Способ изготовления углеродных заготовок и пресс для его осуществления

)5)5 С 01 В 31 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТВУ СКОМУ СВИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ 1ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫГИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт электродной промышленности (72) Ю.В,Устинов, Г.А,Васильев, В,Н,Катошин, В.Г,Шеррюбле и А.В.Убанкин (53) 66,1,666.1(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР М 1479413, кл. С 01 В 31/02, 1989.Чалых Е.Ф. Технология и оборудование электродных и электроугольных предприятий. М,: Металлургия, 1972, с.114-162. 304- 306(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УГЛЕРОДНЫХ ЗАГОТОВОК И ПРЕСС ДЛЯ ЕГО ОСУ. ЩЕСТВЛ ЕНИЯ(57) Изобретение относится. к производству углеродных изделий и позволяет повысить производительность, Смешивают углеродный наполнитель и связующее при температуре выше температуры размягчения связующего, охлаждают полученную угле- родную массу до температуры не ниже температуры размягчения связующего, загружают в контейнер мундштучного прес- . са и подпрессовкой ,ыдавливают через мундштук, В это время производят загрузку массы для формирования дополнительного изделия, которое формуют обратным перемещением прессующего органа в направлении, противоположном основному направлению выдавливания. При формировании заготовок из массы единого гранулометрического состава ее загружают из одной общей зоны, При прессовании изделий из массы различного гранулометрического состава каждую массу загружают раздельно. При прессовании с осевым противодавлением массу иэ смесительных машин загружают без охлаждения, а изделия формируют в противоположных направлениях возвратно-поступательным перемещением прессующего органа до получения заготовок мерной длины и отрезают в момент завершения выдавливания противолежащей заготовки. Пресс содержит контейнер, основной мундштук, силовой привод, станину и средства. отрезки, дополнительный противолежащий основному мундштук. Прессующий орган выполнен в виде прессующей плиты двустороннего действия, разделяющей подвижный контейнер на две полости с загрузочными отверстиями и жестко скрепленной с контейнером, В верхней части над контейнером установлена плита со стационарной форкамерой для загрузки массы. При прессовании масс.различного гранулометрического состава загрузочные отверстия подвижного контейнера смещены относительно друг друга по периметру сечения контейнера,.а верхняя плита снабжена дополнительной форкамерой и обе расположейы соответственно за- Ю груэочным отверстиям контейнера. 2 с. и 4 З.п.ф-лы, 5 ил.аайПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 1866ВНИИПИ Гос Тираж Подписноественного.комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/51736922 20 30 35 40 3Изобретение относится к производству углеродных иэделий и может быть использовано при изготовлении обожженных и графитированных электродов, блоков для футеровки электролизеров и сталеплавильных печей, а также в смежных отраслях огнеупорной промышленности и порошковой металлургии при изготовлении иэделий иэ сыпучих и вяэкопластичных смесей.Известен способ изготовления углеродных изделий, который включает смешивание углеродного наполнителя и каменноугольного пека при температуре выше температуры размягчения пека, охлаждение полученной углеродной массы; загрузка ее в контейнер мундатучного пресса, подпрессовку массы, прессование и ее термообработку. Однако на стадии охлаждения массыобразуется неравномерность ее свойств из-за низкой теплопроводности. Загрузка массы порционная и производится пятикратным проталкиванием ее в направлении мундштука до полного заполнения контейнера пресса возвратно-поступательным перемещением прессующего поршня,обратный ход которого является основной частью вспомогательного времени цикла прессования. К этому следует добавить время трамбовки и подпресовки. На больших прессах (усилием 3500-63000 кН) цикл охлаждения и загрузки массы превышает цикл собственно прессования, снижает производительность процесса прессования в целом,Известен способ изготовления углеродных заготовок на горизонтальных электродных прессах, согласно которому смешивают углеродный наполнитель со связующим (каменноугольным пеком) при оптимальной температуре получаемой массы на 50-70 С выше температуры размягчения связующего, когда оно обладает достаточно высокой подвижностью и смачивающими свойствами, охлаждают до температуры не ниже температуры размягчения связующего (80- 100 С), загружают в 4 - 5 порций при этой температуре, подпрессовывают давлением не ниже 75 усилия пресса при закрытом отверстии мундштука и выдавливают, открыв это отверстие, при давлении 75- 200 кг/см, охлаждают полученные заготовки и подвергают их термическойобработке. Из-за низкой теплопроводности массыобразуется неравномерность ее свойств,цикл охлаждения и загрузки в 4 - 5 порций с трамбовкой и подпрессовкой е пресс превышают цикл прессования и снижают произво дительность процесса,Пресс для осуществления этого процесса содержит рабочий цилиндр, два цилиндра обратного хода, затвор с траверсой, две неподвижные траверсы главного плунжера и траверсы контейнера со смонтированными в них узлами и с соединяющими колоннами, На переднем конце прессующего плунжера надета прессующая плита, передающая усилие на массу в контейнере пресса,Контейнер пресса вставлен со стороны главного плунжера, установлен неподвижно и снабжен загрузочной камерой (форкамерой). С другой стороны он соединен с мундштуком, смонтированным в передней траверсе,Перед выдавливанием массы через мундштук на таком прессе сопротивление за счет трения о стенки контейнера играет отрицательную роль, повышая давление прессования, а соответственно и потери на трение, увеличивая энергоемкость процесса,Обратный ход для догрузки массы является вспомогательной операцией и одним из путей снижения его продолжительности является использование скоростных вспомогательных гидроцилиндрое (скорость перемещения штока в 4 - 18 раэ больше скорости перемещения прессующего плунжера). Чем больше мощность пресса, тем ниже скорость перемещения прессую- щего плунжера и меньше разница со скоростью вспомогательных цилиндров (для пресса усилием 63000 кН скорость главного плунжера 0,035 - 0,132 м/мин, вспомогательных 0,72 м/мин, для 16000 кН - 0,046 - 0,292 и 5,2 м/мин соответственно,Цель изобретения - повышение производительности.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления углеродных изделий, включающему смешивание углеродного наполнителя и связующего при температуре выше температуры размягчения связующего, охлаждение массы до температуры не ниже температуры размягчения связующего (для изделий среднего размера 90 - 100 С, для крупных 80-90 С- при использовании связующего с температурой размягчения тр=70 С), загрузку массы в контейнер мундштучного пресса и прессование заготовок с последующей их термообработкой, подготовленную коксопековую композицию порционно загружают е подвижный контейнер пресса, подпрессовывают и выдавливают с активным трением, формируя изделия в противоположных направлениях возвратно-поступательным перемещением прессующего органа такимобразом, что прямое выдавливание черези ротиволежащий мундштук осуществляютобратным ходом этого органа, а загрузкумассы для прессования изделия в одномнаправлении производят из общей зоны вмомент выдавливания второго изделия впротивоположном направлении,Таким способом в противоположных на.правлениях прессуют изделия одинаковогосечения или изделия, разные по размерупоперечного сечения. имеющие одинаковый гранулометрический состав.При прессовании изделий из массы различного гранулометрического состава зонызагрузки разделяют на две независимые,Пресс, содержащий контейнер, мундштук, силовой привод, станину и средства отрезки, для повышения производительностиснабжен дополнительным противолежащим основному мундштук, а прессующийорган выполнен в виде прессующей плитыдвустороннего действия, разделяющийподвижный контейнер нэ две полости сзагрузочными отверстиями и жестко скрепленной с контейнером, причем загрузочныеотверстия перекрываются при перемещении прессующей плиты, для чего в верхнейчасти над контейнером установлена плитасо стационарной форкамерой (для загрузкимассы).При прессовании масс различного гранулометрическога состава загрузочные отверстия подвижного контейнера смещеныодно относительно другого по периметрусечения контейнера, а верхняя плита снабжена дополнительной форкамерой и обеони расположены соответственно загрузочным отверстиям контейнера.На фиг,1 приведена схема осуществления предлагаемого способа изготовленияуглеродных заготовок; на фиг.2 - схемапредлагаемого пресса; на фиг.3 - разрез А-Ана фиг.2; на фиг,4 - вариант исполненияпресса с противодавлением и наклоннойвыгрузкой изделий; на фиг.5 - схемы размещения форкамер (а) и загрузочных отверстий контейнера (б).Пресс содержит подвижный контейнер1 с прессующей плитой 2, разделяющей егона две полости 3 и 4, в которых размещаются рэструбные части мундштуков 5 и 6, иперемещаемой вместе с контейнером влевоили вправо силовыми цилиндрами 7 и 8. Вкаждой из полостей контейнера имеется позагрузочному отверстию 9 и 10, которые поочередно перекрываются плитой 11: при перемещении контейнера 1 влево отверстие 10перекрывается, а отверстие 9 открываетсяпод загрузку, В,центре плиты 11 выполненафоркамера 12 для загрузки массы в контей нер 1. Мундштуки 5 и 6 неподвижно установлены соответственно в левой 13 и правой 14 траверсах, смонтированных на основании 15 и представляющих собой общую станину, В основании имеются поддерживающие направляющие 16, выполненные, например, в виде роликов. Средства отрезки и приемно- передающие устройства не показаны,Способ осуществляют следующим образом.Углеродную массу подготавливают в смесительных машинах, смешивая углеродный наполнитель и связующее (каменноугольный пек) при температуре выше температуры размягчения связующего., ох 10 15 помощью силовых цилиндров 8 контейнер 1 перемещают влево(фиг.1 б), заполняя отверстие мундштука 5, при этом отверстие 10 совмещается с загрузочным отверстием форкамеры 12 и полость 4 через отверстие 10 заполняется массойПосле уплотнения массы в замкнутом объеме мундштука 5 и полости 3 с помощью цилиндров 7 и плиты 2 контейнер 1 перемещают в обратном нэ 30 правлении и проталкивают массу в мундштук 6 с уплотнением в замкнутом объеме с полостью 4, а в полость 3 через отверстие 9 загружают массу. После уплотнения массы открывают отверстие левого мундштука 5 и выдавливают, перемещая контейнер 1 вле 35 во. Периферийные слои массы захватываются силами трения о стенки контейнера 1 и помогают прессующей плите 2 выдавить массу через мундштук 5, играя таким образом активную роль в процессе прессования 40 заготовок. При выдавливании левой заготовки 17 загружается масса в полость 4, В крайнем левом положении полость 4 полностью загружена массой, и перемещением контейнера 1 в обратном направлении 45(вправо) выдавливают правую заготовку 18, в зто время производится отрезка левой заготовки 17 и передача ее на охлаждение с одновременной загрузкой массы в полость 50 3. Так, перемещая контейнер 1, формируют заготовки в двух противоположных направлениях приближение к непрерывному про- . цессу. Отверстия мундштуков запирают или затвором 19 (фиг,1), или поршнем 20 цилиндра противодавления 21 (фиг.4). При прессовании с противодавлением массу загружают без охлаждения и подпрессовки. При прессовании заготовок из масс различного гранулометрического состава загрузку 55 массы производят раздельно в каждую из лаждают до температуры не ниже температуры размягчения связующего и загружают через форкамеру 12 и отверстия 9 и 10 в исходном положении (фиг,1 а) в обе полости 20 3 и 4 подвижного контейнера 1. Затем сполостей 3 и 4, для чего на плите 11 смонтирована дополнительная форкамера 22 (отверстия форкамер 11 и 22 смещены относительно продольной оси контейнера 1 и расположены по обе ее стороны, а соответственно и загрузочные отверстия 9 и 10 соответствующих камер 3 и 4 - см. фиг,5 а,б),П р и м е р 1. Горячую массу (1 20-160.С) подготавливают в смесителе на основе смеси коксов или одного из коксов (ГОСТ 3278- 83) и каменноугольного пека (ГОСТ 10200-73) с температурой размягчения 1 р=70 С в качестве связующего. Крупность зерна до 10 мм, Подготовленную массу охлаждают до 1000 С в течение 5 мин, загружают в контейнер пресса в 4 - 5 порций с подтрамбовкой до 5 МПа и подпрессовкой до 20 МПа в течение 3 мин, выдавливают через мундштук, предварительно открыв его отверстие, с давлением 3 - 10 МПа и скоростью 500 мм/мин, Параметры пресса следующие, мм; общая длина 660, диаметр контейнера 150, его длина 150, диаметр силового цилиндра 150, рабочий ход 180, его длина 230, длина мундштука 190, диаметр калибра 90. Удельное давление 22,5 МПа, усилие пресса 400 кН. Прессуют две заготовки диаметром 90 мм с плотностью 16,8+0,02 г/см и длиной 280 мм эа 34 с каждую, общий цикл прессования 68 с.Общий цикл с охлаждением и подпрессовкой составляет 300 с + 60 с + 180 с + + 68 с = 608 сЕсли вычесть часть времени охлаждения, которое может производиться во время подпрессовки и прессования, то цикл составит 300 с.П р и м е р 2. Массу подготавливают, загружают, уплотняют с параметрами согласно примеру 1, Загружают массу через форкамеру 12 и отверстия 9 и 10 полости (3 и 4) подвижного контейнера 1, Контейнер 1 и плиту 2, разделяющую его на две полости 3 и 4, перемещают с помощью цилиндров 8 : влево, заполняют канал мундштука 5, а в это : время массу загружают через отверстие 10 во вторую полость 4, перемещают в обратном направлении цилиндрами 7 контейнер 1, заполняют правый мундштук 6, уплотняя при закрытых эатверами 19 мундштуках 5 и 6. После этого отвевают левый затвор 19 и выдавливают левую заготовку 17, продолжая загружать мзесу в правую полость 4, а затем правый зетавр 19, выдавливают правую заготовку 18, продолжая загрузку массы в полость 3 через отверстие (9), Таким образом, возвратно-поступательным перемещением подвижного контейнера 1, непрерывно загружая массу, формируют заготовки 17 и 18 в противоположных направлениях при прямом и обратном ходевозвратно-поступательного перемещенияпрессующей плиты 2,5 Пресс имеет следующие параметры: ди-аметр контейнера 150 мм, длина 200 мм,рабочий ход цилиндров 100 мм, два левыхсиловых цилиндра 7 и два правых 8 диаметром 107,5 мм усилием 200 кН (или четыре.10 диаметром 76 мм усилием 100 кН), длинакаждого из мундштуков (5 и 6) 200 мм, общаядлина пресса 650 мм, Прессуют две заготовки одновременно диаметром 90 мм, длиной280 мм каждая, скорость прессования 50015 мм/мин, давление 3 - 10 МПа, с плотностью- 608 с, Объем массы меньше отдельно вкаждой иэ полостей и потому подпрессовка20 составляет 2 мин (120 с). без охлажденияцикл 308 с.П р и м е р 3. Массу смешивают, как впримере 1 без охлаждения, загружают как впримере 2 без подпрессовки и выдавливают25 с противодавлением 1,5 - 4,5 МПа, для чегопресс снабжен противолежащими цилиндрами 21 противодавления и имеет следующие параметры: диаметр контейнера150 мм, длина 200 мм, рабочий ход цилинд 30 ров 100 мм (7 и 8), которые установлены подва в каждом направлении и имеют диаметр107,5 мм, усилие 200 кН (или четыре076 мм по 100 кН). Длина каждого мундштука 120 мм, общая длина пресса 440 мм35 (с цилиндрами противодавления 1040 мм),Загружают и прессуют массу без предварительного охлаждения и подпрессовки. Прессуют заготовки длиной 280 мм, диаметром90 мм с плотностью 1,73+0,3 г/см при дав 40 лении 10 МПа, Общий цикл прессованиясоставляет для двух заготовок 68 с, Следовательно,производительностьувеличивается в 8 - 4,4 раза.308 с6 с45 П р и и е р 4. Формуют иэделия согласнопримеру 3, Но прессуют заготовки разныепо диаметру (90 и 80 мм; 90 и 70 мм; 80 и 70мм и т.д.).П р и м е р 5. Формуют изделия,как в50 примере 4 или 3, но массу приготавливаютразличного гранулометрического состава изагружают через раздельные загрузочныеотверстия, а прессуют через мундштуки различного размера,55 Рассмотрим производительность известного и предлагаемого способа изготовления углеродных заготовок электродов9555 мм на прессе 64 МН. По известномуспособу примем загрузку массы в 4 порции.Длина контейнера 2800 мм, засыпка одной10 1736922 5 10 15 20 30 35 порции 60 с, скорость перемещения прессующего органа проталкивания 0,7 м/мин,продолжительность. прессования одной заготовки 150 с, открытия и закрытия по 5 с,отрезки заготовки 3 с, подпрессовки 180 с.Проталкивание первой порции на длину2100 мм, т.е. продолжительность перемещения (напр) в одном направлении 180 с и вобратном направлениифобр) 180 с, всеготЗ 1 эас. +Сор, +1 обр,1 з 60 с + 180 с + 180 с - 420 с;тз - 60 с + 120 с + 120 с 300 с;сз 60 с + 60 с + 60 с 180 с;тз 60 с+60 сс.Продолжительность цикла загрузкитц, "420 с+ 300.с+ 180 с+ 120 с+ 180 с++ 5 с+ 5 с -. 1210 с.Продолжительность цикла прессованияс учетом загрузки массы:Тц. = Тц,з. + Тц,прТцяр, ( 150 с+ 3) 6 = 918 с;Тц," 1210 с+918 с =2128 с = 35 мин 28 с.По предлагаемому изобретению цикл. включает прессование заготовки с той же. скоростью, но вспомогательные операциипо загрузке выполняются параллельно и непревышают цикла прессования и отрезки.Тц, =(150 с + 3 с) 6 = 918 с = 15 мин 18 с,Количество спрессованных изделий в 1ч по известному способу636002128по предлагаемому63600п - 23,5 шт.,Таким образом, производительностьпредлагаемого пресса увеличивается болеечем в 2 раза. Формула изобретения 1, Способ изготовления углеродных заготовок, включающий смешение углеродного наполнителя и связующего при температуре выше температуры размягчения связующего, охлаждение полученной углеродной массы до температуры не ниже температуры размягчения связующего, загрузку массы в контейнер мундштучного пресса, подпрессовку массы и прессование заготовок с последующей мх термообработкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности, формируют дополнительное изделие обратным перемещением прессующего органа в направлении, противоположном основному направлению выдавливания, а загрузку массы для формирования дополнительного изделия производят во время прессования основного и, наоборот, при прессовании дополнительного иэделия загружают массу для формирования основного.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что при формировании заготовок в обоих направлениях из массы единого гранулометрического состава ее загружают из одной общей зоны.3, Способ по п.1, отли ча ю щийс я тем, что при прессовании изделий из масс различного гранулометрического составакаждую массу загружают раздельно.4. Пресс для изготовления углеродных заготовок, содержащий контейнер, мундатук, станину и средства отрезки и приемно- передающее устройство, о т л ич а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности, он снабжен дополнительным, противолежащим основному мундштукам, а прессующий орган выполнен в виде прессующей плиты двустороннего действия, разделяющей подвижный контейнер на две полостис загрузочными отверстиями и жестко скрепленный с контейнером, а в верхней части установлена плита со стационарной форкамерой для загрузки массы. 5.Пресспоп 4,отличающийсятем,что основной и дополнительный мундштуки имеют разные размеры сечения калибра.40 6, Пресс по п,4, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что для прессования:изделий из масс различного гранулометрического состава, загрузочные отверстия подвижного контейнера смещены по периметру сечения45 контейнера, а верхняя плита снабжена дополнительной форкамерой и обе онисмещены соответственно загрузочным отверстиям коксайнфеа