Способ обжига углеродистыхизделий

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<11>804609 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.3

С 04 В 35/52 (22) Заявлено 0М379 (21) 2735804/29-33 с присоединением заявим ¹

Государс веиный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15,0281. Бюллетень ¹ б

Дата опубликования описания 18. 02. 81 (53) УДК 6 б б. 7б 4. 4 (088. 8) M. И. Носалевич, В. В. Назаренко, В. Д. Дов

P. В. Погосбекяч и B. П. Шариков (72) Авторы изобретения (73) Заявитель (54) СПОСОБ ОБЖИГА УГЛЕРОДИСТЫХ ИЗДЕЛИИ

Изобретение относится к изготовлению форм стержней, вставок и т. д. из графитовых порошков с термореактивными связующими.

Известен способ обжига углеродистых изделий, который предусматривает длительный нагрев с продолжительными изотермическими выдержками .(1J.

Этот режим составлен беэ учета особенностей процессов конденсации, и термодеструкции термореактивных связующих и пригоден для композиций, включающих термопластичные связующие (каменноугольные смолы пек, асфальты, дегти и т. д.) 15

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ тепловоф обработки графитовых оболочковых форм 2J,в котором на- грев ведут в восстановительной атмос- 2О фере по следующему режиму: нагрев до 450оС со скоростью 100 С/ч, дальнейший нагрев до 5000С со скоростью

50 С/ч и выдержка при этой температуре в течение 2 ч, нагрев до 700 С со скоростью 50 C/÷, выдержка при этой температуре в течение 5 ч, нагрев до 900-1000 С со скоростью 100 С/ч выдержка при этой температуре в течение 2 ч, затем нагрев в восстано- - ® вительной атмосфере до 2000-2500оС и выдержка при этой температуре в течение 1,5-2 ч.

Однако длительный нагрев приводит к значительной усадке и короблению формы, изотермические выдержки при 500 С, а особенно при 700оС и

900-1000 С приводят к прекращению выделения восстановительных газов пиролиза иэ формы, что создает условия для доступа кислорода,.окисления и разупрочнения форм. Изотермическая выдержка приводит к торможению процесс ов струк тури ров ания коксового остатка связующего, к стабилизации промежуточной, неравновесной структуры, разрушающейся при дальнейшем нагреве.

Цель изобретения — снижение усадки, увеличение прочности изделий и упрощение процесса..

Поставленная цель достигается тем, что в способе обжига углеродистых изделий путем нагрева до температуры

900-1000 С в восстановительной среде с последующим охлаждением, предварительно в форму засыпают углеродсодержащий материал, в котором размещают изделия и форму загружают в печь, нагретую до 500-600 C и после о

804609

При нагреве до 400оС завершаются процессы полимеризации и поликонденсации термореактивных связующих и пол- to ное отвердение композиций.

При нагреве выше 400 С протекают процессы термодеструкции, сопровождающиеся интенсивной потерей массы, и структурирования, приводящие к об- 5 раэованию трубостратной структуры кокса. Поэтому увеличение скорости нагрева выше 200 С/ч является причиной раэупрочнения изделий, так как интесивная потеря массы разрушает 20 связку, а процессы структурирования не успевают пройти. Обжиг со скоростью ниже 100оС/ч способствует глубокому протеканию процессов структурирования и значительной усадке.

Реж рость нагрева,р нагреве до те ературы С о

11,15 18,1

350

2,5 вне печи, 5 ч

4,25

22,5

1,15

150

450

450

150 с печью, 18,2

4,25

1,15

12 ч

8,2

1,05

2,75

550

250 вне печи, 5 ч

15 О24

3,50

Известный воздуха успевает вытеснить восстановительные газы и окисляет иэделия, снижая их прочность. При медленном охлаждении с печью (режим 3) кислород воздуха успевает проникнуть к иэделиям и разупрочняет их. Гаким образом, весь цикл обжига до 900-1000 С составляет 4-5ч вместо 24-30 ч по известному способу. Кроме того, быстрый нагрев до

400 С обеспечивает низкую усадку изделий, а медленный нагрев от 400 до

60 900-1000 С и отсутствие иэотермических выдержек способствует более полному процессу структурирования и увеличению прочности.

Таким образом, использование спо65 соба обжига углеродистых изделий по выравнивания температуры изделия и печи осуществляют дальнейший подъем температуры со скоростью 100-200оС/ч, а охлаждение изделия проводят в форме вне печи.

Помещение изделий в предварительно нагретую печь позволяет в течение

50-60 .мин прогреть изделия до 400 С.

Как следует из таблицы с увеличением скорости нагрева линейная усадка непрерывно сокращается. Однако при очень высокой скорости (режим

4) прочность образцов .резко падает вследствие разрушения связки в диапазоне термодеструктивных процессов.

Медленный нагрев (режим 1) обеспечивает хорошую прочность изделий, но приводит к значительной усадке. Оптимальным является режим 2, обеспечивающий и высокую прочность и малую усацку. Прочность по режиму 2 боль.ше, чем по режиму 1 вследствие того, что восстановительные газы термодеструкции связующего преддтвращают окисление образцов. При более медленном .нагреве (режим 1) кислород

Углеродные образцы иэделий изготавливают иэ смеси на основе графитового порошка со связующей фенолформальдегидной смолой и отвердителем -Итолуолсульфокислотой. Образцы отвердевают на холоде, затем их обжигают до 1000 С. Обжиг углеродистых издео лий осуществляют в графитовой коксовой, криптоловой и т. д. засыпке в металлических формах, которые на спе-циальных тележках помещают в зону печи., нагретую до 500-600 С. Эта температура позволяет в течение 50-60 мин прогреть всю осадку (короб с изделия ми и пересыпкой) до 400оC. Диаметры форм и соответственно размеры изделий колеблются от 200 до 500 мм. В формы большого диаметра также .могут быть помещены изделия небольших размеров, но при этом масса осадки находится в пределах 10-200 кг. Дальнейший нагрев осуществляют со скоростью 100200 С/ч. После достижения 9001000оС форму с иэделием выталкивают иэ печи и охлаждают на воздухе.

Режимы обжига изделий и свойства приведены в таблице.

804609 сравнению с существующими способами обеспечивает сокращение времени термообработки в 6-8 раз, увеличение прочности иэделий и сокращение брака литья на 5-10%, повышение коэффициента использования металла на 2-33 путем увеличения точности литья и сни5 жения допусков на механическую обработку.

Формула изобретения

Способ обжига углеродистых изделий путем нагрева до температуры 900-1000С в восстановительной среде с последующим охлаждением, о т л и ч а ю- !5 шийся тем, что, с целью снижения усадки увеличения прочности иэделий и упрощения процесса, предварительно в форму засыпают углеродсодержащий материал, в котором размещают иэделия и форму загружают в печь, нагретую до 500-600 С и после выравнивания температуры изделия и печи, осуществляют дальнейший подъем температуры изделия и печи, осуществляют дальнейший подъем температуры со скоростью 100-200 С/ч, а охлаждение изделия проводят в форме вне печи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 358923, кл. С 01 В 31/04, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 209659, кл. В 22 С 9/14, 1966.

Заказ 10807/37 Тираж 671

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подпиа ное

Филиал ППП "Патент", г., Ужгород, ул. Проектная,4.Составитель С. Ыахиджанова

Редактор Н.Кешеля Техред М.Коштура Корректор M.tIlapo