Способ пакетировки длинномерных углеродных заготовок в печах графитации

 

Сущность изобретения: заготовки укладывают в керн печи последовательно одна за другой вдоль продольной оси печи слоями таким образом, что каждый последующий слой смещен относительно предыдущего на 0,3 - 0,5 от длины заготовки в направлении продольной оси печи, а расстояние между слоями заготовок составляет 0,3 - 1,0 от расстояния между торцами соседних, последовательно расположенных одна за другой заготовок. Отклонение значений удельного электросопротивления по длине заготовки составляет 0,2 - 0,7 ом·мм²/м .

Изобретение относится к производству углеграфитовых материалов, а конкретно к способам пакетировки углеродных обожженных заготовок, преимущественно длинномерных, укладываемых в керне продольно вдоль оси печи, в печах графитации. Способ пригоден как для графитации, так и для глубокой очистки заготовок. Известен способ пакетировки углеродных обожженных заготовок в печах графитации, заключающийся в том, что заготовки укладывают в керн в вертикальные поперечные столбики перпендикулярно к оси печи. Расстояние между соседними столбиками берут 0,2 от диаметра заготовки, или ширины столбика, если заготовки не круглые. Пространство между столбиками заполняют гранулированным углеродным дисперсным материалом с размером зерна более 5 мм. Боковые, подинный и верхний теплоизоляционные слои заполняют мелкозернистым углеродным материалом. Например, пековым коксом, или коксовой мелочью крупностью менее 5 мм (1). Этот способ имеет ряд недостатков. Один из них заключается в том, что при близких значениях электрических сопротивлений керна и окружающих его теплоизоляционных слоев, значительная часть тепла выделяется в теплоизоляции, в начальный момент процесса графитации. Это ведет к снижению теплового коэффициента полезного действия печи, т. е. к увеличению потерь тепла. Другим недостатком способа является то, что высокое сопротивление керна в начальный момент процесса графитации не позволяет вторично использовать теплоизоляцию, т. к. при графитации ее электропроводность значительно повышается. Это приводит к значительным расходам теплоизоляционных материалов, поскольку в зависимости от конструкции печей на одну тонну графитируемых заготовок расходуется от 1,5 до 2,5 т пересыпочных материалов. Известен другой способ пакетировки длинномерных углеродных обожженных заготовок в печах графитации (2). В соответствии с ним длинномерные заготовки укладывают в керн продольно вдоль оси печи последовательно друг за другом в несколько ветвей в сечении керна. Общая загрузка печи ограничена необходимым для ведения процесса начальным сопротивлением печи. Этот способ не имеет указанных выше недостатков. Поскольку выбирают расстояние между торцами заготовок менее 0,1 от длины заготовки, то общее сопротивление керна снижается, что повышает тепловой коэффициент полезного действия печи. Дальнейшее снижение сопротивления керна путем использования более электропроводных керновых пересыпок дает возможность использовать повторно теплизоляционные пересыпки. Однако этот способ имеет свои недостатки. При графитации заготовок, уложенных в керне указанным способом, физико-механические свойства неравномерны по длине заготовки. Особенно это касается такого структурно-чувствительного свойства, как электросопротивление. На концах заготовки нагреваются сильнее, поэтому удельное электросопротивление в этих частях заготовки заметно ниже, чем в средней части заготовки. Эта разница зависит от температуры процесса графитации и составляет 15-25% . В абсолютных величинах эта разница находится в пределах 3,5-6 Ом˙ мм²/м при 11-15 Ом˙ мм²/м на торцах заготовки, и 1,5-3 Ом˙ мм²/м при 6,5-9 Ом ˙ мм²/м на торцах заготовки. Целью изобретения является повышение стабильности значений удельного электросопротивления по длине заготовки. Указанная цель достигается тем, что при укладке заготовок продольно вдоль оси печи послойно каждый последующий слой заготовок укладывают со смещением на 0,3-0,5 от длины заготовки по отношению к предыдущему, а расстояние между слоями заготовок берут 0,3-1,0 от величины зазора между торцами заготовок. Пространство между торцами заполняют гранулированной углеродной пересыпкой крупностью 5-15 мм или 10-25 мм, а между слоями заготовок теплоизоляционной углеродной пересыпкой крупностью 0-5 мм. Пакетировка печи осуществляется следующим образом. На подину насыпают слой углеродного дисперсного материала. Толщина подинного слоя 600-650 мм. Затем устанавливают продольные щиты симметрично оси печи на ширину керна. Керн формируют, укладывая заготовки последовательно слой за слоем. После укладки заготовок первого слоя пространство между торцами заготовки засыпают гранулированной керновой углеродной пересыпкой. Если остаются пустые месте между торцами последних в слое заготовок и торцем печи, то их закладывают поперек блочной продукцией длиной в ширину керна и высотой близкой диаметру заготовок. На уложенный слой заготовок насыпают слой углеродной пересыпки. Толщина слоя 0,3-1,0 от величины зазора между торцами заготовок. Выбор толщины слоя определяется величиной удельного электросопротивления пересыпки. При значении удельного электросопротивления пересыпки близком сопротивлению керновой пересыпки - толщина слоя должна быть не менее величины зазора между торцами заготовок. При больших значениях сопротивления пересыпки толщину слоя можно уменьшить пропорционально отношению значений сопротивления пересыпки слоя и керновой пересыпки. П р и м е р. Заготовки ⊘ 400 х 1730 мм укладывают в три слоя послойно по 30 заготовок в слое. Укладку ведут следующим образом. На подину, отступив от первого и торца печи на 250 мм, кладут по центру печи первый блок из трех заготовок продольно. Отступив от него на 130 мм, укладывают второй блок из трех заготовок и так далее. Всего в слое умещается десять блоков с расстояниями между торцами заготовок в соседних блоках по 130 мм. Длина печи 20000 мм, поэтому до второго торца остается свободное пространство длиной ≈ 1200 мм, которое заполняют либо короткими (длиной 800-900 мм) заготовками того же диаметра продольно, либо блоками 400х400х1400 мм поперек керна. Слой засыпают керновой (между торцами) и теплоизоляционной пересыпкой. Второй слой заготовок также блоками по три заготовки начинают укладывать таким же образом, как и первый, но от второго торца. Все операции повторяются. Поэтому второй слой оказывается сдвинутым по отношению к первому на ползаготовки, т. е. на 850-900 мм. Между первым и вторым слоем заготовок засыпаем слой теплоизоляционной пересыпки толщиной 90 мм, что составляет 0,7 от ширины зазора между торцами заготовок (130 мм). Третий слой заготовок укладывают точно так же, как первый. В качестве керновой пересыпки (засыпается только между торцами заготовок) используется графитированная коксовая мелочь фракции 5-15 мм, а в качестве теплоизоляционной пересыпки графитированная коксовая мелочь фракции 0-5 мм. После укладки третьего слоя на заготовки насыпают верхний теплоизоляционный слой толщиной 500-600 мм из коксовой мелочи, после чего печь закрывают зонтом и подключают к электропитанию. По предлагаемому способу на Вяземском заводе графитовых изделий были проведены ряд кампаний графитации с вариацией величины смещения заготовок и толщины слоя. При малых смещениях слоев заметна разница в удельном электросопротивлении по длине заготовки. Эта разница уменьшается абсолютных значениях при уменьшении значений удельного электросопротивления на торце заготовки, но в процентном отношении меняется незначительно. При смещении слоев более 0,3 электросопротивление по длине заготовки выравнивается. Толщина прослойки между слоями влияет в основном на сопротивление керна и расход энергии. При малых значениях прослойки падает сопротивление керна, что приводит к уменьшению максимума мощности, увеличению времени кампании и, как следствие, увеличению расхода энергии. При больших значениях прослойки увеличивается масса керна, состоящая из заготовок и пересыпочных материалов в объеме керна. Это также приводит к увеличению времени кампании и расхода энергии. Опыт показал, что оптимальными являются значения смещения слоев и толщины прослоек, указанные выше. При этом достигается равномерность распределения удельного электросопротивления по длине заготовки и одновременно приемлемые технологические параметры процесса графитации. (56) Автоpское свидетельство СССР N 1406968, кл. C 01 B 31/04, 1986.

Формула изобретения

СПОСОБ ПАКЕТИРОВКИ ДЛИННОМЕРНЫХ УГЛЕРОДНЫХ ЗАГОТОВОК В ПЕЧАХ ГРАФИТАЦИИ, включающий укладку заготовок слоями последовательно друг за другом параллельно продольной оси печи, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности значений удельного электросопротивления по длине заготовки, заготовки укладывают со смещением каждого последующего слоя заготовок по отношению к предыдущему на 0,3 - 0,5 длины заготовки вдоль продольной оси печи и с расстоянием между слоями заготовок 0,3 - 1,0 расстояния между торцами соседних последовательно расположенных одна за другой заготовок.