Главная -> Словарь

Графитированных электродов

Графит - одна из аллотропных форм углерода. Алмаз является другой формой и, кроме того, в литературе описываются свойства аморфного углерода, который внешне похож на графит. Графит имеет истинную плотность 2250 кг/м^, аморфный углерод- 1880кгЛД алмаз - 3510 кг/мЗ. Графитированные материалы весьма термостойки при температурах 3000 °С и выше в отсутствие окислителя среды, что делает их незаменимыми материалами в космической технике.

При пропитке графитовых труб эмульсией феноло-формальде-гидной смолы и раствором перхлорвиниловой смолы в дихлорэтане механическая прочность труб увеличивается в 3 раза и их можно применять в кислотной и щелочной средах при давлениях до 4—5 кгс/см2. Пропитанные смолами графитированные материалы особенно целесообразно использовать для изготовления химической теплообменной аппаратуры и футеровочных плит, применяемых в сильно агрессивных средах. Такие теплообменники работают при 180—200 °С и 3—6 кгс/см2.

Исследования, проведенные автором совместно с Р. Н. Гимае-вым, показали, что графитированные материалы с низким коэффициентом термического расширения , малым удельным электросопротивлением и слабой реакционной способностью получаются из коксов волокнистого строения, а для получения конструкционных материалов чаще требуются коксы сфероидальной структуры.

Она может изменяться от 1 до 30. По анизотропии а графитированные материалы можно условно разделить на три группы: слабоанизотропные , к которым относятся основные марки получаемых по электродной технологии промышленных графитов; анизотропные , в составе которых содержится природный графит или полученные термомеханической обработкой; высокоанизотропные — различного рода пиролитические графиты.

Алюминий образует карбиды нескольких составов, устойчивым из которых является А14С3. Образование этого карбида происходит при 1700-1800 °С. При получении алюминия электролитическим способом образуются карбиды, причем в зависимости от структуры углеродного материала, из которого Изготовлена ванна и электроды, выход карбида может существенно колебаться. Графитированные материалы дают больший выход карбида, чем коксы и термоантрацит.

Перечисленные марки "чистых" обожженных материалов рекомендуют для работы- в среде осушенных нейтральных газов с перлитным чугуном при предельных давлении и скорости 10 м/с. Графитированные материалы могут работать в тех же условиях со сталями всех марок и твердостей при скорости 20—30 м/с .

При пропитке графитовых труб эмульсией феноло-формальде-гидной смолы и раствором перхлорвиниловой смолы в дихлорэтане механическая прочность труб увеличивается в 3 раза и их можно применять в кислотной и щелочной средах при давлениях до 4—5 кгс/см2. Пропитанные смолами графитированные материалы особенно целесообразно использовать для изготовления химической теплообменной аппаратуры и футеровочных плит, применяемых в сильно агрессивных средах. Такие теплообменники работают при 180—200 °С и 3—6 кгс/см2.

Исследования, проведенные автором совместно с Р. Н. Гимае-вым, показали, что графитированные материалы с низким коэффициентом термического расширения , малым удельным электросопротивлением и слабой реакционной способностью получаются из коксов волокнистого строения, а для получения конструкционных материалов чаще требуются коксы сфероидальной структуры. :

Все разновидности углеграфитовых. материалов, кроме углеро-да, содержат в своем составе в большем или меньшем количестве минеральные прим.еси и серу. Материалы, для которых в качестве исходного сырья используется антрацит или каменноугольный кокс, содержат до 8% золы. Материалы, приготовленные на основе малозольных нефтяных коксов и сажи, отличаются высокой чистотой, содержание зольных примесей в них обычно не превышает 0,7%. Графитированные материалы характеризуются низкой зольностью — менее 1%. В изделиях, которые подвергаются специальной очистке, содержание зольных примесей не превышает ю-*— 10-s%.

Графит марки ПГ-50 получают по той же технологии, что и все графитированные материалы, но в шихту вводятся специальные порообразующие добавки, которые при обжиге и графитации испаряются. Этот графит выпускается в виде заготовок диаметром 100, 130, 155, 200, 230, 270, 300 мм и длиной 160—260 мм. В,табл. 3.11 приведены свойства графита марки ПГ-50.

Стеклоуглерод химически инертен и в этом отношении превосходит графитированные материалы. Концентрированные и разбавленные кислоты и щелочи практически не разрушают стекло-углерод . Стеклоуглерод не взаимодействует с расплавами металлов третьей группы Периодической системы элементов Д. И. Менделеева, а также с расплавами фторидов, сульфидов, теллуридов и других веществ. Он также стоек в парах мышьяка и сурьмы при температуре 1500 °С.

Основное целевое назначение УЗК — производство крупно — кускового нефтяного кокса. Наиболее массовыми потребителями нефтяного кокса в мире и в нашей стране являются производства анодной массы и обожженных анодов для алюминиевой промышленности и графитированных электродов для электросталеплавле — ния. Широкое применение находит нефтяной кокс при изготовле — нии конструкционных материалов, в производствах цветных металлов, кремния, абразивных материалов, в химической и электротехнической промышленностях, космонавтике, в ядерной энергетике и др.

Главным потребителем кокса является алюминиевая промышленность, где кокс служит восстановителем при выплавке алюминия из алюминиевых руд. Кроме того, кокс используют в качестве сырья при изготовлении графитированных электродов для сталеплавильных печей, для получения карбидов и сероуглерода.

Прокаливание нефтяного кокса проводится" с целью придания ему высокой плотности, низкого электрического сопротивления, малой реакционной способности и достаточной механической прочности. Прокаленный кокс используют в цветной металлургии для изготовления анодов, катодов и графитированных электродов. Сущность прокаливания заключается в нагревании кокса до температуры, обеспечивающей глубокое протекание процесса дегидрирования и образование упорядоченной структуры углеродистого остатка. Установки прокаливания нефтяного кокса целесообразно строить па месте его производства и комбинировать с установками замедленного коксования.

Большие количества кокса расходуются также при получении сталей: на выплавку 1 т электростали требуется 6—8 кг графитированных электродов.

В производстве графитированных электродов большое объемное расширение при графитации приводит часто к растрескиванию электродов. Предпочтение надо отдавать коксам, дающим при графитации нулевую, а в ряде случаев и положительную усадку.

На Челябинском электродном заводе в 1955 г. проводили опыты при содержании сернистого кокса в шихте 45,7%. Гра-ф'Итацию осуществляли при подъеме мощности тока 150— 200 кет. Удельный расход электроэнергии составил всего 5000—5108 кет-ч на 1 т готовой продукции и максимальная мощность 4500 кет. Выход графитированных электродов высшего сорта составлял 13—23,6% против 85,8% при работе на обычном малосернистом коксе, а брак по трещинам — 20,9% против 0,9% из малосернистого кокса при тех же условиях.

Опытные партии графитированных электродов испытывали на ряде металлургических заводов. Электроды испытывали при выплавке углеродистых, конструкционных, инструментальных, электротехнических и нержавеющих сталей .

Результаты испытаний опытных графитированных электродов,

Испытания опытных электродов показали, что сернистый нефтяной кокс является перспективным сырьем для получения графитированных электродов.

147. Крылов В. Н., Производство угольных и графитированных электродов, ГОНТИ, НКТП СССР, 1939.

Продукция. Нефтяной кокс — применяется в производстве анодов и графитированных электродов, используемых для электролитического получения алюминия, стали, магния, хлора и т. д., в производстве карбидов, в ядерной энергетике, в авиационной и ракетной технике, в электро- и радиотехнике, в металлургической промышленности, в производстве цветных металлов в качестве восстановителя и сульфидсодержащего материала. Характеристика коксов приведена в табл. 4.49, 4.50.