.

704896

Таблица 2

Состав углеродистых масс

» прототипу предложенный состав по примеру

Показатели

Мехаййческая прочность

18,6 19,3

16,4

17,7

Удельное электросопротивление, ом. ммт/м

93,4

92,5

92,8

92,3

24,1

22,6

27,6

Пористость %

20,9

23,1

Жидкотекучесть

19,0

20,2

16,7

Формула изобретения

Составитель Ильинская

РедактоР Уайтовская ТехРед Л. феРова КоРРектоР М. Демчик

Заказ 7951/24 Тираж 591 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретещй и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 ф ». фюзи»» .,«д; м.»-.,-.„-- ..»,-.а;» .-. „», „,.„„, Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Углеродная масса для самообжигающихся электродов, включающая-т»ермоайтрацйт йкаменноугольный пек, отличающаяся тем, что, с целью повышения физико-механических свойств углеродной массы и самообжигающихся электродов и их удешевления, она дополнительно содержит полукокс при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Полукокс 20-45

Каменноугольный пек 20 — 28

Термоантрацит Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авт. св. Р 358797, кл. Н 05 В 7/09, заявл. 12.1;71.

3Q 2. М. И. Гасик "Самообжигающиеся электроды рудовосстановительных электропечей", М., "Металлургия", 1976, с. 386 (прототип) .