Способ обработки углеграфитовых изделий, например, электродов

, бибинур5 , . ОПИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ 01) 566891 Союз Советских Социалистических РеспубликГосударственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий(088.8) Дата опубликования описания 29,08.77(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ УГЛЕГРАфИТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ,НАПРИМЕР ЭЛЕКТРОДОВИзобретение относится к технологии изготовления углеграфитовых изделий, например электродов, и может оыть использовано в металлургии для защиты электродов от окисления при работе в условиях высоких температур,Известен способ обработки углеграфитовых изделий 10 - 17%-ным водным раствором однозамещенного фосфорнокислого магния в смеси с бурой и борной кислотой с последующей сушкой при 60 - 180 С с целью повышения стойкости к окислению 1),Однако в известном способе на изделии образуется пленка, которая при высоких температурах в окислительной среде отслаивается от изделия из-за различий в коэффициентах термического расширения.Известен также способ обработки углеграфитовых изделий, включающий пропитку изделий 20% -ным водным раствором однозамещенного фосфорнокислого калия или натрия с последующей сушкой 2).Однако этот способ не обеспечивает достаточно высокой стойкости в окислительных средах при 1000 С и выше.Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки углеграфитовых изделий, например электродов, вкл 1 очающий пропитку изделий (предварительно подвергнутых дегазации) в вакууме водным раствором, содержащим 10,0 - 26,0% фосфорной кислоты, 0,1 - 6% такого соединения, как соли, окислы или гидроокислы элементов ПА и ПВ групп (кальция, кадмия, цинка); 2,0 - 16,9% декагидрата тетрабората натрия, борной кислоты или их смеси и 57 - 76% воды. Раствор может содержать до 3% азотной кислоты, нитрата натрия, карбоната натрия или их смеси, а пропитку можно проводить при повышенных 10 температурах и давлении, покрывая изделияраствором или погружая изделия в него 3). Однако этот способ требует громоздкогооборудования для проведения вакуумной де газации и вакуумной обработки углеграфитовых изделий пропитывающим раствором, а образующаяся в результате термической обработки на защищаемой поверхности пленка глазури из-за различных термических коэф фициснтов линейного расширения с углем илпграфитом является недолговечной и при термокачках на воздухе при высоких температурах отслаивается после 7 - 8 нагреваний и охлаждений, а далее окисление защищаемых 25 изделий идет как обычного пепропнтаппогоматериала. К тому же в состав пропитываю- щего раствора по данному способу введены борсодержащие компоненты, тогда как во многих металлургических процессах при ис пользовании графитовых и угольных изделий3недопустимо загрязнение перерабатываемых продуктов бором.Цель изобретения - повышение стойкости графитовых и угольных изделий к окислению при 1000 С и выше (1000 - 1300 С), а также исключение загрязнения пер ерабатываемых продуктов компонентами пропитывающего состава и упрощение процесса пропитки угле- графитовых изделий пропитывающим раствором.Это достигается тем, что угольные или графитовые изделия предварительно пропитывают 10 - 15%-ным раствором поверхностно-активного вещества (например, раствором смеси натриевых солей сульфоновых кислот жирного ряда), затем сушат (на воздухе в течение 1,5 - 2 час при нормальных условиях). После этого изготовленные изделия погружают в солевой состав, состоящий из 40 - 60 вес. о/о 27 - 33%-ного раствора сернокислого магния и 40 - 60 вес. /о 80 - 82 /,-ного раствора однозамещенного кислого фосфорно- кислого магния. Пропитку солевым составом ведут в течение 1 - 2 час, а затем угольные или графитовые изделия просушивают при 400 - 450 С в течение 1,5 - 2 час.Предварительная пропитка углеграфитовых изделий поверхностно-активным веществом позволяет увеличить смачиваемость их пропитывающим солевым составом. Сушка угле- графитовых изделий на воздухе предусматривает уменьшение разбавления пропитывающего солевого состава раствором поверхносноактивного вещества.Выбор пропитывающего солевого состава из смеси сернокислого магния и однозамещенного кислого фосфор н окисл ого магния обусловлен следующими факторами.Однозамещенный кислый фосфорнокислый магний при высоких температурах в процессе эксплуатации электродов образует соединение МдРО которое имеет температуру плавления 1383 С.Сернокислый магний при 1124 С разлагается в присутствии углерода, при этом образуется МдО, СО и 504. Температура плавления окиси магния - 2800 С.Таким образом, при рабочих температурах 1000 в 13 С поверхность углеграфитовых изделий и поверхность его пор покрыты стойкой пленкой МдО и МдРО 7, которая предотвращает окисление при последующих термокачках (нагрев, охлаждение, нагрев и т. д.).Соотношение раствора сернокислого магния и однозамещенного кислого фосфорнокислого магния в указанных соотношениях выбрано исходя из практических опытов, так как при других соотношениях защитная пленка, образуемая на графитовых изделиях при термокачках, менее устойчива.Раствор однозамещенного кислого фосфорнокислого магния приготавливают путем добавки к концентрированной кислоте окиси магния из расчета на 1 кг 87%-ной кислоты 176 г окиси магния, после чего смешивают получен 4ный раствор с 27 - 33%-ным раствором серно- кислого магния.П р и м е р. Образцы графита с кажущейсяплотностью 1,65 г/см и пористостью 20,3/, в виде колец с внешним диаметром 85 мм, внутренним диаметром 55 мм и высотой 25 - 30 мм пропитывают погружением на 30 мин в 10/о-ный раствор поверхностно-активного вещества, например раствор смеси натрие вых солей сульфоновых кислот жирного ряда(ОП). Затем их высушивают на воздухе при нормальных условиях в течение 2 час и пропитывают погружением в солевой состав, состоящий из 1 вес. ч. 82 О/,-ного однозаме щенного кислого фосфорнокислого магния и1 вес, ч. 30%-ного раствора сернокислого магния, Пропитку образцов ведут в течение 1 час при нормальных условиях, после чего образцы просушивают при 450 С в течение 2 час 20 (нагрев образцов проводят совместно с печью). Для сравнения такие же образцы из одной и той же партии графита пропитывают по известному способу (прототипу), для чего используют состав, содержащий, вес. о/ц.25 Фосфорная кислотаОкись цинкаБорная кислотаКонцентрированная азотнаякислотаВода 20 5 1030 Пропитку данным солевым составом проводят под вакуумом погружением образца в35 подогретый до 70 С раствор в течение 2 часс последующей двухчасовой сушкой при250 С. После пропитки по известному и предлагаемому способам образцы подвергают термокачкам на воздухе при следующих режи 40 мах испытания.В разогретый до 1000 - 1100 С муфель загружают одновременно изделия, обработанные по прототипу и предлагаемому способу, ивыдерживают при 1000 - 1100 С в течение45 15 - 20 мин, затем выгружают и охлаждаютна воздухе до 400 в 4 С. После этого циклыобработки повторяют (10 - 20 раз).Результаты испытаний на стойкость к окислению изделий, обработанных по предлагае 50 мому и известному (прототипу) способам,представлены в таблице.По предлагаемому способу стойкость кокислению при 1000 в 11 С по угару графита при термокачках на воздухе в 1,5 раза ни 55 же, чем по известному способу,После пропитки и сушки образцов по известному способу материал имел следующиехарактеристики: плотность кажущаяся1,69 г/см, плотность истинная 2,11 г/см, по 50 ристость 19,9%, а по предлагаемому способу:плотность кажущаяся 1,70 г/см, плотность истинная 2,10 г/см, пористость 19,04 О/о,Предлагаемый способ может быть использован для подготовки электродов дуговых пе 65 чей, для различных углеграфитовых изделий;566891 Вес образца после 10-ти термокачек,гВес образца после 20-ти термокачек, гоо угаСпособ у, угара ра ИзвестнеяйПредлагаемый 146 158 142 153 137 151 3,53 1,31 128 143 9,85 6,55 Составитель Т, Ильинская Редактор М. Дмитриева Техред М. Семенов Корректор Л. ОрловаЗаказ 2225/14 Изд. Мо 644 Тираж 671 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ио делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4,5Типография, пр. Сапунова, 2 тиглей, литейной оснастки, сопротивлений, огнеупорных блоков, - работающих в указанном диапазоне темгератур, для плавки и термообработкн металлов и сплавов,Формула изобретения1. Способ обработки углеграфитовых изделий, например электродов, включающий пропитку изделий водным раствором неорганических солей с последующей сушкой, о тл и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения стойкости к окислению при 1000 С и выше, изделия предварительно пропитывают раствором поверхостно-активного вещества, сушат и в качестве раствора неорганических солей используют смесь 27 - 33% -ного раствора сернокислого магния и 80 - 82% -ного раствора однозамещенного кислого фосфорнокислого магния в количестве 40 - 60 вес. /, каждого.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что в качестве раствора поверхностно-активного вещества используют 10 - 15%-ный рас 5 твор смеси натриевых солей сульфоновых кислот жирного ряда.3. Способ по п. 1, отличающийся тем,что последующую су.пку изделий ведут при400 - 450 С в течение 1,5 - 2 час.10 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Лвторское свидетельство СССР175156,кл, 1.1 05 В 7/06, 23.11,64.2. Лвторское свидетельство СССР223796,15 кл. С 01 В 31/04, 02.10.67.3, Патент Великобритании1315012,кл, С 01 В 31/00, 26,04.73.