Способ регенерации графитовых электродов плавильных печей

(51) 4 Н 05 В 7 085 СГ г;:.рд 13 .,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ БЙЬ 1. 1 А ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В,М. Александров, Б.А. Кулаков, В. К. Дубровин, В. А. Шадрин и З.Х. Шакиров(54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ГРАФИТОВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ (57) Изобретение относится к металлургии и мотет найти применение в электропечах с графитированными илн угольными электродами. Цель изобретения - сокращение энергозатрат, снижение расхода электродов, упрощение процесса. Регенерация электрода осуществляется нанесением защитного пироуглеродного покрытия путем обдува поверхности электрода, нагретого до температуры 1000-2000 С углеводородными газами в реакторе. Для нагрева электрода используется тепло проведения плавки в печи, Обработку электро- а да ведут при коэффициенте заполнения реактора электродом 0,25-0,6.Изобретение относится к металлургии и может найти применение в электропечах с графитированными или угольными электродами, например в плазменных печах постоянного тока.Целью изобретения является сокращение энергозатрат, снижение расхода электродов, упрощение процесса,Сцособ регенерации графитовых электродов осуществляется следующим образом.Нагрев электродов печи осуществля 10 Коэффициент заполнения реактора электродами, т.е. отношение объема обрабатываемого электрода к объему ется непосредственно в печи при ее работе. Сразу после окончания плавки 15 и выпуска металла иэ печи электроды поднимаются, свод печи вместе с электродами отводится в сторону. Затем каждый электрод без выема из свода и из электрододержателей печи опускает ся в специальный реактор, и его начинают обрабатывать углеводородным газом, например метаном, пропаном и т,п. В печах постоянного тока, например ПСП,6/0,7-И 1, углеводородный 25 газ подается через отверстие в электроде, а в случае использования цельного электрода подача газа производится через дно реактора, Углеводородный газ, омывая горячие электроды, 30 разлагается на водород и пироуглерод. Водород и остатки неразложившегдся газа сгорают при выходе из реактора, а пироуглерод откладывается в порах, трещинах и углублениях, образовавших ся на электроде после плавки, заполняет их и после этого дополнительно создает на поверхности электрода плотное пироуглеродное покрытие. Это обеспечивает восстановление (регене рацию) разрушенной во время плавки поверхности электрода, Последующую плавку уже ведут электродом, имеющим ровную и плотную поверхность, а также размеры, близкие к исходным. После 45 обработки углеводородным газом электроды с помощью подъемного механизма печи вынимают из реактора и они готовы к проведению следующей плавки. Такои процесс повторяется после каждои 50 плавки металла.Реактор цилиндрического типа может быть выполнен из специальных жаропрочных сплавов, графита и других огнеупорных материалов. 55 реактора, выбирается в пределах 0,250,6.При коэффициенте заполнения менее0,25 реакционный газ в большей мерерасходуется на превращение в объеме,например на процессы сажеобразования,и тем самым снижается выход отложений пироуглерода. Невозможность увеличения коэффициента заполнения электрода более 0,6 диктуется необходимостью зазора между внутренней стенкой реактора и поверхностью электрода, обеспечивающего омывание всейнаружной поверхности электрода газом,а также удобством установки электродав реактор,Предлагаемый удельный расход углеводородного газа 0,6-9,5 м/ч м прикоэффициенте заполнения реактораэлектродом 0,25-0,6 является оптимальным и обеспечивает необходимуюскорость газа в реакторе для протекания процесса во внешней кинетическойобласти, когда диффузионное торможение реакции в объеме реактора отсутствует и скорость процесса отложенияпироуглерода становится максимальновозможной для данной температуры процесса. Это позволяет нанести необходимое количество пироуглерода на рабочую поверхность электрода за короткий промежуток времени, пока рабочая поверхность электрода не остыланиже 1000 С, когда скорость отложения пироуглерода резко снижается.Чем больше коэффициент заполненияреактора, тем при меньшем расходегаза достигается протекание процессаво внешней кинетической области, инаоборот.С повышением температуры в связис увеличением скорости самой химической реакции внешняя кинетическаяобласть процесса достигается прибольшей скорости газа, т.е, при егобольшем расходе.Поэтому при температуре рабочегооконца электрода 2000 С и минимальномкоэффициенте заполнения реактора0,25 удельный расход углеводородногогаза должен быть максимальным3 2о9,5 м /ч и , а при температуре 1000 Си максимальном коэффициенте заполнения реактора 0,6 удельный расход газа минимальный 0,6 м /ч мВ указанных условиях проведенияпроцесса регенерации понижение удельного расхода ниже 0,6 м /ч м приводит к резкому снижению скорости реакции из-эа возрастающего диффузионного торможения в объеме реактора и увеличению времени обработки. Увеличение же удельного. расхода выше5 9,5 м /ч.м не приводит к заметному росту количества осажденного пироуглерода, т,е. эффективность процесса не повышается,ОДля промышленного ведения процесса температура обрабатываемой поверхности электрода должна быть не менеео1000 С, так как при более низких температурах скорость отложения пиро углерода очень мала и не обеспечивает отложений необходимого количества пироуглерода. Кроме того, при темпеоратурах ниже 000 С снижается и качество пироуглеродного покрытия, умень шаются его плотность, прочность и стойкость к окислению.При температурах вьше 2000 С усиливаются процессы сажеобразования в объеме реактора, что снижает выход 25 пироуглерода, уменьшает коэффициент использования газа, Образующаяся в большом количестве сажа также негативно сказывается на качестве пироуглеродного покрытия, нарушая егосплошность. Сажа хорошо адсорбируетводород, который затем может перейтив металл,Данные параметры обеспечиваютосаждение на электроде необходимогоколичества пироуглерода за 10-50 мин,т.е. непосредственно в перерывахмежду плавками, не вынимая электродиз плавильного агрегата и за счеттепла проведенной плавки.Опробование способа было осуществлено при регенерации графитовыхэлектродов печи постоянного токаПСП,6/0,7-И емкостью 600 кг, используемой для выплавки стали Х 18 Н 9 Т. 45Исходный электрод выполнен из графита марки ЭГ, его наружный диаметрсоставлял 100 мм, высота 500 мм, адиаметр внутреннего отверстия, черезкоторый подавали азот, был равен5025 мм. Плотность тока при плавке составляла 45-60 а/см , продолжительгность плавки 70-85 мин, После окончания каждой плавки и выпуска металлаиз печи графитовый электрод помещалив стальной реактор из стали ЭИ 55диаметром 200 мм и через отверстиев электроде подавали газ пропан при его удельном расхода 0,6-9,5 м э/ч на 1 мобрабатываемой пОверхности в течение 10-50 мин. Температура рабочего конца электрода перед обработокой составляла 2000 С в конце обра 3ботки - не менее 000 С.Электрод, обрабатываемой по предлагаемому способу, проработал в печи без замены 6-7 плавок.Электрод с восстановленной поверхностью по известному способу выдерживал 5-6 плавок.Стойкость электрода без обработки его йоверхности составила 2-3 плавки.Предложенный способ значительно упрощает проведение процесса регенерации графитовых электродов за счет сокращения промежуточных операций: снятия и установки электрода на печи, транспортировки электрода, нагрева электрода в специальной нагревательной печи.К тому же при проведении промежуточных операций происходит окисление электрода, его разложение, что приводит к дополнительному расходу графита.Утилизация тепла плавки для регенерации электродов при использовании данного способа приводит к снижению энергозатрат на обработку, Удельное снижение энергозатрат составляет не менее 3,2 1 О Дж накг массы электьрода. Полностью отпадает необходи" мость в нагревательных устройствах,Ф о р и у л а изобретенияСпособ регенерации графитовых электродов плавильных печей, включающий нанесение защитного пироуглеродного покрытия путем обдува углеводородными газами в реакторе электрода, нагретого до 1000-2000 С о т-" л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельш сокращения энергозатрат, снижения расхода электродов, упрощения процесса, нагрев электродов для регенерации осуществляют непосредственно в плавильной печи, а обдув углеводородными газамив реакторахпроизводят сразу после окончания плавки с удельным расходом газа 0,6-9,5 мф/чйна 1 м обрабатываемой поверхности электрода при коэффициенте заполнения реактора электродом 0,25-0,6.