Способ изготовления углеродистой массы для самоспекающегося электрода

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УГЛЕРОдастой МАССЫ для САМОСПЕКАЮЩЕГОСЯ ЭЛЕКТРОДА, при котором электродную массу прокаливают, рассеивают, дозируют , смешивают, подвергают вакуумированию с одновременньм уплотнением , a затем формуют, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества массы путем снижения ее пористости, уплотнение массы осуществляют ультразвуковыми колебаниями с частотой 25-45 кГц, a вакуумирование производят при остаточном давлении 0,01-0,06 МПа в течение 0,5-6 мин.

Г

6% Ш) СОЮЗ СОВЕТСКИХ и,и

РЕСПУБЛИК 1д> Н 05 В 7/09 иииииии, и

11, 1 I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР, flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OlHPbfAO

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ(" -":::: .."(и AalopcHoMv сеиивтвъстви (2f) 3596296/24-07 (22) 27.05.83 (46) 23.08.84. Бюл, S 31 (12) М.И.Гасик, А.Г.Гриншпунт, В.В.Кашкуль, В.В.Тетерюк и В.Н.Гулидов (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им.Л.И.Брежнева (53) 621.365,22(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 818034, йл Н 05 В 7/09, 1976, 2. Патент Франции 11 2017343, кл. В 01 К 3/00, 1970. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УГЛЕРОДИСТОЙ МАССЫ ДЛЯ САМОСПЕКАЮЩЕГОСЯ

ЭЛЕКТРОДА, при котором электродную массу прокаливают, рассеивают, дозируют, смешивают, подвергают вакуумированию с одновременным уплотнением, а затем формуют, о т л и » ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества массы путем снижения ее пористости, уплотнение массы осуществляют ультразвуковыми колебаниями с частотой 25-45 кГц, а вакуумирование производят при остаточном давлении 0,01-0,06 МПа в течение 0,5-6 мин . значительной степени перемешивания компонентов массы, лучшего заполнения пор связующим и мелкой фракцией твердьк составляющих, так как вязкость электродной массы под воздействием колебаний ультразвуковой частоты снижается.

Ультразвуковые колебания ориентируют зерна термоантрацита таким образом, что плоскости наслоения располагаются перпендикулярно оси заготовки, что не представляется возможным при виброобработке электродной массы в доультразвуковом диапазоне частот. Это достигается тем, что колеблющиеся частицы связующего меняют направление своего движения дважды за период звуковой волны, обтекая частицы термоантрацита, и ориентируют их соответствующим образом.

Известно, что в плоскости наслоения антрацит имеет меньшую усадку, чем в перпендикулярной ей плоскости..

Таким образом, обработка электродной массы ульразвуком позволяет получить блоки электродной массы с повышенной плотностью и изотропией физикомеханических свойств на высоте.

Вакуумирование уплотняет электродную массу путем создания градиента между пониженным давлением в вакуум-камере и атмосферным давлением в порах и капиллярах углеродистьк материалов. Под воздействием градиента давления влага, пузырьки воздуха устремляются к вакуум-источнику, при этом происходит заполнение пор и капилляров углеродистых материалов связующим и мелкими частицами твердых составляющих смеси, что содействует упрочнению кристаллической структуры углеродистого блока электрода. Совмещение ультразвуковой обработки и вакуумирования позволяет достичь такой степени уплотненности электродной массы, которая не может быть достигнута известными технологическими методами.

Пример. При производстве электродной массы по предлагаемому способу осуществляются следующие операции: термоантрацит (антрацит) и кокс прокаливают при 1200-13004С после чего они подвергаются дроблению до фракции менее 20 мм с последующим рассевом на барабанных ситах и грохотах. Подготовленные материалы дозируют по видам сырья и

1 1109963 2

Изобретение относится к электротермии, а именно к электрометаллургии ферросплавов, цветньк металлов и сплавов, к производству желтого фосфора, карбида кальция и др °, и может быть использовано при производстве электродных и анодных масс для самообжигающихся электродов н анодов.

Известен способ изготовления углеродистой массы для самоспекающегося электрода, при котором электродную массу прокаливают, дробят, просеивают, дозируют, перемешивают с наложением вибрации и формуют блоки jt g.

Недостатком этого способа является низкая прочность, вызванная низким качеством массы.

Наиболее близким к изобретению по,техническому существу является способ изготовления углеродистой массы для самоспекающегося электрода, при котором электродную массу прокаливают, рассеивают, дозируют, смешивают, подвергают вакуумированию с одновременным уплотнением, а затем формуют «2 j.

Недостатком известного способа является высокая пористость массы, 30 приводимая к снижению качества массы.

Цель изобретения — улучшение качества массы путем снижения ее пористостн.

Поставленная цель достигается тем,з что согласно способу изготовления углеродистой массы для самоспекающегося электрода, при котором электродную массу прокаливают, рассеивают, дозируют, смешивают, подвергают вакуумированию с одновременным уплотнением, а затем формуют, уплот нение массы осуществляют ультразвуковыми колебаниями с частотой 2545 кГц, а вакуумирование производят при остаточном давлении 0,01-0,06 ИПа в течение 0,5-6 мин. I

Под воздействием ультразвука изменяются основные физико-механические свойства расплавленной электрод-Я ной массы: вязкость, поверхностное натяжение на границе связующее — . твердый компонент, краевой угол смачиваиия. Эти изменения обуславливают образование одиофазной с повышенной плотностью структуры рабочего конца электрода. Обработка ультразвуком позволяет достигать более

1109963 4 быть достигнуто известным мЕтодом вибрации электродной массы.

Приготовленная предлагаемым способом электродная масса после смесителя типа СНК-300 "Электрод" подвергается непрерывным ультразвуковым колебаниям с частотой 25-45 кГц в специальной вакуум-камере при остаточном давлении 0,01-0,06 NHa.

1п После этого элеКтродная масса поступает в формовочную машину, где формуется в брикеты весом 1,5 кг.

Пробы готовой электродной массы помещают в металлические кожуха диаметром 60 мм и высотой 300 мм и нагревают в печи без доступа воз-, духа до 900 С со скоростью 100 С/ч с выдержкой при конечной температуре

3 ч. Аналогично для сравнения гото2п вят известным способом пробы серийных электродных масс. Полученные обожженные образцы масс подвергают технологическому опробованию (ТУ-48-12-8-79).

Для изготовления электродной массы по предлагаемому способу используют термоантрацит (ГОСТ 4794-75), золу не более 0,37, серу не более 1,9Х летучие не более 0,57, удельным электросопротивлением не более

2000 Ом ° мм /м и истиннои плотностью

1,8-1,9 г/см, Фракция, мм Содержание, Х более 20 5

35 0 — 20

30-35

4 — 10 25-30 менее 4 30-40

Кокс (ГОСТ 18686-73) серы не более

46 золы не более влаги не более выход летучих веществ не более 1,2

Удельное электросопротивление не более, Ом-мм /м 9000

2,0

10,5

5 0

0,5

3 гранулометрическому составу в соответствие с заданной рецептурой массы, а затем вместе со связующим подают в смесители, где осуществляется их перемешивание в течение

3-5 мин при 130-180 С. Затем электродная масса подается в вакуум-камеру, где при остаточном давлении

0,01-0,06 МПа она подвергается непрерывным ультразвуковым колебаниям с частотой 25-45 кГц, после чего на формовочной машине масса формуется в брикеты и по транспортерам подается в короба, в которых и доставляется в цех готовой продукции или в плавильные цеха для загрузки в самообжигающиеся электроды.

Продолжительность вакуумирования зависит от достигаемой степени разряжения и находится в интервале 0,5

6,0 мин. При длительности менее

0,5 мин снижается эффективность вакуумиронания, так как времени недостаточно для удаления пузырьков воздуха, а увеличение ее выше 6 мин нежелательно в связи с развитием процессов седиментации электродной массы. Оптимальное давление в вакуум камере составляет 0 01-0,06 МПа. Повышение давления выше 0,06 МПа снижает эффект вакуумирования, а уменьшение давления ниже 0,01 МПа вызывает вспенивание массы в связи с бурным выделением газовых пузырьков, что может привести к седиментации компонентов.

При распространении ультразвуковой волны даже сравнительно небольшой интенсивности в жидкой электродной массе возникает переменное звуко вое давление с амплитудой колебания в несколько атмосфер. Под действием этого давления связующее попеременно испытывает растяжение и сжатие, интенсивно заполняет поры твердых составляющих углеродистой электродной массы, способствуя тем самым формированию плотной структуры рабочего конца самообжигающегося электрода.

Отличие предлагаемого способа приготовления углеродистой электродной массы заключается в том, что при помощи ультразвуковой обработки с одновременным вакуумированием достигается заполнение связующим мелких пор и капилляров твердых компонентов массы, в результате чего значительно улучшается ее качество, что не может

Фракция не менее

0,07 мм 20

Среднетемпературный каменноуголь ный пек с температурой размягчения

68-70 С (ГОСТ 10200-73)

Зольность не более,X 0,3

Содержание воды не более, 7

Выход летучих веществ, Е 53-63

Плотность не более, г/см 1-30

1109963

Приготовление электродной массы по предлагаемому способу

Приготовление

Показател электродной массы по

Время обработки,мин

Остаточное давление в вакуум-камере, МПа (частота ультразвука 25 кГц) извест0 01 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 ному прототипу

0,5

2,30 2, 27 2, 13 2,12

2,04

2,10

Максимальная прочность на

2,0

241 235 212 210 209 210 184

2,40 2,26 2,55 2,19 2,16 2,11 разрыв, кгс/см

3,0

2,60 2,49 2, 14 2, 13

4,0

2,11

2, 15

2,49 2,38 2,24 2, 12 2, 09

5,0

2, 17

6,0

2,43 2, 29 2, 13 2,06 2,05

2,13

0,5

73,7 75,2 77,6 79,9 82,1 82,5

70 9 70 4 75 0 ?6 4 81 3 82 4

69,1 70,3 71,2 76,0 81,3 82,0 88

68,0 72,1 73,7 75,5 79,8 81,5

67,8 59,8 71,1 71,0 73,0 79,4

Удельное электросопротивление, Ом мм /м

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

66,9 57 2 69,4 70,7 74,7 78,1

Содержание веществ, нерастворимых в толуоле {фракция), Я 25-31

Содержание веществ, нерастворимых в хино- 5 лине (фракция) не более, Х 8

Результаты испытаний приведены в табл. 1-3.

Как видно из табл. 1-3 обработка электродной массы ультразвуком совместно с вакуумированием увеличивает на 15-453 механическую прочность обожженных образцов, снижает íà 10353 удельное электросопротивление и примерно в два раза — пористость.

Испытание работы самообжигающегося электрода на электродных массах, изготовленных пб предлагаемому и известному способам, осуществляется на однофазной дуговой печи мощностью

140 кВт при выплавке ферромарганца.

Каждым электродом проплавлено по

500 кг шихты. Расход электродов приведен в табл. 4

Анализ результатов испытаний свидетельствует, что расход электрода, работающего на электродной массе, изготовленной по предлагаемому способу оказывается на 277 ниже. Кроме того, у электрода наблюдается более стабильный электрический режим плавки.

Применение предлагаемого способа приготовления электродной массы позволяет получать зкономию только за счет снижения расхода. электрода при себестоимости 1 т массы 120 руб, равную 31,4 руб.

Таблица 1

1109963,7 Продолжение

-табл. 1

Приготовление электродной массы по предлагаемому способу

Нриготовление .

Ноказатель электродной массы

Остаточное давление в вакуум-камере, МПа (частота ультразвука 25 кГц) по извест ному прототипу

0 01 0,02 0,03 0,04 0 05 0,06

Пористость, 70

8,9

0 5

8,4

9,7

10,5 10,7 10,9

2,0

8,4

7,2

9,0

9,7

10,2 10,0

6,8

3,0

5,9

7,8

8,2

8,8

9,1

16,4

4,0

5,8

6,7

7;8

8,1

8,7

9,0

5,5

8,5

5,0

6,1

6,9

7,3

8,6

5,3

6,0

5,8

6,7

7,0

7 8

8,2

Таблица 2

Способ приготовления электродной массы по предлагаемому способу

Показатель

Способ приготовления

Остаточное давление в вакуум-камере,МПа (частота ультразвука, 35 кГц) массы по известному способу

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06

2, 11 2,05

2,42 2 35 2,12 2 14 .2,12 2 12

1,84

2, 1 7 2, 1 3

4,0

5,0

6,0

77,9 80,3 82,6 82,9

75,9

74,1

721,2 71,0 75,4 70,0 81,7 82,7

71,7 76,5 81,6 82,1 88

71,2

70,0

68,8 72,7 73,6 75,8 79,8 81,6

4,0

Время обработки мин

Время офработки,мин

Максималь- 0 5 ная проч- . ность на разрыв, 3,0

Удельное О, 5 электросопротивление 2,0

Ом.см /м

3,0

232 2 28 215 213

256 241 227 220

261 250 215 2 16

2,51 2,39 2,25 2, 14

243 230 214 207

2,10 2,16

2,08 2, 18

2,06 2,16

1109963 — — Продолжение табл, 2

Показатель

Способ приготовления электродной массы по предsraeMoMy способу

Способ приготовления

Время обработки, мин

Остаточное давление в вакуум-камере, МПа (частота ультразвука, 35 кГц) массы по известному способу

0 05 0,06

68,3 60,3 71,5 71,5 73,4 ?9,6

67,4 57,6 69,8 70,7 75,! 79,0

6,0

0,5

8,3

8,9

104 106 108

Пористостьг Ж

9,6

10,1 !0,1

2,0

8,3

9,1

16,4

3,0

5,8

7,7

8,0

4,0

6,6

5,8

5,0

6,0

6,8

5,5

7,2

6,0

5,8,Таблица 3

Способ приготовления

Способ приготовления электродной массы по предлагаемому способу

Показатель

Остаточное давление в вакуум-камере, МПа (частота ультразвука в 45 кГц) электродной массы ремя бработ и,мин по извест0,02 0,03 0,04 0,05

0,01

0,06 ному способу

2,14

2,17

Максимальная прочность на

2,14

2,15 ра зРыв 9 кгс/смг

2,26

2,16 2, 18

2,25

2,10

2,14

2,08

Удельное электросопротивление, г/

82,7 83,1

81,8 82,8

0 01 0 02 0,03 0,04

0,5 2,33 2,30

2,0 2,42 2,36

30 258 243

4,0 2,62 2,51

5,0 2,53 2,40

6,0 2,45 2,31

0,5 74,3 76,0, 77,9 80,4

2,0 71,3 71,2 75,5 70,2

8,8 9,0

8,6 9,0

8,4 8 5

7,7 8,1

2,12 2,07

2,13 2,13

2,18 2,14 1,84

2,12 2,17

2,10 2,16

2,07 3, 15

12

Продолжение. табл. 3

1109963

Показатель

Время обработки,мин

70,5 71,5 71,8 76,7 81,7 82,2 88

69,0 72,8 73,8 . 75,9 80,0 81,7

68,4 68,3 71,6 71,6 73,0 79,8. 3,0

4,0

5,0

6,0

79,2

10,6 10,6

10,0 10,1

Пористость, Ж

2,0 7,1 8,3 8,8

9,4

8,7

8,9 16,4

8,7

4,0 5,6 6,5 7,4

8,0

8,5

8,4

8,3

7,7

7,5

Таблица 4

Показатели

Зкономия, извес тн ому

Израсходованная длина, мм

1620

1183.

Израсходованный вес, кг

3240

2366

27!

Составитель Г. Тараканова

И.Дербак Техред С.Мигунова Корректор О.Билак

Редактор

Подписное

Приготовление электродной массы по предлагаемому способу

Остаточное давление в,вакуум-камере, МПа (частота ультразвукавЧ5 кГц) 0 01 0 02 О 03 О 04 0 05 О 06

67,6 58,1 70,0 70,8 75, 3

0,5 8,2 8,8 9,5 10,3

3 0 5 7 6 6 7 8 7 9

5 0 5,5 6,0 6 5 7 1

6,0 5,2 5,7 . 6,4 6,9

Электрод с электродной массой, изготовленной по способу

Заказ 6108/45 Тираж 783

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Способ приготовления электродной масcbl по из вестному способу