Защитное покрытие графитового электрода дуговой электропечи

 

ОП ИCAHNE

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >995389

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф

°

Ф (6l) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.08.81 (21) 3331633/24-07 с прйсоединением заявки №вЂ” (51) М.К .

Н 05 В 7/085

Гееудзрствеееый кемктет (23) Приоритет —Опубликовано О7.02.83. Бюллетень № 5 (53) УДК 621 365..22 (088.8) СССР вв деизм кзееретеккк и еткрытий

Дата опубликования описания 17.02.83

П. И. Иващенко, А. П. Васильев, Н./П. фрфов, И. С. Мокшаев, А. -А. Воловик и Ю "Б АдеАьчйф., УД ° ъ (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54) ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ ГРАФИТОВОГО ЭЛЕКТРОДА

ДУГОВОЛ ЭЛЕКТРОПЕЧИ

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано при подготовке или изготовлении электродов и выплавке металлов и сплавов в электродуговых стале= плавильных печах.

Известно огнеупорное покрытие электро- 5 дов, электродуговых печей; содержащее,о/О. магнезит 34 — 36, жидкое стекло 38 — 42, мел 22 — 28 (1J

Однако данное покрытие характеризуется недостаточной термической стойкостью и прочностью сцепления с электродом, что приводит к отслаиванию и разрушению:покрытия в период работы печей. Защитная роль покрытия сводится к формированию слоя материала с компонентами, обладаюшими огнеупорными- свойствами, при этом = отсутствует химическая защита углерода.

Кроме того, при высоких температурах компоненты покрытия взаимодействуют .с углеродом, окисляя его, что приводит к снижению механической прочности покрытия и его отслоению от электрода.

Наиболее близким к предлагаемому является защитное покрытие, содержащее жидкие углеводороды и мелкодисперсный поро.шок. В этом покрытии в качестве порошка используют алюминиевую пудру (2).

Недостатком указанного покрытия является то, что алюминий после испарения керосина на поверхности электрода не образует с углеродом термодинамически прочных соединений, а окислы алюминия, формируемые ха поверхности электрода при работе дуговой печи, плохо защищают углерод от окисления, так как на границе углерод электрода-окисел алюминия идет диффузионное окисление углерода электрода с образованием окиси углерода, что приводит к отслоению корочки окиси алюминия, .разрушению покрытия и поверхности электрода.

Цель изобретения — повышение стойкости графитовых электродов в агрессивной газовой смеси.

Указанная цель достигается тем, что покрытие, содержащее жидкие углеводороды и мелкодисперсный порошок, в качестве указанного порошка содержит порошок сплава металла с карбидобразующими материалами при следующем соотношении ингредиен-тов, вес.%:

995389

Мелкодисперсный порошок 5 — 50

Жидкие углеводороды 50 — 95

Целесообразно использовать порошок дисперсностью 0,01 — 1,0 мм при содержании ка рбидобразующих материалов 30 — 95 вес.0/О.

Жидкие углеводороды (керосин, бензин, олифа и др.) хорошо смачивают поверхность графитовых электродов, что обеспечивает проникновение в поры графитового электрода мелкодисперсного порошка кремнистого и (или) кальциевого сплава. При нагревании графитового электрода с жидкими углеводородами в порах электрода без доступа кислорода происходит пиролиз жидких углеводородов с образованием сажистого углерода. В порах и на поверхности графитового электрода кальций и кремний мелкодисперсного порошка сплава являются карбидобразующими элементами и при образовании сажистого углерода взаимодействуют с углеродом, что приводит к формированию карбидов кремния и (или) кальция в порах и на пов=рхности электрода. Карбиды кремния и (или) кальция обладают высокой термодинамической црочностью при работе электродов в агрессивных газовых смесях (воздух, кислород, галогенсодержащие смеси, азотсодержащие смеси и др.). Температура разложения и плавления карбидов кремния и кальция значительно выше температуры нагрева поверхности электрода при работе в сталеплавильных агрегатах, что обеспечивает высокую прочность и стойкость покрытия, содержащего в процессе работы карбиды кальция и (или) кремния. Механическая прочность покрытия и его хорошее сцепление с поверхностью электрода достигается образованием химического соединения карбидов с поверхностью электродов и пор при работе электродов в сталеплавильных агрегатах.

При содержании кремнистого и (или) кальциевого сплава в покрытии менее

5 вес.0/0 количество кремния и (или) кальция недостаточно для образования плотного покрытия из карбидов кремния и (или) кальция, что снижает механическую прочность, стойкость и защитные функции покрытия электрода.

При содержании кремнистого и (или) кальциевого сплава в покрытии более

50 вес.0/0 вязкость покрытия резко увеличивается, проникновение порошка сплава с жидкими углеводородами в поры электрода снижается, .покрытие формируется только на поверхности электрода, снижается механическая прочность покрытия, происходит его отслоение от электрода и снижается стойкость электрода.

При дисперсности порошка менее 0,01 мм технология изготовления порошка указанных размеров затруднена, требуются специальные методы получения порошков, например газофазное, плазмохимические осаждения и другие, применение которых экономически нецелесообразно вследствие их высокой себестоимости, а положительный эффект от применения предлагаемого защитного покрытия не оправдывается затратами на его изготовление.

При дисперсности порошка более 1,0 мм проникновение кремнистого и (или) кальциевого сплава в поры графитового электрода затруднено, защитное покрытие формируется только по поверхности электрода, что снижает механическую прочность и сцепляемость защитного покрытия с электродом, вследствие чего снижается стойкость графитовых электродов.

При содержании кремния в кремнистом и (или) кальциявкальциевом сплавах менее 30 вес.0/o количество вводимого кремния и (или) кальция в покрытии недостаточно для формирования карбидов кремния и кальция, на поверхности электрода формируются различные фазы, которые по своим защитным свойствам значительно хуже карбидов крем20 ния и кальция.

При содержании кремния и (или) кальция в сплаве более 95 вес.0/p стоимость затрат на изготовление защитного покрытия не оправдывается повышением стойкости электрода. Сплавы с высоким содержанием кремния и кальция дорогостоящие и применять их для формирования защитных покрытий неэффективно. В качестве конкретных материалов в составе предлагаемого покрытия предусматривается применять сплавы кремния и кальция с железом следующих марок

СК25, СКЗО (ГОСТ 4762 — 71) стоимостью

42 коп/кг, ФС вЂ” 65, ФС вЂ” 75 (ГОСТ 1415—

78) и другие сплавы с дополнительным легированием чистым, кремнием и кальцием.

Размол указанных сплавов осуществля35 ется на мельницах бегунах и импульсных измельчителях до порошка фракций 0,01—

1,5 мм. В качестве жидких углеводородов предусмотрено применять авиационный бензин марки Б70 (ГОСТ 1012 — 54) стоимостью

9 коп/л, А66, 72, 76, Аи93 и другие стоимостью 13 — 21 коп/л (ГОСТ 2084 — 67), уайт-спирт (ГОСТ 3134 — 52), керосин тракторный (ГОСТ 1842 — 52), керосин осветительный (ГОСТ 4753 — 79) и другие. Указанные углеводороды хорошо сма4 чивают графитизированные электроды, обеспечивают проникновение кремнистого и (или) кальциевого порошка в поры электрода. Защитное покрытие предусматривается наносить кистью, распылителем в струе газа и окунанием электродов в раствор с последующим его вращением при многократном повторении нанесения покрытия. Нагрев поверхности электродов для формирования карбидов осуществляют индукционным методом, электрической или плазменной дугой, инфракрасным и другими видами излучения.

Пример. Проверку предлагаемого защитного покрытия проводят на графитизированных электродах марки ЭГОА (ГОСТ 4426—

71) диаметром 400 мм, применяемых для выплавки сталей различных марок в электродуговых печах типа ДСП вЂ” 25. Стойкость электродов проверяют по расходу электродов на одну тонну выплавляемого металла.

Фактический расход графитизированных электродов ЭГОА отечественного производства без защитного покрытия составляет

7,2 кг/т.

При применении защитного покрытия известного состава расход электродов снижается на 0,2 кг/т, что не обеспечивает экономического эффекта от применения вследствие существенных затрат на создание покрытия. Предлагаемое защитное покрытие изготавливают из кремнистых и кремнекальциевых сплавов марки СК вЂ” 30 ГОСТ 4762—

71 и ФС вЂ” 75 ГОСТ-1415 — 78 с дополнительным легированием при сплавлении чистыми по составу кремнием, кальцием или железом для выбора оптимальных пределов составов.

Кремнистые и кремнекальциевые сплавы дробят и измельчают на бегунах и импульсных измельчителях до мелкодисперсного порошка размером 0,01:1,5 мм и вводят его в жидкие углеводороды, в качестве которых применяют авиационный бензин марки Б?О (ГОСТ 1012 — 54). Состав защитного покрытия контролируют по весу вводимбго кремниевого или кремнекальциевого сплава. Защитное покрытие наносят кистью и пульверизаторами (мелкодисперсную 0,01—

0,08 мм фракцию порошка). Защитное покрытие сушат и нагревают в струе газа при

1000 †12 С без доступа кислорода до формирования слоя сажистого углерода и карбидов кремния и кальция на поверхности электрода. После формирования карбидов кремния и кальция электроды нагревают до

1300 — 1800 С для карбидизации слоя защит6

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. Авторское свидетельство СССР № 354615, кл. И 05 В 7/08, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 300522, кл, Н 05 В 7/06, 1970. ного покрытия, что обеспечивает упрочнение слоя покрытия и его высокую механическую и термическую стойкость. Затем, после охлаждения, электрод устанавливают в электропечь и проводят испытания при стандартных режимах проведения плавки.

Расход графитизированных электродов при предлагаемом покрытии снижается до

6,4 кг/т, что- составляет 0,6 кг/т экономии электродного материала по сравнению с расходом при известном покрытии.

Экономический эффект составляет 0,5—

1,2 руб/т.

1. Защитное покрытие графитового электрода дуговой электропечи, содержащее жидкие углеводороды и мелкодисперсный порошок, отличающееся тем, что, с целью повышения стойкости электрода в агрессивной газовой смеси, в качестве указанного порош20 ка использован порошок сплава металла с карбидобразующими материалами при следующем соотношении ингредиентов, вес.%

Мелкодисперсный порошок дисперсностью

0,01 — 1,0 мм 5 — 50

Жидкие углеводороды 50 — 95

2. Покрытие по п. 1,. отличающееся тем, что порошок содержит 30 — 95% карбидобразующих материалов.

Редактор 10. Ковач

Заказ 622/49

Составитель Г. Тараканова

Техред И. Верес Корректор А. Ференц

Тираж 843 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4