Способ получения углеграфитовых изделий и контейнер для размещения и обжига коксопековых заготовок

 

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх е еслублни

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТМЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 283. 279 (21) 2886496/23-26 оя865789,О (51) и. к.з

С 01 В 31/04 с присоединением заявки ИЯГосударственный комитет

СССР но делан нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет—

Опубликовано 230981. Ьюллетвнь Ио 35

Дата опублыкования описания 230981 (53) V4K661. 666. 2 (088.8) Ю.З. Немировский и А.И. Лутков 1, (12) Авторы нэобретвння (11) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕГРАФИТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

И КОНТЕЙНЕР ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ И ОБЖИГА

КОКСОПЕКОВЫХ ЗАГОТОВОК

Изобретение относится к технологии изготовления углеродных материалов, используемых в различных от- раслях техники для изготовления тиглей, нагревателей, теплообменников и т.д.Известен способ получения угле-графитовых, изделий, включающий пресование углеродных наполнителей со смоляным связующим в пресс-форме с последующим обжигом пресс-формы под . давлением вделяющихся летучих, который обеспечивает повышение Физикомеханических показателей изделий после графитации (1}.

Однако этот способ приводит к значительному удорожанию продукции за счет увеличения размера Формы, так как объем смеси в 2-5 раз больше объема заготовки, а увеличение объема формы ведет к уменьшению загрузки камеры.

При этом способ не позволяет получать углеродные изделия при соотношении его размера в плоскости, параллельной к оси прессования к его размеру в плоскости, перпендикулярной к оси прессования более. 23, так как при этом наблюдается значительная раэноплотность по длине изделия, а более дешевое прошивное прессование не может быть использо. вано.

Кроме того, способ требует прочной, а следовательно, и дорогой Формы, так как при запрессовке для отдельных материалов давление достигает 1000 кг/см и более.

Q.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ получения углеграфитовых изделий, включающий размещение спрессованных коксопековых заготовок в цилиндрическом контейнере с углет5 родной пересыпкой между заготовками и стенками контейнера н последующий эбжиг заготовок в герметично закрытом контейнере под давлением выделяющихся летучих и графита20 цию !2) .

Однако известный способ недостаточно производителеи и полученные изделиA имеют недостаточно высокие

Физико-механические характеристики за счет отсутствия радиального давления на заготовки в процессе обжига со стороны стенок контейнера и присутствия засыпки между заготовками и боковой стенкой контей30 нера, что увеличивает размеры кон865789 тейнера и, следовательно, уменьшает полезную загрузку камеры.

Цель изобретения — повышение производительности процесса (за счет увеличения загрузки контейнеров и печи) и физико-механических характеристик иэделий.

Поставленная цель достигается тем, что осуществляют эапрессовку под давлением 0,1-8 MIIa спрессованных коксопековых заготовок в контейнер с площадью поперечного сечения, равной 0,9-1 поперечного сечения заготовок, обжиг заготовок в контейнере под давлением выделяющих летучих и последующую их графитацию.

При этом контейнер для размещения и обжига коксопековых заготовок цилиндрической формы в верхней части выполнен расширяющимся.

Нижняя граница давления эапрессовки заготовок 0,1 МПа и верхняя граница отношения площадей одного контейнера и заготовки выбираются, исходя из того, чтобы обеспечить контакт стенки контейнера по всей боковой поверхности зеленой заготовки. Верхняя граница давления

8 МПа и нижняя граница отнош ния площадей 0,9 выбирается, исходя из необходимости обеспечить физическую цельность заготовки, так как при переходе этих границ зеленая заготовка разрушается.

На первом этапе обжига заготовка в контейнере находится под внешним радиальным давлением за счет напряжений, возникающих в процессе нагрева, благодаря различию в коэффициентах термического расширения материала заготовки и материала контейнера.

Коэффициент термического расширения для зеленой заготовки падает с подъемом температуры, и при

250 С он колеблется от 25х10 6 до

40х10 град. ", в то время как для стали коэффициент термического расширенияя равен 10, 5х10 рад. при 20О С

Кроме того, в результате обжатия заготовки стенками контейнера затруднен выход газов из заготовки, что приводит к повышению давления летучих внутри заготовки, Все это ведет к улучшению физико-механических показателей материала. Выполнение контейнера расширяющимся в верхней части облегчает запрессовку заготовок в контейнер и предотвращает его разрушение.

На чертеже изображен контейнер, для осуществления предлагаемого способа продольный разрез.

Коксопековую заготовку 1 запрессовывают в цилиндрический контейнер, состоящий иэ дна 2 и центрального цилиндра 3, выполненного расширяющимся в верхней части 4. При этом дно 2 контейнера опирается на стол пресса 5, а давление на заготовку 1 осуществляется верхним плунжером 6 пресса (не показан) .

На дно 2 контейнера и верхнюю часть 4 контейнера загружают засыпку и контейнер закрывают крышкой с песочным затвором (не показан) для предотвращения окисления. После загрузки контейнера его помещают в камеру печи, где обогрев ведут непосредственно дымовыми газами. После обжига контейнер вынимают иэ печи и иэ него выгружают заготовки. Обожженные заготовки затем графитируют.

Пример. Из зеленой заготовки ГМЗ диаметром 210 мм и длиной

1700 мм нарезают 6 заготовок дли15 ной 250 мм. Три заготовки загружают в контейнеры длиной 500 мм с внутрен- ним диаметром 200, 205 и 210 мм в каждый контейнер по одной заготовке.

Перед запрессовкой заготовок на дно

2О контейнера засыпают коксовую засыпку на высоту 100 мм. Затем в каждый контейнер на 630-тонном прессе эапрессовываюч . зеленые заготовки так, что от верхней поверхности заготовки до верхнего края контейнера остается 290 мм. Затем сверху заготовки до верхнего края контейнера засыпают коксовой засыпкой.

Для сравнения три контрольные заготовки загружают в один контейнер диаметром 500 мм и длиной 1200 мм.

На дно перед загрузкой заготовок засыпают 100 мм коксовой засыпки.

Заготовки располагают по высоте на 60 мм друг от друга. Все свободное от заготовок пространство контейнера пересыпают коксовой засыпкой. В верхней части контейнер герметично закрывают металлической пробкой.

Все шесть заготовок обжигают в

40 печи с непосредственным обогревом контейнеров дымовыми газами по следующему режиму:

Подъем температуры до 400 С,ч 80 от 400-600ОС, ч 100

45 от 600-800 С, ч 40 от 800-950оС ч ..20

Выдержка при 950 С,ч 30

Общая продолжительность обжига 270 ч.

После обжига производят выгрузку заготовок иэ контейнеров, причем заготовки, запрессованные в контейнеры,легко извлекают иэ них,так как они дают усадку во второй половине обжига.

Графитацию все шесть заготовок проходят в одной печи ЧЭЗа, в восстановительной среде углеродной засыпки при атмосферном давлении, до

1700 С нагревают в течение 46 ч, от

1700 до 2400 С - a течение 20 ч.

После графитации от каждой заготовки

gp отбирают по три пробы и снимают физикомеханические показатели материалов.

В таблице представлены условия опытов и физико-механические характеристики полученных изделий при у диаметре заготовки 211 мм.

865789

Д с н О охи ос и х л х о аэх и х

4 е н х о н о э хай оо о ахи ихх м о,!! х н ао оо ин

СЧ LO

Ь лл

СЧ (! и

e u х о

И х е лоо

О (.

I Л EO lO

М л л4 о m

f 1О

% М

° -4 л ю (М % ч л! о е

e R е а х 4 х э

e m e

Ц я х я е ао

ctev л

% со л о

О ! I

5 х кх ео еех »яЙ аах e zе не эао- м х»и 0 е х ххоехwà»

eäиокех3 еахкх хоонeeîх хм хи ха наiеîîîе.eî о3хххиицн ах еа ! 3 е х эх е хх ацэ н н

10 о о о

И и н о е х э м х х н

0 х а е

Х Ф э а е е

Х М е х

A эх у х х е х д эо х е

Е ! о х е! е и Е о х хаен лнооее хэххахх ццэое

»э оцО о cv о

% Ь Ъ Ь сп а о о о о

rl л 4

Оъ (ч ю I л ch

О\ Г IA < 1 N л ч л л а о т а о в ш ю cu a o ("Ъ Р1 РЪ СЧ () Ю а э о о с с а Ь л

СЧ C4 CV (Ч о е е е

<л в о Я о о в о а о о о о о о л м а а

64 N (3 СЧ СЧ . <Ч

8б5789

Формула изобретения

Как видно иэ таблицы, заготовки прошедшие обжиг после запрессовки в контейнер, обладают более высокими физико-механическими показателями, чем заготовки, обоженные по извест-ному способу. Кроме того, уменьшение диаметра контейнера прн постоянном диаметре запрессованной.в него заготовки также ведет к улучшению физико-механических показателей..

Однако уменьшение отношения площади внутреннего поперечного сечения контейнера к площади поперечного сечения зеленой заготовки до ее эапрессовки в контейнер ниже 0,9 и увеличение давления свыше 8 МПа ведут к растрескиванию верхней части заготовки во время ее запрессовки в контейнер, а увеличение отношения площадей более 1 и давления менее 0,1 МПа приводит к растрескиванию заготовки во время обжига, так как неравномерный охват заготовки приводит к местным перегревам.

При этом по сравнению с известным способом объемная плотность изделий возрастает на 1-3%; пористость падает на 7-9%i прочность на сжатие возрастает на 11-32%; прочность иа изгиб — на 12-40%; удельное электрическое сопротивление падает на l-б%, а производительность возрастает на

30-100%.

Следовательно, изобретение позволяет практически без перестройки добиться повышения производительности печи и улучшить физико-механические показатели углеродного материала.

1. Способ получения углеграфитовых иэделиЯ, включающий размещение спрессованных коксопековых заготовок в контейнере, обжиг заготовок в кон® тейнере под давлением выделяющихся летучих и последукщув их графитацию, отличающийся тем, что, с целью повиаеиия производительности процесса и физико-механических характеристик иэделий, размещение ве1Ю дут путем запрессовки заготовок в контеЯнер с аяощадьк1 поперечного сечения, равной 0,9-1,0 поперечного сечения заготовки.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а2Q ю шийся тем, что эапрессовку заготовок в контейнер ведут под давлением 0,1-8 МПа.

3. Коитеййер для размещения и обжига коксопековых заготовок цилиндриэя ческой формы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в верхней части контейнер выполнен расширяющимся.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 9 29077/74, кл. 14 ЕО, 1974.

2. Патент Великобритании 9 7591б0, кл. 55/1/А, 1956 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 7973/33

Тираж 508 Подписное

Филиал ППП "Патент", .г, ужгород, ул. Проектная,4